JP2592058B2 - 半導体放射線検出素子 - Google Patents
半導体放射線検出素子Info
- Publication number
- JP2592058B2 JP2592058B2 JP61235541A JP23554186A JP2592058B2 JP 2592058 B2 JP2592058 B2 JP 2592058B2 JP 61235541 A JP61235541 A JP 61235541A JP 23554186 A JP23554186 A JP 23554186A JP 2592058 B2 JP2592058 B2 JP 2592058B2
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- JP
- Japan
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- depletion
- impurity introduction
- depletion layer
- rays
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Description
本発明は、γ線計数用の半導体放射線検出器、特に同
一線量場におけるγ線エネルギーとγ計数との関係特性
を向上させた半導体放射線検出素子に関する。
一線量場におけるγ線エネルギーとγ計数との関係特性
を向上させた半導体放射線検出素子に関する。
半導体の空乏層を入射γ線が通過することによって生
ずる電子正孔対を電流パルスとして検出し、これをカウ
ンタによって計数する放射線検出素子においては、エネ
ルギーの大きいγ線に対してγ計数が小さくなるという
欠点がある。この欠点を除去するために、空乏層周囲の
領域に発生して空乏層内に達して電子正孔対に寄与する
二次電子の数が二次電子の平均飛程によって変化するこ
とを利用して線質特性を改善した半導体放射線検出素子
が特開昭61−74375号公報により公知である。同公報に
示された放射線検出素子は、基板面に平行な面内におけ
る空乏層周辺の形状が細長い突出部を有し、空乏層をと
り囲む非空乏域に入射したγ線によって生ずる二次電子
が空乏層に達する確率を高めている。
ずる電子正孔対を電流パルスとして検出し、これをカウ
ンタによって計数する放射線検出素子においては、エネ
ルギーの大きいγ線に対してγ計数が小さくなるという
欠点がある。この欠点を除去するために、空乏層周囲の
領域に発生して空乏層内に達して電子正孔対に寄与する
二次電子の数が二次電子の平均飛程によって変化するこ
とを利用して線質特性を改善した半導体放射線検出素子
が特開昭61−74375号公報により公知である。同公報に
示された放射線検出素子は、基板面に平行な面内におけ
る空乏層周辺の形状が細長い突出部を有し、空乏層をと
り囲む非空乏域に入射したγ線によって生ずる二次電子
が空乏層に達する確率を高めている。
本発明は、空乏層外の非空乏域を測定すべきγ線のう
ちの最大エネルギーのγ線に対する有効二次電子発生領
域として、高エネルギーのγ線の計数の場合にもエネル
ギー依存性を示さない良好な線質特性を示す半導体放射
線検出素子の別の構造を提供することを目的とする。
ちの最大エネルギーのγ線に対する有効二次電子発生領
域として、高エネルギーのγ線の計数の場合にもエネル
ギー依存性を示さない良好な線質特性を示す半導体放射
線検出素子の別の構造を提供することを目的とする。
本発明は、半導体基板の一方の面に不純物導入域
（２）を設け、この不純物導入域（２）と半導体基板の
他方の面とに設けられた電極との間に所定の逆バイアス
電圧を印加することにより所定の広がりをもつ空乏層が
形成される手段を有し、前記半導体基板にγ線が入射す
る際に生ずる二次電子によって空乏層内に発生する電子
正孔対に基づくパルス電流を計測するものにおいて、不
純物導入領域（２）を環状形状にて形成することによ
り、基板面に平行な面内において逆バイアス電圧の印加
により不純物導入域（２）の内側及び外側に環状の空乏
域（３）、この空乏域（３）のさらに内側及び外側に非
空乏域（４）をそれぞれ形成し、前記面内において外側
の空乏域（３）の縁部の各点から対向する外側の非空乏
域（４）の縁部までの距離が少なくとも検出すべきγ線
のうちの最大エネルギーのγ線によって生ずる二次電子
の平均飛程にほぼ等しくするもので、空乏域（３）の外
側及び内側を利用することにより検出すべきγ線のエネ
ルギーに応じた必要な空乏域面積を確保するための設計
が容易になる。
（２）を設け、この不純物導入域（２）と半導体基板の
他方の面とに設けられた電極との間に所定の逆バイアス
電圧を印加することにより所定の広がりをもつ空乏層が
形成される手段を有し、前記半導体基板にγ線が入射す
る際に生ずる二次電子によって空乏層内に発生する電子
正孔対に基づくパルス電流を計測するものにおいて、不
純物導入領域（２）を環状形状にて形成することによ
り、基板面に平行な面内において逆バイアス電圧の印加
により不純物導入域（２）の内側及び外側に環状の空乏
域（３）、この空乏域（３）のさらに内側及び外側に非
空乏域（４）をそれぞれ形成し、前記面内において外側
の空乏域（３）の縁部の各点から対向する外側の非空乏
域（４）の縁部までの距離が少なくとも検出すべきγ線
のうちの最大エネルギーのγ線によって生ずる二次電子
の平均飛程にほぼ等しくするもので、空乏域（３）の外
側及び内側を利用することにより検出すべきγ線のエネ
ルギーに応じた必要な空乏域面積を確保するための設計
が容易になる。
第１図は本発明の一実施例を示し、一辺12.9mmのＰ形
シリコン板１の中央部に、内径4.1mm,幅0.2mmの環状の
Ｎ形領域２が形成されている。この結果、Ｐ形基板１と
Ｎ形領域２の間に形成されるPN接合に、例えば20Vの逆
バイアスを印加したときに生ずる空乏層３の内側および
外側の非空乏域４に、最大6MeVのエネルギーを持つγ線
によって発生する二次電子による電子線５は、Ｎ領域２
の周囲の空乏層３の中に高い確率で入って電子正孔対の
発生に寄与し、放射線検出素子の感度のエネルギー依存
性を弱める。前述の公報に示されたように、空乏層の縁
部から対向する非空乏域４の縁部までの距離が4600μｍ
以上であれば、６〜0.1MeVのエネルギー範囲のγ線に対
して良好な線質特性を得ることができる。第２図に、こ
の実施例の検出器の標準線量率場を用いて較正したのち
得られた相対γ計数非とγ線エネルギーとの関係を線21
に示す。線22は、同じ大きさのシリコン基板に直径1.96
mmの円形Ｎ形領域を形成した検出素子によって得られた
もので、本発明により著しく線質特性が改善されている
ことが分かる。これは、空乏層の両側に有効二次電子発
生領域を設けたことにより、二次電子が空乏層に達する
確率が増加したことによる。なお、低エネルギー側で曲
線21および22の相対γ計数比が低下しているのは、電流
パルスカウンタの識別レベルを0.06MeVにして、0.06MeV
以下のレベルのパルスを計数しないようにしたためであ
る。 第３図は異なる実施例を示し、この場合はＮ形領域２
は方形の形状を有している。 第４図および第５図はさらに別の実施例を示し、第１
図または第３図に示す検出素子を多数接続したもので、
空乏層３の面積を大きくすることにより高感度にした放
射線検出素子である。 本発明は、空乏層をPN接合で形成する場合に、限ら
ず、表面障壁，例えばシリコン層と非晶質シリコンとの
間のヘテロ接合によって形成する場合にも適用できるこ
とはもちろんである。また、前述の公報と同様に空乏層
に突出部を備えてもよい。
シリコン板１の中央部に、内径4.1mm,幅0.2mmの環状の
Ｎ形領域２が形成されている。この結果、Ｐ形基板１と
Ｎ形領域２の間に形成されるPN接合に、例えば20Vの逆
バイアスを印加したときに生ずる空乏層３の内側および
外側の非空乏域４に、最大6MeVのエネルギーを持つγ線
によって発生する二次電子による電子線５は、Ｎ領域２
の周囲の空乏層３の中に高い確率で入って電子正孔対の
発生に寄与し、放射線検出素子の感度のエネルギー依存
性を弱める。前述の公報に示されたように、空乏層の縁
部から対向する非空乏域４の縁部までの距離が4600μｍ
以上であれば、６〜0.1MeVのエネルギー範囲のγ線に対
して良好な線質特性を得ることができる。第２図に、こ
の実施例の検出器の標準線量率場を用いて較正したのち
得られた相対γ計数非とγ線エネルギーとの関係を線21
に示す。線22は、同じ大きさのシリコン基板に直径1.96
mmの円形Ｎ形領域を形成した検出素子によって得られた
もので、本発明により著しく線質特性が改善されている
ことが分かる。これは、空乏層の両側に有効二次電子発
生領域を設けたことにより、二次電子が空乏層に達する
確率が増加したことによる。なお、低エネルギー側で曲
線21および22の相対γ計数比が低下しているのは、電流
パルスカウンタの識別レベルを0.06MeVにして、0.06MeV
以下のレベルのパルスを計数しないようにしたためであ
る。 第３図は異なる実施例を示し、この場合はＮ形領域２
は方形の形状を有している。 第４図および第５図はさらに別の実施例を示し、第１
図または第３図に示す検出素子を多数接続したもので、
空乏層３の面積を大きくすることにより高感度にした放
射線検出素子である。 本発明は、空乏層をPN接合で形成する場合に、限ら
ず、表面障壁，例えばシリコン層と非晶質シリコンとの
間のヘテロ接合によって形成する場合にも適用できるこ
とはもちろんである。また、前述の公報と同様に空乏層
に突出部を備えてもよい。
本発明によれば、空乏層を環状に形成し、その内側お
よび外側に入射したγ線によって発生する二次電子線が
すべて空乏層内に到達するだけの広さを持つ比空乏域を
設けることにより、高エネルギーのγ線の計数の場合に
必要な広さの有効二次電子発生領域を容易に備えること
ができ、広いγ線エネルギー範囲で信頼性の高いγ線線
量計として使用できる半導体放射線検出素子を得ること
ができる。
よび外側に入射したγ線によって発生する二次電子線が
すべて空乏層内に到達するだけの広さを持つ比空乏域を
設けることにより、高エネルギーのγ線の計数の場合に
必要な広さの有効二次電子発生領域を容易に備えること
ができ、広いγ線エネルギー範囲で信頼性の高いγ線線
量計として使用できる半導体放射線検出素子を得ること
ができる。
第１図は本発明の一実施例の平面図、第２図は第１図の
素子と従来の素子の線質特性線図、第３図，第４図，第
５図はそれぞれ本発明の異なる実施例の平面図である。 1:P形基板、2:N領域、3:空乏層、4:非空乏域、5:二次電
子線。
素子と従来の素子の線質特性線図、第３図，第４図，第
５図はそれぞれ本発明の異なる実施例の平面図である。 1:P形基板、2:N領域、3:空乏層、4:非空乏域、5:二次電
子線。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−74375（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−114875（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−74375（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】半導体基板の一方の面に不純物導入域
（２）を設け、この不純物導入域（２）と半導体基板の
他方の面とに設けられた電極との間に所定の逆バイアス
電圧を印加することにより所定の広がりをもつ空乏層が
形成される手段を有し、前記半導体基板にγ線が入射す
る際に生ずる二次電子によって空乏層内に発生する電子
正孔対に基づくパルス電流を計測するものにおいて、不
純物導入領域（２）を環状形状にて形成することによ
り、基板面に平行な面内において逆バイアス電圧の印加
により不純物導入域（２）の内側及び外側に環状の空乏
域（３）、この空乏域（３）のさらに内側及び外側に非
空乏域（４）をそれぞれ形成し、前記面内において外側
の空乏域（３）の縁部の各点から対向する外側の非空乏
域（４）の縁部までの距離が少なくとも検出すべきγ線
のうちの最大エネルギーのγ線によって生ずる二次電子
の平均飛程にほぼ等しくされたことを特徴とする半導体
放射線検出素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61235541A JP2592058B2 (ja) | 1986-10-03 | 1986-10-03 | 半導体放射線検出素子 |
| US07/103,917 US4835587A (en) | 1984-09-19 | 1987-10-01 | Semiconductor device for detecting radiation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61235541A JP2592058B2 (ja) | 1986-10-03 | 1986-10-03 | 半導体放射線検出素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6390176A JPS6390176A (ja) | 1988-04-21 |
| JP2592058B2 true JP2592058B2 (ja) | 1997-03-19 |
Family
ID=16987508
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61235541A Expired - Lifetime JP2592058B2 (ja) | 1984-09-19 | 1986-10-03 | 半導体放射線検出素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2592058B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59114875A (ja) * | 1982-12-21 | 1984-07-03 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | 半導体放射線検出器 |
| JPS6174375A (ja) * | 1984-09-19 | 1986-04-16 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体放射線検出器 |
-
1986
- 1986-10-03 JP JP61235541A patent/JP2592058B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6390176A (ja) | 1988-04-21 |
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