2.4 Festkörperdetektoren

170 2 Strahlungsdetektoren
Fig. 2.15: Entstehung eines p-n-Überganges (Halbleiterdiode) beim Zusammenfügen eines p- und
eines n-leitenden Halbleiters. (a): Räumlich getrennte, ladungsneutrale n- und p-leitende
Kristalle mit entsprechendem Bändermodellbild. (b): Bildung einer intrinsischen Zone i
ohne Majoritätsladungsträger durch Neutralisation der jeweiligen Majoritätsladungsträger
durch aus der Nachbarzone diffundierende entgegengesetzte Ladungen. Entstehung eines
die Diffusion behindernden elektrischen Gegenfeldes durch zurückbleibende lokal fixierte,
geladene Gitterplätze. (c): Verbreiterung der i-Zone nach Anschluß einer externen Spannung
(Pluspol bei n, Minuspol bei p, Sperrbetrieb der Diode). (d): Verschwinden der i-
Zonen bei umgedrehter Polarität der externen Spannung (Minuspol an n, Pluspol an p,
Durchlaßbetrieb der Diode).
weiter abgesenkt, das positive Potential auf der n-Seite entsprechend erhöht. Leitungselektronen der
n-Seite können das negative Potential der p-Seite, Löcher das positive Potential der n-Seite nicht
überwinden. Gleichzeitig werden die jeweiligen Majoritätsladungsträger durch die auf der eigenen
Seite angelegte Spannung angezogen. Die intrinsische, ladungsträgerfreie Zone verbreitert sich, und
der p-n-Übergang wird für einen externen Stromfluß gesperrt. Dreht man die Polarität der Span-
nung um (Fig. 2.15d), so baut die die externe Spannung das durch Diffusion der freien Ladungsträ-
ger entstandene interne Sperrpotential dagegen ab. Das Potentialgefälle zwischen den Zonen und
die Breite der Intrinsic-Zonen verkleinern sich so lange, bis sie völlig verschwinden. Der p-n-
Übergang wird insgesamt elektrisch leitend, er befindet sich im Durchlaßbetrieb. Anordnungen mit
einem solchen Verhalten nennt man Dioden, die also je nach Spannungspolung leitend, also in
Durchlaßrichtung, oder sperrend, d. h. in Sperrrichtung geschaltet sind.
2.4.2 Halbleiter-Ionisationsdetektoren
Um die kleinen, durch Bestrahlung in reinen Halbleitern erzeugten Ionisationsströme nachweisen
zu können, muß die thermische Leitfähigkeit der Halbleiter, also die Zahl der im Kristall spontan
frei beweglichen Ladungen so verringert werden, daß der Strom durch thermische Eigenleitung
klein wird gegen die Zahl der bei der Bestrahlung erzeugten Ladungen. Dies erreicht man durch