2.4 Festkörperdetektoren
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170 2 Strahlungsdetektoren<br />
Fig. 2.15: Entstehung eines p-n-Überganges (Halbleiterdiode) beim Zusammenfügen eines p- und<br />
eines n-leitenden Halbleiters. (a): Räumlich getrennte, ladungsneutrale n- und p-leitende<br />
Kristalle mit entsprechendem Bändermodellbild. (b): Bildung einer intrinsischen Zone i<br />
ohne Majoritätsladungsträger durch Neutralisation der jeweiligen Majoritätsladungsträger<br />
durch aus der Nachbarzone diffundierende entgegengesetzte Ladungen. Entstehung eines<br />
die Diffusion behindernden elektrischen Gegenfeldes durch zurückbleibende lokal fixierte,<br />
geladene Gitterplätze. (c): Verbreiterung der i-Zone nach Anschluß einer externen Spannung<br />
(Pluspol bei n, Minuspol bei p, Sperrbetrieb der Diode). (d): Verschwinden der i-<br />
Zonen bei umgedrehter Polarität der externen Spannung (Minuspol an n, Pluspol an p,<br />
Durchlaßbetrieb der Diode).<br />
weiter abgesenkt, das positive Potential auf der n-Seite entsprechend erhöht. Leitungselektronen der<br />
n-Seite können das negative Potential der p-Seite, Löcher das positive Potential der n-Seite nicht<br />
überwinden. Gleichzeitig werden die jeweiligen Majoritätsladungsträger durch die auf der eigenen<br />
Seite angelegte Spannung angezogen. Die intrinsische, ladungsträgerfreie Zone verbreitert sich, und<br />
der p-n-Übergang wird für einen externen Stromfluß gesperrt. Dreht man die Polarität der Span-<br />
nung um (Fig. 2.15d), so baut die die externe Spannung das durch Diffusion der freien Ladungsträ-<br />
ger entstandene interne Sperrpotential dagegen ab. Das Potentialgefälle zwischen den Zonen und<br />
die Breite der Intrinsic-Zonen verkleinern sich so lange, bis sie völlig verschwinden. Der p-n-<br />
Übergang wird insgesamt elektrisch leitend, er befindet sich im Durchlaßbetrieb. Anordnungen mit<br />
einem solchen Verhalten nennt man Dioden, die also je nach Spannungspolung leitend, also in<br />
Durchlaßrichtung, oder sperrend, d. h. in Sperrrichtung geschaltet sind.<br />
<strong>2.4</strong>.2 Halbleiter-Ionisationsdetektoren<br />
Um die kleinen, durch Bestrahlung in reinen Halbleitern erzeugten Ionisationsströme nachweisen<br />
zu können, muß die thermische Leitfähigkeit der Halbleiter, also die Zahl der im Kristall spontan<br />
frei beweglichen Ladungen so verringert werden, daß der Strom durch thermische Eigenleitung<br />
klein wird gegen die Zahl der bei der Bestrahlung erzeugten Ladungen. Dies erreicht man durch