O que é o Detector de Silício – Princípio de Operação – Definição

Princípio de operação de detectores de silício. A operação dos detectores de semicondutores é resumida nos seguintes pontos. A radiação ionizante entra no volume sensível do detector…. Dosimetria de Radiação
detector de tiras de silicone - semicondutores
Detector de tira de silício Fonte: micronsemiconductor.co.uk

Os detectores de semicondutores à base de silício são usados ​​principalmente para detectores de partículas carregadas (especialmente para rastrear partículas carregadas ) e detectores de raios-X moles, enquanto o germânio é amplamente usado para espectroscopia de raios gama. Um semicondutor grande, limpo e quase perfeito é ideal como um contador para a radioatividade . No entanto, é difícil produzir cristais grandes com pureza suficiente. Os detectores de semicondutores têm, portanto, baixa eficiência, mas fornecem uma medida muito precisa da energia. Os detectores baseados em silício têm ruído suficientemente baixo, mesmo em temperatura ambiente. Isso é causado pelo gap de banda largade silício (Egap = 1,12 eV), que nos permite operar o detector à temperatura ambiente, mas é preferível o resfriamento para reduzir o ruído. A desvantagem é que os detectores de silício são muito mais caros que as câmaras de nuvem ou de arame e requerem um arrefecimento sofisticado para reduzir as correntes de fuga (ruído). Eles também sofrem degradação ao longo do tempo devido à radiação, no entanto, isso pode ser bastante reduzido graças ao efeito Lázaro.

Princípio de operação dos detectores de silício  

A operação dos detectores de semicondutores é resumida nos seguintes pontos:

  • A radiação ionizante entra no volume sensível do detector e interage com o material semicondutor.
  • As partículas que passam pelo detector ionizam os átomos do semicondutor, produzindo os pares elétron-buraco . O número de pares elétron-buraco é proporcional à energia da radiação para o semicondutor. Como resultado, um número de elétrons é transferido da banda de valência para a banda de condução e um número igual de orifícios é criado na banda de valência.
  • Sob a influência de um campo elétrico, elétrons e buracos viajam para os eletrodos, onde resultam em um pulso que pode ser medido em um circuito externo,
  • Esse pulso carrega informações sobre a energia da radiação incidente original. O número desses pulsos por unidade de tempo também fornece informações sobre a intensidade da radiação.

A energia necessária para produzir pares de elétrons-buraco é muito baixa em comparação com a energia necessária para produzir íons emparelhados em um detector de ionização gasosa . Nos detectores de semicondutores, a variação estatística da altura do pulso é menor e a resolução da energia é maior. Como os elétrons viajam rápido, a resolução do tempo também é muito boa. Comparado aos detectores de ionização gasosa, a densidade de um detector de semicondutor é muito alta e partículas carregadas de alta energia podem liberar sua energia em um semicondutor de dimensões relativamente pequenas.

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