Nick Connor

In der Festkörperphysik sind das Valenzband und das Leitungsband die dem Fermi-Niveau am nächsten liegenden Bänder und bestimmen so die elektrische Leitfähigkeit des Festkörpers. In elektrischen Isolatoren und Halbleitern ist das Valenzband der höchste Bereich von Elektronenenergien, in dem Elektronen normalerweise bei absoluter Nulltemperatur vorhanden sind. Zum Beispiel hat ein Siliziumatom vierzehn Elektronen. Im Grundzustand sind sie in der Elektronenkonfiguration [Ne] 3s ² 3p ^{2 angeordnet} . Von diesen sind vier Valenzelektronen, besetzt das 3s-Orbital und zwei der 3p-Orbitale. Die Unterscheidung zwischen Valenz- und Leitungsband ist bei Metallen bedeutungslos, da die Leitung in einem oder mehreren teilweise gefüllten Bändern erfolgt, die die Eigenschaften sowohl der Valenz- als auch der Leitungsbänder annehmen.

Fermi-Level

Der Begriff „Ferminiveau“ stammt aus der Fermi-Dirac-Statistik , die eine Verteilung von Partikeln über Energiezustände in Systemen beschreibt, die aus Fermionen (Elektronen) bestehen, die dem Pauli-Ausschlussprinzip folgen . Da sie nicht in identischen Energiezuständen existieren können, bezeichnet der Begriff Fermi-Pegel die Spitze der Sammlung von Elektronenenergieniveaus bei absoluter Nulltemperatur . Die Fermi-Ebene ist die Oberfläche des Fermi-Meeresam absoluten Nullpunkt, wo keine Elektronen genug Energie haben, um über die Oberfläche zu steigen. Bei Metallen liegt das Fermi-Niveau im hypothetischen Leitungsband, das freie Leitungselektronen erzeugt. Bei Halbleitern liegt die Position des Fermi-Pegels innerhalb der Bandlücke, ungefähr in der Mitte der Bandlücke.

Der Name Halbleiter kommt von der Tatsache, dass diese Materialien eine elektrische Leitfähigkeit zwischen einem Metall wie Kupfer, Gold usw. und einem Isolator wie Glas aufweisen. Sie haben eine Energielücke von weniger als 4 eV (etwa 1 eV). In der Festkörperphysik ist diese Energielücke oder Bandlücke ein Energiebereich zwischen Valenzband und Leitungsband, in dem Elektronenzustände verboten sind. Die Eigenschaften von Halbleitern werden durch die Energielücke zwischen Valenz- und Leitungsband bestimmt. Um zu verstehen, was Halbleiter ist, müssen wir diese Begriffe definieren.

In der Festkörperphysik ist die Energielücke oder die Bandlücke ein Energiebereich zwischen Valenzband und Leitungsband, in dem Elektronenzustände verboten sind. Im Gegensatz zu Leitern müssen Elektronen in einem Halbleiter Energie (z. B. aus ionisierender Strahlung) gewinnen, um die Bandlücke zu überqueren und das Leitungsband zu erreichen. Bandlücken sind natürlich für verschiedene Materialien unterschiedlich. Beispielsweise ist Diamant ein Halbleiter mit breiter Bandlücke (E _gap  = 5.47 eV) mit hohem Potenzial als Material für elektronische Bauelemente in vielen Bauelementen. Auf der anderen Seite hat Germanium eine kleine Bandlückenenergie (E _Gap = 0,67 eV), die es erfordert, den Detektor bei kryogenen Temperaturen zu betreiben.

Hochreine Germaniumdetektoren ( HPGe-Detektoren ) sind die beste Lösung für die präzise Gamma- und Röntgenspektroskopie . Im Vergleich zu Siliziumdetektoren ist Germanium für die Strahlungsdetektion viel effizienter als Silizium , da seine Ordnungszahl viel höher als die von Silizium ist und die für die Erzeugung eines Elektronen-Loch-Paares erforderliche durchschnittliche Energie niedriger ist, und zwar 3,6 eV für Silizium und 2,9 eV für Germanium. Aufgrund seiner höheren Ordnungszahl hat Ge einen viel größeren linearen Dämpfungskoeffizienten, was zu einem kürzeren mittleren freien Weg führt. Darüber hinaus können Siliziumdetektoren nicht dicker als ein paar Millimeter sein, während Germanium einen verbrauchten Anteil haben kann.empfindliche Dicke von Zentimetern und kann daher als Totalabsorptionsdetektor für Gammastrahlen bis zu wenigen MeV verwendet werden.

Um einen maximalen Wirkungsgrad zu erreichen , müssen die HPGe-Detektoren bei sehr niedrigen Temperaturen von flüssigem Stickstoff (-196 ° C) arbeiten, da bei Raumtemperaturen das durch thermische Anregung verursachte Rauschen sehr hoch ist.

HPGe Detector – Funktionsprinzip

Die Funktionsweise von Halbleiterdetektoren ist in folgenden Punkten zusammengefasst:

• Ionisierende Strahlung tritt in das empfindliche Volumen ( Germaniumkristall ) des Detektors ein und interagiert mit dem Halbleitermaterial.
• Durch den Detektor hindurchtretendes hochenergetisches Photon ionisiert die Atome des Halbleiters und erzeugt die Elektron-Loch-Paare . Die Anzahl der Elektronen-Loch-Paare ist proportional zur Energie der Strahlung zum Halbleiter. Infolgedessen wird eine Anzahl von Elektronen vom Valenzband zum Leitungsband übertragen, und es wird eine gleiche Anzahl von Löchern im Valenzband erzeugt.
• Da Germanium eine abgereicherte, empfindliche Dicke von Zentimetern haben kann, können sie energiereiche Photonen  (bis zu wenigen MeV) vollständig absorbieren .
• Unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes wandern Elektronen und Löcher zu den Elektroden, wo sie zu einem Impuls führen, der in einem äußeren Stromkreis gemessen werden kann.
• Dieser Impuls gibt Auskunft über die Energie der ursprünglich einfallenden Strahlung. Die Anzahl solcher Impulse pro Zeiteinheit gibt auch Auskunft über die Intensität der Strahlung.

In allen Fällen lagert ein Photon einen Teil seiner Energie auf seinem Weg ab und kann vollständig absorbiert werden. Die Gesamtabsorption eines 1-MeV-Photons erzeugt etwa 3 × 10 ⁵ Elektronenlochpaare. Dieser Wert ist im Vergleich zur Gesamtzahl der freien Ladungsträger in einem 1 cm ³ -Halbleiter von untergeordneter Bedeutung . Durch den Detektor gelangende Teilchen ionisieren die Atome des Halbleiters und erzeugen die Elektronen-Loch-Paare. In Germanium-basierten Detektoren bei Raumtemperatur ist jedoch die thermische Anregung dominierend. Es wird durch Verunreinigungen, Unregelmäßigkeiten im Strukturgitter oder durch Dotierstoffe verursacht . Es hängt stark von der E- _{Lücke ab}(ein Abstand zwischen Valenz und Leitungsband), der für Germanium sehr gering ist (Egap = 0,67 eV). Da thermische Anregung zu Detektorrauschen führt, ist für einige Halbleitertypen (z. B. Germanium) eine aktive Kühlung erforderlich.

Es ist zu beachten, dass eine 1 cm ³ -Probe von reinem Germanium bei 20 ° C ungefähr 4,2 × 10 ²² Atome enthält, aber auch ungefähr 2,5 × 10 ¹³ freie Elektronen und 2,5 × 10 ¹³ Löcher, die konstant aus thermischer Energie erzeugt werden. Wie man sehen kann, würde das Signal – zu – Rausch – Verhältnis (S / N) minimal (vergleiche es mit 3 x 10 ⁵ Elektron-Loch – Paaren). Die Zugabe von 0,001% Arsen (eine Verunreinigung) spendet zusätzliche 10 ¹⁷Freie Elektronen im gleichen Volumen und die elektrische Leitfähigkeit erhöhen sich um den Faktor 10.000. Bei dotiertem Material wäre das Signal-Rausch-Verhältnis (S / N) noch kleiner. Da Germanium eine relativ geringe Bandlücke aufweist, müssen diese Detektoren gekühlt werden, um die thermische Erzeugung von Ladungsträgern (also den umgekehrten Leckstrom) auf ein akzeptables Niveau zu reduzieren. Andernfalls zerstört durch leckstrominduziertes Rauschen die Energieauflösung des Detektors.

Hochreine Germaniumdetektoren ( HPGe-Detektoren ) sind die beste Lösung für die präzise Gamma- und Röntgenspektroskopie . Im Vergleich zu Siliziumdetektoren ist Germanium für die Strahlungsdetektion viel effizienter als Silizium , da seine Ordnungszahl viel höher als die von Silizium ist und die für die Erzeugung eines Elektronen-Loch-Paares erforderliche durchschnittliche Energie niedriger ist, und zwar 3,6 eV für Silizium und 2,9 eV für Germanium. Aufgrund seiner höheren Ordnungszahl hat Ge einen viel größeren linearen Dämpfungskoeffizienten, was zu einem kürzeren mittleren freien Weg führt. Darüber hinaus können Siliziumdetektoren nicht dicker als ein paar Millimeter sein, während Germanium einen verbrauchten Anteil haben kann.empfindliche Dicke von Zentimetern und kann daher als Totalabsorptionsdetektor für Gammastrahlen bis zu wenigen MeV verwendet werden.

Um einen maximalen Wirkungsgrad zu erreichen , müssen die HPGe-Detektoren bei sehr niedrigen Temperaturen von flüssigem Stickstoff (-196 ° C) arbeiten, da bei Raumtemperaturen das durch thermische Anregung verursachte Rauschen sehr hoch ist.

Kühlung von HPGe-Detektoren

Der Hauptnachteil von Germaniumdetektoren besteht darin, dass sie auf Temperaturen von flüssigem Stickstoff abgekühlt werden müssen. Da Germanium eine relativ geringe Bandlücke aufweist , müssen diese Detektoren gekühlt werden, um die thermische Erzeugung von Ladungsträgern auf ein akzeptables Niveau zu reduzieren . Andernfalls zerstört durch leckstrominduziertes Rauschen die Energieauflösung des Detektors. Erinnern wir uns , dass die Bandlücke (ein Abstand zwischen Valenz und Leitungsband ) für Germanium sehr gering ist (Egap = 0,67 eV). Durch Abkühlen auf die Temperatur von flüssigem Stickstoff (-195,8 ° C) werden thermische Anregungen von Valenzelektronen verringert, so dass nur durch eine Gammastrahlenwechselwirkung einem Elektron die Energie verliehen werden kann, die erforderlich ist, um die Bandlücke zu überqueren und das Leitungsband zu erreichen.

Daher sind HPGe-Detektoren normalerweise mit einem Kryostat ausgestattet . Germaniumkristalle werden in einem evakuierten Metallbehälter aufbewahrt, der als Detektorhalter bezeichnet wird . Der Detektorhalter sowie die „Endkappe“ sind dünn, um eine Abschwächung von Photonen mit niedriger Energie zu vermeiden. Der Halter besteht in der Regel aus Aluminium und ist typischerweise 1 mm dick. Die Endkappe besteht ebenfalls im Allgemeinen aus Aluminium. Der HPGe-Kristall in der Halterung steht in thermischem Kontakt mit einem Metallstab, dem so genannten Kaltfinger . Der kalte Finger überträgt die Wärme von der Detektoreinheit auf das Reservoir für flüssigen Stickstoff (LN ₂ ). Die Kombination aus Vakuummetallbehälter, Kaltfinger und Dewargefäßfür den flüssigen Stickstoff wird Kryogen als Kryostat bezeichnet. Der Germaniumdetektor-Vorverstärker ist normalerweise im Kryostat-Paket enthalten. Da der Vorverstärker so nahe wie möglich angeordnet sein sollte, damit die Gesamtkapazität minimiert werden kann, wird der Vorverstärker zusammen installiert. Die Eingangsstufen des Vorverstärkers werden ebenfalls gekühlt. Der kalte Finger reicht über die Vakuumgrenze des Kryostaten hinaus in einen Dewar-Kolben, der mit flüssigem Stickstoff gefüllt ist. Das Eintauchen des kalten Fingers in den flüssigen Stickstoff hält den HPGe-Kristall auf einer konstant niedrigen Temperatur. Die Temperatur des flüssigen Stickstoffs wird durch langsames Kochen der Flüssigkeit bei 77 K (-195,8ºC; -320ºF) konstant gehalten, was zur Entwicklung von Stickstoffgas führt. Je nach Größe und Ausführung beträgt die Haltezeit von Vakuumkolben einige Stunden bis einige Wochen.

Das Kühlen mit flüssigem Stickstoff ist unbequem, da der Detektor Stunden benötigt, um auf Betriebstemperatur abzukühlen, bevor er verwendet werden kann, und nicht während des Betriebs aufgewärmt werden kann. HPGe Detektoren können auf Raumtemperatur erwärmen gelassen werden , wenn sie nicht in Gebrauch . Es muss beachtet werden, dass sich Ge (Li) -Kristalle niemals erwärmen dürfen, da das Lithium aus dem Kristall herausdriften und den Detektor zerstören würde.

Kommerzielle Systeme wurden verfügbar, die fortschrittliche Kältetechniken (zum Beispiel einen  Pulsrohrkühler ) verwenden, um die Notwendigkeit einer Kühlung mit flüssigem Stickstoff zu beseitigen. Dieses Kühlsystem ist ein elektrisch angetriebener Kryostat, der vollständig LN ₂ -frei ist .

Siehe auch: Germaniumdetektoren, MIRION Technologies. <erhältlich unter: https://www.mirion.com/products/germanium-detectors>.

Halbleiterdetektoren auf Germaniumbasis werden am häufigsten dort eingesetzt, wo eine sehr gute Energieauflösung erforderlich ist, insbesondere für die Gammaspektroskopie sowie die Röntgenspektroskopie. In der Gammaspektroskopie wird Germanium bevorzugt, da seine Ordnungszahl viel höher als die von Silizium ist und die Wahrscheinlichkeit einer Wechselwirkung mit Gammastrahlen erhöht. Darüber hinaus hat Germanium eine niedrigere durchschnittliche Energie, die zur Erzeugung eines Elektronen-Loch-Paares erforderlich ist: 3,6 eV für Silizium und 2,9 eV für Germanium. Dies bietet letztere auch eine bessere Energieauflösung. Andererseits müssen die Detektoren, um eine maximale Effizienz zu erreichen, bei sehr niedrigen Temperaturen von flüssigem Stickstoff (-196 ° C) arbeiten, da bei Raumtemperaturen das durch die thermische Erregung verursachte Rauschen sehr hoch ist.

Da Germaniumdetektoren die höchste heute allgemein verfügbare Auflösung erzeugen, werden sie zur Messung von Strahlung in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet, einschließlich Personal- und Umgebungsüberwachung auf radioaktive Kontamination, medizinische Anwendungen, radiometrische Tests, nukleare Sicherheit und Sicherheit von Kernkraftwerken.

Anwendung von Germaniumdetektoren – Gammaspektroskopie

Das Studium und die Analyse von Gammastrahlenspektren für wissenschaftliche und technische Zwecke wird wie geschrieben als Gammaspektroskopie bezeichnet, und Gammastrahlenspektrometer sind die Instrumente, die solche Daten beobachten und sammeln. Ein Gammastrahlenspektrometer (GRS) ist ein hoch entwickeltes Gerät zur Messung der Energieverteilung von Gammastrahlung. Für die Messung von Gammastrahlen über mehreren hundert keV sind zwei Detektorkategorien von großer Bedeutung,  anorganische Szintillatoren wie NaI (T1)  und  Halbleiterdetektoren. In den vorhergehenden Artikeln haben wir die Gammaspektroskopie unter Verwendung eines Szintillationsdetektors beschrieben, der aus einem geeigneten Szintillatorkristall, einer Photovervielfacherröhre und einer Schaltung zum Messen der Höhe der vom Photovervielfacher erzeugten Impulse besteht. Die Vorteile eines Szintillationszählers sind seine Effizienz (große Größe und hohe Dichte) und die möglichen hohen Genauigkeiten und Zählraten. Aufgrund der hohen Ordnungszahl von Jod führt eine große Anzahl aller Wechselwirkungen zu einer vollständigen Absorption der Gammastrahlenenergie, so dass der Photofraktion hoch ist.

Wenn jedoch eine  perfekte Energieauflösung  erforderlich ist, müssen wir einen Detektor auf  Germaniumbasis verwenden , beispielsweise den  HPGe-Detektor . Halbleiterdetektoren auf Germaniumbasis werden am häufigsten dort eingesetzt, wo eine sehr gute Energieauflösung erforderlich ist, insbesondere für die  Gammaspektroskopie sowie die  Röntgenspektroskopie. In der Gammaspektroskopie wird Germanium bevorzugt, da seine Ordnungszahl viel höher als die von Silizium ist und die Wahrscheinlichkeit einer Wechselwirkung mit Gammastrahlen erhöht. Darüber hinaus hat Germanium eine niedrigere durchschnittliche Energie, die zur Erzeugung eines Elektronen-Loch-Paares erforderlich ist: 3,6 eV für Silizium und 2,9 eV für Germanium. Dies bietet letztere auch eine bessere Energieauflösung. Das FWHM (volle Breite bei halbem Maximum) für Germaniumdetektoren ist eine Funktion der Energie. Für ein 1,3-MeV-Photon beträgt die FWHM 2,1 keV, was sehr niedrig ist.

Germanium-basierte Halbleiterdetektoren

Halbleiterdetektoren auf Germaniumbasis werden am häufigsten dort eingesetzt, wo eine sehr gute Energieauflösung erforderlich ist, insbesondere für die Gammaspektroskopie sowie die Röntgenspektroskopie.

Vor- und Nachteile von Germaniumdetektoren

Vorteile von Germaniumdetektoren

• Höhere Ordnungszahl. Germanium wird bevorzugt, da seine Ordnungszahl viel höher als die von Silizium ist und die Wahrscheinlichkeit einer Wechselwirkung mit Gammastrahlen erhöht.
• Germanium hat eine niedrigere durchschnittliche Energie, die zur Erzeugung eines Elektronen-Loch-Paares erforderlich ist: 3,6 eV für Silizium und 2,9 eV für Germanium.
• Sehr gute Energieauflösung . Das FWHM für Germaniumdetektoren ist eine Funktion der Energie. Für ein 1,3-MeV-Photon beträgt die FWHM 2,1 keV, was sehr niedrig ist.
• Große Kristalle . Während Detektoren auf Siliziumbasis nicht dicker als ein paar Millimeter sein können, kann Germanium eine abgereicherte, empfindliche Dicke von Zentimetern aufweisen und kann daher als Totalabsorptionsdetektor für Gammastrahlen bis zu wenigen MeV verwendet werden.

Nachteile von Germaniumdetektoren

• Abkühlen . Um einen maximalen Wirkungsgrad zu erzielen, müssen die Detektoren bei sehr niedrigen Temperaturen von flüssigem Stickstoff (-196 ° C) arbeiten, da bei Raumtemperaturen das durch thermische Anregung verursachte Rauschen sehr hoch ist.
• Preis . Der Nachteil ist, dass Germaniumdetektoren wesentlich teurer sind als Ionisationskammern oder Szintillationszähler .

In der Experimentalphysik sind AE-Detektoren , sogenannte Teleskope , leistungsstarke Geräte zur Identifizierung geladener Teilchen . Um die Identifizierung geladener Teilchen zu ermöglichen, können Teleskope verwendet werden, die aus Paaren dünner und dicker Oberflächensperrendetektoren bestehen . Diese Melder müssen in Reihe geschaltet werden. Die Geschwindigkeit wird aus der in den Dünndetektoren ( ΔE-Detektoren ) gemessenen Bremsleistung abgeleitet . Es besteht eine starke Korrelation zwischen der in jedem Detektor abgelagerten Energie. Diese Korrelation hängt von der Masse (A), der Ladung (Z) und der kinetischen Energie (E) jedes Partikels ab. Die Masse ergibt sich aus der Reichweite oder aus dem gesamten kinetischen Energieverlust im dickeren Detektor (E Detektor ).

Teleskope können aus mehreren gestapelten Detektoren ( z. B. Ionisationskammern , Siliziumdetektoren und Szintillatoren ) bestehen, um einfallende geladene Teilchen zu verlangsamen, wobei der erste Detektor der dünnste und der letzte der dickste Detektor ist. CsI-Szintillationszähler können beispielsweise als letzte E-Zähler verwendet werden. Als Beispiel für ein Teleskop kann eine Anordnung verwendet werden, die auf zwei vorderen & Dgr; E-Siliziumdetektoren (10 oder 30 & mgr; m) und einem E-Siliziumzähler mit einer Dicke von 1500 & mgr; m basiert, um hochenergetische geladene Partikel zu detektieren.

Detektoren auf Siliziumbasis sind sehr gut zur Verfolgung geladener Teilchen geeignet. Ein Siliziumstreifendetektor ist eine Anordnung von streifenförmig geformten Implantaten, die als Ladungssammelelektroden wirken.

Siliziumstreifendetektoren mit einer Fläche von 5 x 5 cm ² sind weit verbreitet und werden in Reihe verwendet (genau wie Ebenen von MWPCs)) zur Bestimmung von Flugbahnen geladener Teilchen mit Positionsgenauigkeiten in der Größenordnung von mehreren μm in Querrichtung. Diese Implantate bilden auf einem niedrig dotierten, vollständig verarmten Siliziumwafer eine eindimensionale Anordnung von Dioden. Durch Verbinden jedes der metallisierten Streifen mit einem ladungsempfindlichen Verstärker wird ein positionsempfindlicher Detektor aufgebaut. Zweidimensionale Positionsmessungen können durch Aufbringen einer zusätzlichen streifenartigen Dotierung auf die Waferrückseite unter Verwendung einer doppelseitigen Technologie erreicht werden. Solche Vorrichtungen können verwendet werden, um kleine Aufprallparameter zu messen und dadurch zu bestimmen, ob ein geladenes Teilchen aus einer Primärkollision stammt oder das Zerfallsprodukt eines Primärteilchens war, das eine kleine Strecke von der ursprünglichen Wechselwirkung zurückgelegt hat und dann zerfiel.

Siliziumstreifendetektoren sind ein wesentlicher Bestandteil des Detektionssystems am LHC im CERN. Die meisten Siliziumpartikeldetektoren dotieren im Prinzip schmale (normalerweise etwa 100 Mikrometer breite) Siliziumstreifen, um sie in Dioden umzuwandeln, die dann in Sperrrichtung vorgespannt werden. Wenn geladene Teilchen diese Streifen passieren, verursachen sie kleine Ionisationsströme, die erfasst und gemessen werden können. Die Anordnung von Tausenden dieser Detektoren um einen Kollisionspunkt in einem Teilchenbeschleuniger kann ein genaues Bild davon liefern, welchen Weg Teilchen nehmen.

Das Inner Tracking System (ITS) eines Large Ion Collider Experiments (ALICE) enthält beispielsweise drei Schichten von Detektoren auf Siliziumbasis:

• Silizium-Pixeldetektor (SPD)
• Silicon Drift Detector (SDD)
• Silizium-Streifendetektor (SSD)

Halbleiterdetektoren auf Siliziumbasis werden hauptsächlich für Detektoren für geladene Teilchen (insbesondere zum Verfolgen geladener Teilchen ) und weiche Röntgendetektoren verwendet, während Germanium für die Gammastrahlenspektroskopie weit verbreitet ist. Ein großer, sauberer und nahezu perfekter Halbleiter ist ideal als Zähler für Radioaktivität . Es ist jedoch schwierig, große Kristalle mit ausreichender Reinheit herzustellen. Die Halbleiterdetektoren haben daher einen geringen Wirkungsgrad, geben jedoch ein sehr genaues Maß für die Energie. Detektoren auf Siliziumbasis weisen auch bei Raumtemperatur ein ausreichend geringes Rauschen auf. Dies wird durch die große Bandlücke von Silizium (Egap = 1,12 eV) verursacht, die es uns ermöglicht, den Detektor bei Raumtemperatur zu betreiben. Eine Kühlung wird jedoch bevorzugt, um das Rauschen zu reduzieren.

Vor- und Nachteile von Siliziumdetektoren

Vorteile von Siliziumdetektoren

• Im Vergleich zu Gasionisationsdetektoren ist die Dichte eines Halbleiterdetektors sehr hoch und geladene Teilchen mit hoher Energie können ihre Energie in einem Halbleiter mit relativ kleinen Abmessungen abgeben.
• Silizium hat eine hohe Dichte von 2,329 g / cm ³ und daher ermöglicht der durchschnittliche Energieverlust pro Längeneinheit den Bau dünner Detektoren (z. B. 300 μm), die noch messbare Signale erzeugen. Beispielsweise beträgt der Energieverlust im Fall eines minimalen ionisierenden Partikels (MIP) 390 eV / um. Die Siliziumdetektoren sind mechanisch starr und daher sind keine speziellen Stützstrukturen erforderlich.
• Detektoren auf Siliziumbasis eignen sich sehr gut zur Verfolgung geladener Teilchen und sind ein wesentlicher Bestandteil des Detektionssystems am LHC des CERN.
• Siliziumdetektoren können in starken Magnetfeldern eingesetzt werden.

Nachteile von Siliziumdetektoren

• Preis . Der Nachteil ist, dass Siliziumdetektoren wesentlich teurer sind als Wolkenkammern oder Drahtkammern.
• Abbau . Sie werden im Laufe der Zeit auch durch Strahlung abgebaut, dies kann jedoch dank des Lazarus-Effekts erheblich verringert werden.
• High FWHM . In der Gammaspektroskopie wird Germanium bevorzugt, da seine Ordnungszahl viel höher als die von Silizium ist und die Wahrscheinlichkeit einer Wechselwirkung mit Gammastrahlen erhöht. Darüber hinaus hat Germanium eine niedrigere durchschnittliche Energie, die zur Erzeugung eines Elektronen-Loch-Paares erforderlich ist: 3,6 eV für Silizium und 2,9 eV für Germanium. Dies bietet letztere auch eine bessere Energieauflösung.