En general, los semiconductores son materiales, inorgánicos u orgánicos, que tienen la capacidad de controlar su conducción dependiendo de la estructura química, la temperatura, la iluminación y la presencia de dopantes. El nombre semiconductor proviene del hecho de que estos materiales tienen una conductividad eléctrica entre la de un metal, como cobre, oro, etc. y un aislante, como el vidrio. Tienen una brecha de energía inferior a 4eV (aproximadamente 1eV). En física de estado sólido, este intervalo de energía o intervalo de banda es un rango de energía entre la banda de valencia y la banda de conducción.donde los estados electrónicos están prohibidos. A diferencia de los conductores, los electrones en un semiconductor deben obtener energía (p. Ej., De la radiación ionizante) para atravesar el intervalo de banda y alcanzar la banda de conducción. Las propiedades de los semiconductores están determinadas por la brecha de energía entre las bandas de valencia y conducción.
El silicio como semiconductor
El silicio es un elemento químico con el número atómico 14, lo que significa que hay 14 protones y 14 electrones en la estructura atómica. El símbolo químico de Silicon es Si . El silicio es un sólido cristalino duro y quebradizo con un brillo metálico azul grisáceo, es un metaloide y semiconductor tetravalente. El silicio se usa principalmente para detectores de partículas cargadas (especialmente para el seguimiento de partículas cargadas) y detectores de rayos X blandos. La gran energía de banda prohibida (Egap = 1.12 eV) nos permite operar el detector a temperatura ambiente, pero se prefiere enfriar para reducir el ruido. Los detectores basados en silicio son muy importantes en la física de alta energía. Dado que los detectores basados en silicio son muy buenos para rastrear partículas cargadas, constituyen una parte sustancial del sistema de detección en el LHC en el CERN.
Detectores de semiconductores a base de silicio
Los detectores de semiconductores a base de silicio se usan principalmente para detectores de partículas cargadas (especialmente para rastrear partículas cargadas ) y detectores de rayos X blandos, mientras que el germanio se usa ampliamente para la espectroscopía de rayos gamma. Un semiconductor grande, limpio y casi perfecto es ideal como contador de radiactividad . Sin embargo, es difícil hacer cristales grandes con suficiente pureza. Los detectores de semiconductores tienen, por lo tanto, baja eficiencia, pero dan una medida muy precisa de la energía. Los detectores basados en silicio tienen un ruido suficientemente bajo incluso a temperatura ambiente. Esto es causado por la gran brecha de bandade silicio (Egap = 1.12 eV), que nos permite operar el detector a temperatura ambiente, pero se prefiere enfriar para reducir el ruido. El inconveniente es que los detectores de silicio son mucho más caros que las cámaras de niebla o cámaras de cables y requieren un enfriamiento sofisticado para reducir las corrientes de fuga (ruido). También sufren degradación con el tiempo debido a la radiación, sin embargo, esto se puede reducir en gran medida gracias al efecto Lázaro.
Ver también: detectores de germanio, MIRION Technologies. <disponible en: https://www.mirion.com/products/germanium-detectors>.
