{"id":16641,"date":"2020-03-09T10:10:54","date_gmt":"2020-03-09T10:10:54","guid":{"rendered":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/que-es-el-detector-de-semiconductores-a-base-de-silicio-definicion\/"},"modified":"2020-06-30T10:56:28","modified_gmt":"2020-06-30T10:56:28","slug":"que-es-el-detector-de-semiconductores-a-base-de-silicio-definicion","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/es\/que-es-el-detector-de-semiconductores-a-base-de-silicio-definicion\/","title":{"rendered":"\u00bfQu\u00e9 es el detector de semiconductores a base de silicio? Definici\u00f3n"},"content":{"rendered":"<div class=\"su-quote su-quote-style-default\">\n<div class=\"su-quote-inner su-u-clearfix su-u-trim\">Los detectores de semiconductores a base de silicio se utilizan principalmente para detectores de part\u00edculas cargadas (especialmente para rastrear part\u00edculas cargadas) y detectores de rayos X blandos.\u00a0Dosimetr\u00eda de radiaci\u00f3n<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"su-divider su-divider-style-dotted\"><\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<figure id=\"attachment_26115\" class=\"wp-caption alignright\" aria-describedby=\"caption-attachment-26115\"><a href=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/silicon-strip-detector-semiconductors.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"size-medium wp-image-26115 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/silicon-strip-detector-semiconductors-300x197.png\" alt=\"detector de tiras de silicio - semiconductores\" width=\"300\" height=\"197\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/silicon-strip-detector-semiconductors-300x197.png\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-26115\" class=\"wp-caption-text\">Detector de tiras de silicona Fuente: micronsemiconductor.co.uk<\/figcaption><\/figure>\n<p><strong>Los detectores de semiconductores a base de silicio<\/strong>\u00a0se usan principalmente para detectores de part\u00edculas cargadas (especialmente para\u00a0<strong>rastrear part\u00edculas cargadas<\/strong>\u00a0) y detectores de rayos X blandos, mientras que el germanio se usa ampliamente para la espectroscop\u00eda de rayos gamma.\u00a0Un semiconductor grande, limpio y casi perfecto es ideal como contador de\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-protection\/radioactivity-nuclear-decay\/\">radiactividad<\/a>\u00a0.\u00a0Sin embargo, es dif\u00edcil hacer cristales grandes con suficiente pureza.\u00a0Los detectores de semiconductores tienen, por lo tanto, baja eficiencia, pero dan una medida muy precisa de la energ\u00eda.\u00a0Los detectores basados \u200b\u200ben silicio tienen un ruido suficientemente bajo incluso a temperatura ambiente.\u00a0Esto es causado por la\u00a0<strong>gran brecha de banda<\/strong>de silicio (Egap = 1.12 eV), que nos permite operar el detector a temperatura ambiente, pero se prefiere enfriar para reducir el ruido.\u00a0El inconveniente es que los detectores de silicio son mucho m\u00e1s caros que las c\u00e1maras de niebla o c\u00e1maras de cables y requieren un enfriamiento sofisticado para reducir las corrientes de fuga (ruido).\u00a0Tambi\u00e9n sufren degradaci\u00f3n con el tiempo debido a la radiaci\u00f3n, sin embargo, esto se puede reducir en gran medida gracias al efecto L\u00e1zaro.<\/p>\n<h2>Principio de funcionamiento de detectores de silicio<\/h2>\n<p>El funcionamiento de los detectores de semiconductores se resume en los siguientes puntos:<\/p>\n<ul>\n<li><strong>La radiaci\u00f3n ionizante ingresa<\/strong>\u00a0al volumen sensible del detector e interact\u00faa con el material semiconductor.<\/li>\n<li>La part\u00edcula que pasa a trav\u00e9s del detector ioniza los \u00e1tomos del semiconductor, produciendo los\u00a0<strong>pares de electrones<\/strong>\u00a0.\u00a0El n\u00famero de pares de electrones es proporcional a la energ\u00eda de la radiaci\u00f3n al semiconductor.\u00a0Como resultado, se transfieren varios electrones desde la banda de valencia a la banda de conducci\u00f3n, y se crea un n\u00famero igual de agujeros en la banda de valencia.<\/li>\n<li>Bajo la influencia de un campo el\u00e9ctrico, los electrones y los agujeros viajan a los electrodos, donde producen un\u00a0<strong>pulso<\/strong>\u00a0que se puede medir en un circuito externo,<\/li>\n<li>Este pulso lleva informaci\u00f3n sobre la energ\u00eda de la radiaci\u00f3n incidente original.\u00a0El n\u00famero de tales pulsos por unidad de tiempo tambi\u00e9n proporciona informaci\u00f3n sobre la intensidad de la radiaci\u00f3n.<\/li>\n<\/ul>\n<p>La energ\u00eda requerida para producir pares de electrones es muy baja en comparaci\u00f3n con la energ\u00eda requerida para producir iones emparejados en un\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/gaseous-ionization-detector\/\">detector de ionizaci\u00f3n gaseosa<\/a> . En los detectores de semiconductores, la variaci\u00f3n estad\u00edstica de la altura del pulso es menor y la resoluci\u00f3n de la energ\u00eda es mayor. Como los electrones viajan r\u00e1pido, la resoluci\u00f3n de tiempo tambi\u00e9n es muy buena. En comparaci\u00f3n con los detectores de ionizaci\u00f3n gaseosa, la densidad de un detector de semiconductores es muy alta, y las part\u00edculas cargadas de alta energ\u00eda pueden emitir su energ\u00eda en un semiconductor de dimensiones relativamente peque\u00f1as.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h2><span>Aplicaci\u00f3n de detectores de silicio<\/span><\/h2>\n<p><span>Dado que\u00a0<\/span><strong><span>los detectores basados \u200b\u200ben silicio<\/span><\/strong><span>\u00a0son muy buenos para rastrear part\u00edculas cargadas, constituyen una parte sustancial del sistema de detecci\u00f3n en el LHC en el CERN.\u00a0La mayor\u00eda de los detectores de part\u00edculas de silicio funcionan, en principio, dopando\u00a0<\/span><strong><span>tiras de silicio<\/span><\/strong><span>\u00a0estrechas (generalmente de alrededor de 100 micr\u00f3metros de ancho)\u00a0para convertirlas en diodos, que luego se polarizan inversamente.\u00a0A medida que las part\u00edculas cargadas pasan a trav\u00e9s de estas tiras, causan peque\u00f1as corrientes de ionizaci\u00f3n que se pueden detectar y medir.\u00a0Organizar miles de estos detectores alrededor de un punto de colisi\u00f3n en un acelerador de part\u00edculas puede proporcionar una imagen precisa de los caminos que toman las part\u00edculas.\u00a0Por ejemplo, el Sistema de seguimiento interno (ITS) de\u00a0<\/span><strong><span>un gran experimento de colisionador de iones (ALICE)<\/span><\/strong><span>\u00a0contiene tres capas de detectores basados \u200b\u200ben silicio:<\/span><\/p>\n<ul>\n<li><span>Detector de p\u00edxeles de silicio (SPD)<\/span><\/li>\n<li><span>Detector de deriva de silicio (SDD)<\/span><\/li>\n<li><span>Detector de tiras de silicio (SSD)<\/span><\/li>\n<\/ul>\n<h3><span>Detectores de tiras de silicio<\/span><\/h3>\n<p><strong><span>Los detectores a base de silicio<\/span><\/strong><span>\u00a0son muy buenos para rastrear part\u00edculas cargadas.\u00a0Un detector de tiras de silicio es una disposici\u00f3n de implantes en forma de tiras que act\u00faan como electrodos de recogida de carga.<\/span><\/p>\n<p><strong><span>Los detectores de tiras de silicio de<\/span><\/strong><span>\u00a05 x 5 cm\u00a0<\/span><sup><span>2<\/span><\/sup><span>\u00a0de \u00e1rea son bastante comunes y se usan en serie (al igual que los planos de\u00a0<\/span><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/gaseous-ionization-detector\/proportional-counter-proportional-detector\/multi-wire-proportional-chamber-mwpc\/\"><span>MWPC)<\/span><\/a><span>) para determinar las trayectorias de part\u00edculas cargadas a precisiones de posici\u00f3n del orden de varios \u03bcm en la direcci\u00f3n transversal.\u00a0Colocados en una oblea de silicio completamente empobrecida y dopada, estos implantes forman una matriz unidimensional de diodos.\u00a0Al conectar cada una de las tiras metalizadas a un amplificador sensible a la carga, se construye un detector sensible a la posici\u00f3n.\u00a0Se pueden lograr mediciones de posici\u00f3n bidimensionales aplicando una tira adicional como dopaje en la parte posterior de la oblea mediante el uso de una tecnolog\u00eda de doble cara.\u00a0Dichos dispositivos se pueden usar para medir peque\u00f1os par\u00e1metros de impacto y, por lo tanto, determinar si alguna part\u00edcula cargada se origin\u00f3 a partir de una colisi\u00f3n primaria o si fue el producto de descomposici\u00f3n de una part\u00edcula primaria que viaj\u00f3 una peque\u00f1a distancia desde la interacci\u00f3n original y luego se descompuso.<\/span><\/p>\n<p><strong><span>Los detectores de tiras de silicio<\/span><\/strong><span>\u00a0constituyen una parte sustancial del sistema de detecci\u00f3n en el LHC en el CERN.\u00a0La mayor\u00eda de los detectores de part\u00edculas de silicio funcionan, en principio, al dopar tiras de silicio estrechas (generalmente de alrededor de 100 micr\u00f3metros de ancho) para convertirlas en diodos, que luego se polarizan inversamente.\u00a0A medida que las part\u00edculas cargadas pasan a trav\u00e9s de estas tiras, causan peque\u00f1as corrientes de ionizaci\u00f3n que se pueden detectar y medir.\u00a0Organizar miles de estos detectores alrededor de un punto de colisi\u00f3n en un acelerador de part\u00edculas puede proporcionar una imagen precisa de los caminos que toman las part\u00edculas.<\/span><\/p>\n<p><span>Por ejemplo, el Sistema de seguimiento interno (ITS) de\u00a0<\/span><strong><span>un gran experimento de colisionador de iones (ALICE)<\/span><\/strong><span>\u00a0contiene tres capas de detectores basados \u200b\u200ben silicio:<\/span><\/p>\n<ul>\n<li><span>Detector de p\u00edxeles de silicio (SPD)<\/span><\/li>\n<li><span>Detector de deriva de silicio (SDD)<\/span><\/li>\n<li><span>Detector de tiras de silicio (SSD)<\/span><\/li>\n<\/ul>\n<h3><span>Delta E &#8211; Detector E &#8211; Telescopio<\/span><\/h3>\n<figure id=\"attachment_26114\" class=\"wp-caption alignright\" aria-describedby=\"caption-attachment-26114\"><a href=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/delta-E-E-Telescope-chart.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"size-medium wp-image-26114 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/delta-E-E-Telescope-chart-300x200.png\" alt=\"delta E - Telescopio E - gr\u00e1fico\" width=\"300\" height=\"200\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/delta-E-E-Telescope-chart-300x200.png\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-26114\" class=\"wp-caption-text\"><span>Ejemplo de histograma del detector \u0394E-E.\u00a0Cada curva tipo hip\u00e9rbola representa una part\u00edcula diferente en el haz.<\/span><\/figcaption><\/figure>\n<p><span>En f\u00edsica experimental,\u00a0<\/span><strong><span>los detectores \u0394E-E<\/span><\/strong><span>\u00a0, conocidos como\u00a0<\/span><strong><span>telescopios<\/span><\/strong><span>\u00a0, son dispositivos potentes para\u00a0<\/span><strong><span>la identificaci\u00f3n de part\u00edculas cargadas<\/span><\/strong><span>\u00a0.\u00a0Para proporcionar una identificaci\u00f3n de part\u00edculas cargadas,\u00a0se pueden utilizar\u00a0telescopios que consisten en pares de\u00a0detectores de barrera de superficie\u00a0<\/span><strong><span>delgada<\/span><\/strong><span>\u00a0y\u00a0<\/span><strong><span>gruesa<\/span><\/strong><span>\u00a0.\u00a0Estos detectores deben colocarse en serie.\u00a0La velocidad se deduce de la potencia de frenado medida en los detectores delgados (\u00a0<\/span><strong><span>detectores \u0394E<\/span><\/strong><span>\u00a0).\u00a0Existe una fuerte correlaci\u00f3n entre la energ\u00eda depositada en cada detector.\u00a0Esta correlaci\u00f3n depende de la masa (A), la carga (Z) y la energ\u00eda cin\u00e9tica (E) de cada part\u00edcula.\u00a0La masa se deduce del rango o de la p\u00e9rdida total de energ\u00eda cin\u00e9tica en el detector m\u00e1s grueso (<\/span><strong><span>E detector<\/span><\/strong><span>\u00a0).<\/span><\/p>\n<p><strong><span>Los telescopios<\/span><\/strong><span>\u00a0pueden estar compuestos por varios detectores (\u00a0<\/span><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/gaseous-ionization-detector\/ionization-chamber-ion-chamber\/\"><span>c\u00e1maras de ionizaci\u00f3n<\/span><\/a><span>\u00a0,\u00a0<\/span><strong><span>detectores de silicio<\/span><\/strong><span>\u00a0y\u00a0<\/span><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/scintillation-counter-scintillation-detector\/\"><span>centelleadores,<\/span><\/a><span>\u00a0por ejemplo) apilados para ralentizar las part\u00edculas cargadas incidentes, siendo el primer detector el m\u00e1s delgado y el \u00faltimo el m\u00e1s grueso.\u00a0Los contadores de centelleo CsI pueden usarse, por ejemplo, como contadores E finales.\u00a0Como ejemplo de telescopio, se puede usar un conjunto basado en dos detectores de silicio \u0394E frontales (10 o 30 \u00b5m) y un contador de silicio E de 1500 \u00b5m de espesor para la detecci\u00f3n de part\u00edculas cargadas de alta energ\u00eda.<\/span><\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<p>&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;.<\/p>\n<p>Este art\u00edculo se basa en la traducci\u00f3n autom\u00e1tica del art\u00edculo original en ingl\u00e9s. Para m\u00e1s informaci\u00f3n vea el art\u00edculo en ingl\u00e9s. Puedes ayudarnos. Si desea corregir la traducci\u00f3n, env\u00edela a: translations@nuclear-power.com o complete el formulario de traducci\u00f3n en l\u00ednea. Agradecemos su ayuda, actualizaremos la traducci\u00f3n lo antes posible. Gracias.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Los detectores de semiconductores a base de silicio se utilizan principalmente para detectores de part\u00edculas cargadas (especialmente para rastrear part\u00edculas cargadas) y detectores de rayos X blandos.\u00a0Dosimetr\u00eda de radiaci\u00f3n Detector de tiras de silicona Fuente: micronsemiconductor.co.uk Los detectores de semiconductores a base de silicio\u00a0se usan principalmente para detectores de part\u00edculas cargadas (especialmente para\u00a0rastrear part\u00edculas cargadas\u00a0) &#8230; <a title=\"\u00bfQu\u00e9 es el detector de semiconductores a base de silicio? 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