En général, les semi – conducteurs sont des matériaux, inorganiques ou organiques, qui ont la capacité de contrôler leur conduction en fonction de la structure chimique, de la température, de l’illumination et de la présence de dopants. Le nom semi-conducteur vient du fait que ces matériaux ont une conductivité électrique entre celle d’un métal, comme le cuivre, l’or, etc. et un isolant, comme le verre. Ils ont un écart énergétique inférieur à 4eV (environ 1eV). En physique du solide, cet intervalle d’énergie ou bande interdite est une plage d’énergie entre la bande de valence et la bande de conductionoù les états électroniques sont interdits. Contrairement aux conducteurs, les électrons d’un semi-conducteur doivent obtenir de l’énergie (par exemple à partir de rayonnements ionisants) pour traverser la bande interdite et atteindre la bande de conduction. Les propriétés des semi – conducteurs sont déterminées par l’écart d’énergie entre les bandes de valence et de conduction.
La jonction PN – Jonction inversée
Le détecteur à semi-conducteur fonctionne beaucoup mieux en tant que détecteur de rayonnement si une tension externe est appliquée aux bornes de la jonction dans le sens de polarisation inverse . La région d’appauvrissement fonctionnera comme un détecteur de rayonnement. Une amélioration peut être obtenue en utilisant une tension de polarisation inverse à la jonction PN pour épuiser le détecteur de porteurs libres, ce qui est le principe de la plupart des détecteurs semi-conducteurs. La polarisation inverse d’une jonction augmente l’épaisseur de la région d’appauvrissement car la différence de potentiel à travers la jonction est améliorée. Les détecteurs au germanium ont une structure à brochesdans laquelle la région intrinsèque (i) est sensible aux rayonnements ionisants, en particulier aux rayons X et aux rayons gamma. Sous polarisation inverse, un champ électrique s’étend à travers la région intrinsèque ou appauvrie. Dans ce cas, une tension négative est appliquée du côté p et positive au second. Les trous dans la région p sont attirés par la jonction vers le contact p et de même pour les électrons et le contact n. Cette charge, qui est proportionnelle à l’énergie déposée dans le détecteur par le photon entrant, est convertie en impulsion de tension par un préamplificateur sensible à la charge intégré.
Voir aussi: Détecteurs au germanium, MIRION Technologies. <disponible sur: https://www.mirion.com/products/germanium-detectors>.
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