{"id":15517,"date":"2020-01-09T21:17:25","date_gmt":"2020-01-09T21:17:25","guid":{"rendered":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/quest-ce-quun-detecteur-a-semi-conducteur-a-base-de-silicium-definition\/"},"modified":"2020-07-13T10:03:20","modified_gmt":"2020-07-13T10:03:20","slug":"quest-ce-quun-detecteur-a-semi-conducteur-a-base-de-silicium-definition","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/fr\/quest-ce-quun-detecteur-a-semi-conducteur-a-base-de-silicium-definition\/","title":{"rendered":"Qu&rsquo;est-ce qu&rsquo;un d\u00e9tecteur \u00e0 semi-conducteur \u00e0 base de silicium &#8211; D\u00e9finition"},"content":{"rendered":"<div class=\"su-quote su-quote-style-default\">\n<div class=\"su-quote-inner su-u-clearfix su-u-trim\">Les d\u00e9tecteurs \u00e0 semi-conducteurs \u00e0 base de silicium sont principalement utilis\u00e9s pour les d\u00e9tecteurs de particules charg\u00e9es (en particulier pour le suivi des particules charg\u00e9es) et les d\u00e9tecteurs de rayons X mous.\u00a0Dosim\u00e9trie des rayonnements<\/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=\"d\u00e9tecteur de bande de silicium - semi-conducteurs\" 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\">D\u00e9tecteur de bande de silicine Source: micronsemiconductor.co.uk<\/figcaption><\/figure>\n<p><strong>Les d\u00e9tecteurs \u00e0 semi-conducteurs \u00e0 base de silicium<\/strong>\u00a0sont principalement utilis\u00e9s pour les d\u00e9tecteurs de particules charg\u00e9es (en particulier pour le\u00a0<strong>suivi des particules charg\u00e9es<\/strong>\u00a0) et les d\u00e9tecteurs de rayons X mous, tandis que le germanium est largement utilis\u00e9 pour la spectroscopie des rayons gamma.\u00a0Un semi-conducteur grand, propre et presque parfait est id\u00e9al comme compteur de\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-protection\/radioactivity-nuclear-decay\/\">radioactivit\u00e9<\/a>\u00a0.\u00a0Cependant, il est difficile de fabriquer de gros cristaux avec une puret\u00e9 suffisante.\u00a0Les d\u00e9tecteurs \u00e0 semi-conducteurs ont donc une faible efficacit\u00e9, mais ils donnent une mesure tr\u00e8s pr\u00e9cise de l&rsquo;\u00e9nergie.\u00a0Les d\u00e9tecteurs \u00e0 base de silicium ont un bruit suffisamment faible m\u00eame \u00e0 temp\u00e9rature ambiante.\u00a0Cela est d\u00fb \u00e0 la\u00a0<strong>grande bande interdite<\/strong>de silicium (Egap = 1,12 eV), ce qui nous permet de faire fonctionner le d\u00e9tecteur \u00e0 temp\u00e9rature ambiante, mais le refroidissement est pr\u00e9f\u00e9rable pour r\u00e9duire le bruit.\u00a0L&rsquo;inconv\u00e9nient est que les d\u00e9tecteurs au silicium sont beaucoup plus chers que les chambres \u00e0 brouillard ou les chambres \u00e0 fils et n\u00e9cessitent un refroidissement sophistiqu\u00e9 pour r\u00e9duire les courants de fuite (bruit).\u00a0Ils subissent \u00e9galement une d\u00e9gradation au fil du temps des rayonnements, mais celle-ci peut \u00eatre consid\u00e9rablement r\u00e9duite gr\u00e2ce \u00e0 l&rsquo;effet Lazare.<\/p>\n<h2>Principe de fonctionnement des d\u00e9tecteurs au silicium<\/h2>\n<p>Le fonctionnement des d\u00e9tecteurs semi-conducteurs est r\u00e9sum\u00e9 dans les points suivants:<\/p>\n<ul>\n<li><strong>Le rayonnement ionisant p\u00e9n\u00e8tre dans<\/strong>\u00a0le volume sensible du d\u00e9tecteur et interagit avec le mat\u00e9riau semi-conducteur.<\/li>\n<li>Les particules traversant le d\u00e9tecteur ionisent les atomes de semi-conducteur, produisant les\u00a0<strong>paires \u00e9lectron-trou<\/strong>\u00a0.\u00a0Le nombre de paires \u00e9lectron-trou est proportionnel \u00e0 l&rsquo;\u00e9nergie du rayonnement vers le semi-conducteur.\u00a0En cons\u00e9quence, un certain nombre d&rsquo;\u00e9lectrons sont transf\u00e9r\u00e9s de la bande de valence \u00e0 la bande de conduction, et un nombre \u00e9gal de trous sont cr\u00e9\u00e9s dans la bande de valence.<\/li>\n<li>Sous l&rsquo;influence d&rsquo;un champ \u00e9lectrique, les \u00e9lectrons et les trous se d\u00e9placent vers les \u00e9lectrodes, o\u00f9 ils produisent une\u00a0<strong>impulsion<\/strong>\u00a0qui peut \u00eatre mesur\u00e9e dans un circuit ext\u00e9rieur,<\/li>\n<li>Cette impulsion transporte des informations sur l&rsquo;\u00e9nergie du rayonnement incident d&rsquo;origine.\u00a0Le nombre de ces impulsions par unit\u00e9 de temps donne \u00e9galement des informations sur l&rsquo;intensit\u00e9 du rayonnement.<\/li>\n<\/ul>\n<p>L&rsquo;\u00e9nergie requise pour produire des paires \u00e9lectron-trou est tr\u00e8s faible par rapport \u00e0 l&rsquo;\u00e9nergie requise pour produire des ions appari\u00e9s dans un\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/gaseous-ionization-detector\/\">d\u00e9tecteur \u00e0 ionisation gazeuse<\/a> . Dans les d\u00e9tecteurs \u00e0 semi-conducteur, la variation statistique de la hauteur d&rsquo;impulsion est plus petite et la r\u00e9solution d&rsquo;\u00e9nergie est plus \u00e9lev\u00e9e. Comme les \u00e9lectrons se d\u00e9placent rapidement, la r\u00e9solution temporelle est \u00e9galement tr\u00e8s bonne. Par rapport aux d\u00e9tecteurs \u00e0 ionisation gazeuse, la densit\u00e9 d&rsquo;un d\u00e9tecteur \u00e0 semi-conducteur est tr\u00e8s \u00e9lev\u00e9e et les particules charg\u00e9es de haute \u00e9nergie peuvent d\u00e9gager leur \u00e9nergie dans un semi-conducteur de dimensions relativement petites.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<h2><span>Application des d\u00e9tecteurs de silicium<\/span><\/h2>\n<p><span>\u00c9tant donn\u00e9 que\u00a0<\/span><strong><span>les d\u00e9tecteurs \u00e0 base de silicium<\/span><\/strong><span>\u00a0sont tr\u00e8s bons pour suivre les particules charg\u00e9es, ils constituent une partie substantielle du syst\u00e8me de d\u00e9tection du LHC au CERN.\u00a0La plupart des d\u00e9tecteurs de particules de silicium fonctionnent, en principe, en dopant des\u00a0<\/span><strong><span>bandes de silicium<\/span><\/strong><span>\u00a0\u00e9troites (g\u00e9n\u00e9ralement d&rsquo;environ 100 microm\u00e8tres de large)\u00a0pour les transformer en diodes, qui sont ensuite polaris\u00e9es en inverse.\u00a0Lorsque des particules charg\u00e9es traversent ces bandes, elles provoquent de petits courants d&rsquo;ionisation qui peuvent \u00eatre d\u00e9tect\u00e9s et mesur\u00e9s.\u00a0La disposition de milliers de ces d\u00e9tecteurs autour d&rsquo;un point de collision dans un acc\u00e9l\u00e9rateur de particules peut donner une image pr\u00e9cise des chemins emprunt\u00e9s par les particules.\u00a0Par exemple, le syst\u00e8me de suivi interne (ITS) d&rsquo;\u00a0<\/span><strong><span>une exp\u00e9rience de collisionneur d&rsquo;ions de grande taille (ALICE)<\/span><\/strong><span>\u00a0contient trois couches de d\u00e9tecteurs \u00e0 base de silicium:<\/span><\/p>\n<ul>\n<li><span>D\u00e9tecteur de pixels en silicium (SPD)<\/span><\/li>\n<li><span>D\u00e9tecteur de d\u00e9rive au silicium (SDD)<\/span><\/li>\n<li><span>D\u00e9tecteur de bande de silicium (SSD)<\/span><\/li>\n<\/ul>\n<h3><span>D\u00e9tecteurs de bande de silicium<\/span><\/h3>\n<p><strong><span>Les d\u00e9tecteurs \u00e0 base de silicium<\/span><\/strong><span>\u00a0sont tr\u00e8s bons pour suivre les particules charg\u00e9es.\u00a0Un d\u00e9tecteur de bande de silicium est un agencement d&rsquo;implants en forme de bande agissant comme des \u00e9lectrodes de collecte de charge.<\/span><\/p>\n<p><strong><span>Les d\u00e9tecteurs \u00e0 bande de silicium de<\/span><\/strong><span>\u00a05 x 5 cm\u00a0<\/span><sup><span>2<\/span><\/sup><span>\u00a0de surface sont assez courants et sont utilis\u00e9s en s\u00e9rie (tout comme les avions 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>) pour d\u00e9terminer les trajectoires des particules charg\u00e9es \u00e0 des pr\u00e9cisions de position de l&rsquo;ordre de plusieurs \u03bcm dans la direction transversale.\u00a0Plac\u00e9s sur une tranche de silicium totalement appauvrie et faiblement dop\u00e9e, ces implants forment un r\u00e9seau unidimensionnel de diodes.\u00a0En connectant chacune des bandes m\u00e9tallis\u00e9es \u00e0 un amplificateur sensible \u00e0 la charge, un d\u00e9tecteur sensible \u00e0 la position est construit.\u00a0Des mesures de position bidimensionnelles peuvent \u00eatre obtenues en appliquant une bande suppl\u00e9mentaire comme du dopage sur la face arri\u00e8re de la plaquette en utilisant une technologie double face.\u00a0De tels dispositifs peuvent \u00eatre utilis\u00e9s pour mesurer de petits param\u00e8tres d&rsquo;impact et ainsi d\u00e9terminer si une particule charg\u00e9e provient d&rsquo;une collision primaire ou \u00e9tait le produit de d\u00e9sint\u00e9gration d&rsquo;une particule primaire qui a parcouru une petite distance de l&rsquo;interaction d&rsquo;origine, puis s&rsquo;est d\u00e9sint\u00e9gr\u00e9e.<\/span><\/p>\n<p><strong><span>Les d\u00e9tecteurs \u00e0 bande de silicium<\/span><\/strong><span>\u00a0constituent une partie importante du syst\u00e8me de d\u00e9tection du LHC au CERN.\u00a0La plupart des d\u00e9tecteurs de particules de silicium fonctionnent, en principe, en dopant des bandes de silicium \u00e9troites (g\u00e9n\u00e9ralement d&rsquo;environ 100 microm\u00e8tres de large) pour les transformer en diodes, qui sont ensuite polaris\u00e9es en inverse.\u00a0Lorsque des particules charg\u00e9es traversent ces bandes, elles provoquent de petits courants d&rsquo;ionisation qui peuvent \u00eatre d\u00e9tect\u00e9s et mesur\u00e9s.\u00a0La disposition de milliers de ces d\u00e9tecteurs autour d&rsquo;un point de collision dans un acc\u00e9l\u00e9rateur de particules peut donner une image pr\u00e9cise des chemins emprunt\u00e9s par les particules.<\/span><\/p>\n<p><span>Par exemple, le syst\u00e8me de suivi interne (ITS) d&rsquo;\u00a0<\/span><strong><span>une exp\u00e9rience de collisionneur d&rsquo;ions de grande taille (ALICE)<\/span><\/strong><span>\u00a0contient trois couches de d\u00e9tecteurs \u00e0 base de silicium:<\/span><\/p>\n<ul>\n<li><span>D\u00e9tecteur de pixels en silicium (SPD)<\/span><\/li>\n<li><span>D\u00e9tecteur de d\u00e9rive au silicium (SDD)<\/span><\/li>\n<li><span>D\u00e9tecteur de bande de silicium (SSD)<\/span><\/li>\n<\/ul>\n<h3><span>D\u00e9tecteur Delta E &#8211; E &#8211; T\u00e9lescope<\/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 - E T\u00e9lescope - carte\" 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>Exemple d&rsquo;histogramme du d\u00e9tecteur \u0394E-E.\u00a0Chaque courbe de type hyperbole repr\u00e9sente une particule diff\u00e9rente dans le faisceau.<\/span><\/figcaption><\/figure>\n<p><span>En physique exp\u00e9rimentale, les\u00a0<\/span><strong><span>d\u00e9tecteurs \u0394E-E<\/span><\/strong><span>\u00a0, appel\u00e9s\u00a0<\/span><strong><span>t\u00e9lescopes<\/span><\/strong><span>\u00a0, sont de puissants dispositifs d&rsquo;\u00a0<\/span><strong><span>identification des particules charg\u00e9es<\/span><\/strong><span>\u00a0.\u00a0Afin de fournir une identification des particules charg\u00e9es, des t\u00e9lescopes constitu\u00e9s de paires de\u00a0d\u00e9tecteurs \u00e0 barri\u00e8re de surface\u00a0<\/span><strong><span>mince<\/span><\/strong><span>\u00a0et\u00a0<\/span><strong><span>\u00e9pais<\/span><\/strong><span>\u00a0peuvent \u00eatre utilis\u00e9s.\u00a0Ces d\u00e9tecteurs doivent \u00eatre positionn\u00e9s en s\u00e9rie.\u00a0La vitesse est d\u00e9duite de la puissance d&rsquo;arr\u00eat mesur\u00e9e dans les d\u00e9tecteurs minces (\u00a0<\/span><strong><span>d\u00e9tecteurs \u0394E<\/span><\/strong><span>\u00a0).\u00a0Il existe une forte corr\u00e9lation entre l&rsquo;\u00e9nergie d\u00e9pos\u00e9e dans chaque d\u00e9tecteur.\u00a0Cette corr\u00e9lation d\u00e9pend de la masse (A), de la charge (Z) et de l&rsquo;\u00e9nergie cin\u00e9tique (E) de chaque particule.\u00a0La masse est d\u00e9duite de la plage ou de la perte totale d&rsquo;\u00e9nergie cin\u00e9tique dans le d\u00e9tecteur plus \u00e9pais (<\/span><strong><span>D\u00e9tecteur E<\/span><\/strong><span>\u00a0).<\/span><\/p>\n<p><strong><span>Les t\u00e9lescopes<\/span><\/strong><span>\u00a0peuvent \u00eatre compos\u00e9s de plusieurs d\u00e9tecteurs (\u00a0<\/span><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/gaseous-ionization-detector\/ionization-chamber-ion-chamber\/\"><span>chambres d&rsquo;ionisation<\/span><\/a><span>\u00a0,\u00a0<\/span><strong><span>d\u00e9tecteurs au silicium<\/span><\/strong><span>\u00a0et\u00a0<\/span><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/scintillation-counter-scintillation-detector\/\"><span>scintillateurs<\/span><\/a><span>\u00a0par exemple) empil\u00e9s afin de ralentir les particules charg\u00e9es incidentes, le premier d\u00e9tecteur \u00e9tant le plus fin et le dernier le plus \u00e9pais.\u00a0Les compteurs \u00e0 scintillation CsI peuvent par exemple \u00eatre utilis\u00e9s comme compteurs E finaux.\u00a0Comme exemple de t\u00e9lescope, un ensemble bas\u00e9 sur deux d\u00e9tecteurs de silicium \u0394E avant (10 ou 30 \u00b5m) et un compteur de silicium E de 1500 \u00b5m d&rsquo;\u00e9paisseur peut \u00eatre utilis\u00e9 pour la d\u00e9tection de particules charg\u00e9es \u00e0 haute \u00e9nergie.<\/span><\/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>Cet article est bas\u00e9 sur la traduction automatique de l&rsquo;article original en anglais. Pour plus d&rsquo;informations, voir l&rsquo;article en anglais. Pouvez vous nous aider Si vous souhaitez corriger la traduction, envoyez-la \u00e0 l&rsquo;adresse: translations@nuclear-power.com ou remplissez le formulaire de traduction en ligne. Nous appr\u00e9cions votre aide, nous mettrons \u00e0 jour la traduction le plus rapidement possible. Merci<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Les d\u00e9tecteurs \u00e0 semi-conducteurs \u00e0 base de silicium sont principalement utilis\u00e9s pour les d\u00e9tecteurs de particules charg\u00e9es (en particulier pour le suivi des particules charg\u00e9es) et les d\u00e9tecteurs de rayons X mous.\u00a0Dosim\u00e9trie des rayonnements D\u00e9tecteur de bande de silicine Source: micronsemiconductor.co.uk Les d\u00e9tecteurs \u00e0 semi-conducteurs \u00e0 base de silicium\u00a0sont principalement utilis\u00e9s pour les d\u00e9tecteurs de &#8230; <a title=\"Qu&rsquo;est-ce qu&rsquo;un d\u00e9tecteur \u00e0 semi-conducteur \u00e0 base de silicium &#8211; D\u00e9finition\" class=\"read-more\" href=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/fr\/quest-ce-quun-detecteur-a-semi-conducteur-a-base-de-silicium-definition\/\" aria-label=\"En savoir plus sur Qu&rsquo;est-ce qu&rsquo;un d\u00e9tecteur \u00e0 semi-conducteur \u00e0 base de silicium &#8211; D\u00e9finition\">Lire la suite<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[49],"tags":[],"yoast_head":"<!-- This site is optimized with the Yoast SEO plugin v15.4 - https:\/\/yoast.com\/wordpress\/plugins\/seo\/ -->\n<title>Qu&#039;est-ce qu&#039;un d\u00e9tecteur \u00e0 semi-conducteur \u00e0 base de silicium - D\u00e9finition<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"Les d\u00e9tecteurs \u00e0 semi-conducteurs \u00e0 base de silicium sont principalement utilis\u00e9s pour les d\u00e9tecteurs de particules charg\u00e9es (en particulier pour le suivi des particules charg\u00e9es) et les d\u00e9tecteurs de rayons X mous. 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