실리콘의 등가회로

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 12525(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

핵 방사선 검출기는 핵 방사선, X선 분광학 및 기타 분야의 연구에 없어서는 안 될 요소입니다. 오늘날 정상적인 조건에서 작동할 수 있는 가능성으로 인해 핵 방사선의 실리콘 p-i-n 검출기에 대한 관심이 높아지고 있습니다. 본 논문에서는 실리콘-리튬 p-i-n 핵 방사선 검출기의 등가 회로를 제안한다. 제안된 회로는 실리콘 반도체에 대한 고전적인 Shockley 방정식과 전신 방정식을 사용하여 얻어집니다. 등가회로의 매개변수는 다중회귀법을 이용하여 결정하였다. MATLAB Simulink 그래픽 개발 환경에서 모델을 시뮬레이션한 결과, 제안 모델의 진폭-주파수 및 위상-주파수 특성을 얻었다. 몬테카를로 방법을 사용하여 우라늄 동위원소 \({}_{92}{}^{233}\mathrm{U}\), 토륨 동위원소 \({}_{90}{}^{의 알파 붕괴 227}\mathrm{Th}\) 및 아메리슘 동위원소 \({}_{95}{}^{241}\mathrm{Am}\) 알파 붕괴 스펙트럼을 얻었습니다. 획득된 알파-붕괴 스펙트럼은 다른 저자의 이전 연구에서 제시된 실험 데이터와 일치합니다.

반도체 p-i-n 구조 검출기는 정밀 기기1, 특히 고에너지 물리학 실험2으로 다양한 연구 분야에서 사용됩니다. 더 넓은 감지 영역을 갖춘 감지기의 출현은 감지기의 효율성을 크게 향상시키고 약하게 강한 하전 입자를 등록할 수 있게 해주기 때문에 큰 관심을 불러일으켰습니다3. 그러나 오늘날 p-i-n 다이오드의 물리적 프로세스와 그 특성이 잘 연구되었음에도 불구하고 과학자들은 여전히 ​​p-i-n 구조를 기반으로 한 대형 반도체 검출기를 개발하기 위해 노력하고 있습니다4,5,6. 대형 Si(Li) 검출기는 의료 영상, 고에너지 천체 물리학, Compton 편광 측정, 핵 폐기물 모니터링에 사용됩니다.7 대형 p-i-n 검출기 개선의 주요 문제점은 개발 기술8,9 및 개발과 관련됩니다. 이러한 검출기에 대한 최적의 판독 전자 장치입니다. In12,13 저자는 분광학에 실리콘 p-i-n 다이오드를 적용한 것을 보여주었습니다. ap-i-n 다이오드의 등가회로를 제시하고 전치증폭 잡음을 조사하였다.

Dementyev et al.14는 자신의 연구에서 p-i-n 검출기의 판독 전자 장치를 광범위하게 연구했습니다. 저자들은 자신의 연구에서 X선 ​​검출기로서의 p-i-n 다이오드의 장단점에 대한 귀중한 증거를 제시했습니다. p-i-n 검출기의 장점으로 다음과 같은 특성이 강조됩니다. 자기장에 대한 저항; 컴팩트한 크기; 낮은 작동 전압; 고유한 안정성과 긴 거짓말 시간. p-i-n 검출기의 단점으로 저자는 다음과 같은 특징을 언급했습니다. p-i-n 검출기의 도메인 에너지 분해능은 에너지가 낮으므로 고이득 전치 증폭기 시스템이 필요합니다. 상대적으로 열악한 타이밍 분해능과 높은 수용과 관련된 문제 계산 속도. 이러한 문제 중 다수는 일부 저자 그룹에 의해 해결되었습니다. 예를 들어 Muminov et al.15,16은 양면 기술을 사용하여 대형 Si(Li) p-i-n 검출기 제작을 위한 고유한 기술을 제안했습니다. Li 이온이 단결정 실리콘으로 확산 및 드리프트됩니다. 이 기술을 적용하여 저자는 대형 Si(Li) p-i-n 검출기를 얻을 수 있었으며, 이 검출기의 크기로 인해 검출기의 계수 속도를 높일 수 있었고 i에서 Li 이온의 균일한 분포로 인해 효율이 증가했습니다. - 지역. 검출기의 계수율과 분해능을 높이기 위해 주로 사용되는 기술은 검출기 작동 중에 다양한 냉각 기술17,18을 사용하는 것입니다. 고속 계수 속도를 달성하기 위해 Gontard 등19은 전자 잡음을 희생하여 고대역폭 회로를 설계하고 검출기에 연결된 전자 회로의 프로토타입을 사용하여 200개의 단일 전자 이벤트를 검출하는 것을 목표로 했습니다. keV.