[PDF] [PDF] Détecteurs à semi-conducteurs - IN2P3

[PDF] Jonction p-n Chapitre 5

La jonction p-n Caractéristiques de base A l'équilibre Zone de charge d'espace caractéristiques courant-tension Champ de claquage Hétérojonction

[PDF] Les semi-conducteurs - Jonction PN

Par exemple les atomes de silicium qui possèdent 4 électrons sur leur dernière couche se regroupent entre eux en échangeant leurs électrons de valence 

[PDF] Semi-Conducteurs

les solides • II Les Semi-Conducteurs – Les Semi-Conducteurs intrinsèques – Les Semi-Conducteurs dopés » Dopage N » Dopage P • III La jonction P-N 

[PDF] Cours de diodes à semi-conducteurs

Les diodes II 1 Définition de la jonction PN II La diode PN : caractéristique ▫ Une jonction P-N est créée en juxtaposant un semi-conducteur dopé N (les

[PDF] Détecteurs à semi-conducteurs - IN2P3

Jonction pn, diode • Interaction S'étend du côté le moins dopé de la jonction PN onductor_detectors ppt+semiconductor+detector+particle+physics&cd=

[PDF] 5 Semi-conducteurs et jonction pn - LaBRI

D'analyser le comportement d'une jonction p-n en appliquant une tension continue ➢ De comprendre le mécanisme physique dans la jonction p-n sous la  

[PDF] Chapitre 1 : La diode à jonction - Iset Nabeul

peuvent franchir librement la jonction P-N, celle-ci devient passante et un courant direct s'établit 7-3-2- Polarisation en inverse Lorsqu'une tension négative est 

[PDF] (Microsoft PowerPoint - R\351alisation d\222une cellule photovolta

La jonction PN = Si dopé P + Si dopé N + Fonctionnement d'une cellule solaire P/N Busbar 5) Ouverture de la jonction : gravure latérale par plasma

[PDF] joradp

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Détecteurs à semi-conducteurs

Une introduction

détecteurs semiconducteurs, juin 2015 Auguste Besson 1 détecteurs semiconducteurs, juin 2015 Auguste Besson 2

Plan du cours

‡Motivations

±Principes généraux de détection des détecteurs semi-conducteurs

±Spectroscopie versus trajectométrie

±Points forts / points faibles des semi-conducteurs

‡Rappels physique des semi-conducteurs

±Propriétés des semi-conducteurs

±Dopage

±Jonction pn, diode

‡Interaction particules / matière

±notion de déplétion, transport des charges, collection des charges, recombinaison, etc.

±diffusion multiple

‡Le signal mesuré

±Rapport Signal / Bruit

‡Trajectographie et Résolution

‡Effets des radiations

‡Exemples de détecteurs S.C.

±Strips

±Pixels hybrides

±Spectrométrie

±(HPD, APD, imagerie)

‡R & D (ILC, CLIC, LHC)

+ Bibliographie sommaire + Exercices + Back up

±Fabrication,HPD, etc.

Pas un cours de:

9Physique des particules

9cristallographie

9Physique des semi-conducteurs

9Electronique/micro-électronique

9Trajectométrie

9Radiations

9Intégration système

Approche généraliste

Motivations

¾ principes généraux de détection des détecteurs semi-conducteurs

¾ spectroscopie versus trajectométrie

¾ point forts/faibles des détecteurs semi-conducteurs détecteurs semiconducteurs, juin 2015 Auguste Besson 3 Où trouve-t-on des détecteurs à semi-conducteurs ?

‡Dans votre camera/portable/appareil photo

±Détection de lumière visible

‡En physique des particules

±Détection de position des particules chargées

‡En physique nucléaire

±Spectroscopie gamma, identification (dE/dx)

‡En astrophysique & astroparticules

±Trajectométrie, visible, X, , infrarouge, etc.

¾cf cours Aline Meuris

‡En imagerie médicale, santé

‡Autres:

±Auprès des Machines Synchrotron,

±Sécurité,

±Biologie,

±etc.

détecteurs semiconducteurs, juin 2015 Auguste Besson 4 détecteurs semiconducteurs, juin 2015 Auguste Besson 5 chaine de détection détecter

9 électrons

9 photons (X, visible, , etc.)

9 neutrons

9 protons, baryons (,K, etc.)

9 mesure

9 position

9 énergie

9 temps

9 flux (comptage)

interaction

9 scintillation

9 ionisation

9 température

9 Cerenkov

9 etc.

les contraintes

9 Efficacité

9 Résolution spatiale

9 Coût

9 Vitesse de lecture

9 Résistance aux radiations

9 Budget de matière

9 Résolution en temps

9 Puissance dissipée, consommation

9 Intégration mécanique, connectique

9 Flux des données

9 Géométrie, surface active

9 Refroidissement

9 etc.

détecteurs semiconducteurs, juin 2015 Auguste Besson 6

Principe général de détection pour les

détecteurs à semi-conducteurs

‡Interaction des particules incidentes dans

le matériau actif du détecteur incidente cas de la calorimétrie/spectroscopie

±Dans les 2 cas:

¾ionisation = création de porteurs de

charges (paires électrons/ions) ces porteurs de charges Vbias E particule ‡Amplification et traitement du signal par un circuit électronique

¾Un bon détecteur est celui qui optimise chacune de ces étapes, et ce de manière adaptée

ionisation

Amplification

détecteurs semiconducteurs, juin 2015 Auguste Besson 7

2 grandes familles: " calorimétrie » et mesure de position

‡Spectroscopie ou calorimétrie

¾OH GpPHŃPHXU GRLP rPUH ³GHQVH´ SRXU ³VPRSSHU´ OM SMUPLŃXOH LQŃLGHQPH

±exemples:

¾spectroscopie en physique nucléaire.

¾calorimétrie en physique des particules, astroparticules

¾imagerie

¾comptage (dosimétrie)

‡Mesure de position

±le but est de mesurer la position du passage de la particule ¾la mesure doit altérer le moins possible les propriétés de la particules ¾celle-ci peut continuer son parcours et éventuellement passer par plusieurs détecteurs successifs (mesure de trajectoire) ¾OH GpPHŃPHXU GRLP rPUH OH PRLQV ³GHQVH´ SRVVLNOH

±exemples:

¾détecteurs de vertex

¾trajectographie

détecteurs semiconducteurs, juin 2015 Auguste Besson 8

Avantages / inconvénients des semi-conducteurs

ƒpoints forts

±Variété des applications et des technologies ¾une famille de détecteur adaptable à de nombreux types de mesures.

¾usage généralisé de la (micro)-électronique sur silicium (photo, portable, microprocesseurs, puces, etc.)

¾tirer partie de ces percées industrielles pour la miniaturisation, les couts et les performances

±Quantité de signal généré

¾rapport Signal/Bruit souvent excellent (fiabilité de la mesure)

±Mesure de position (granularité)

¾O(1-100 m)

±Génération du signal rapide

¾O(1-10 ns)

±Collection de charge

¾collection de charge rapide et efficace.

±Flux de données

¾capable de gérer des hauts flux de données (HEP).

±Traitement du signal

¾intégration de la microélectronique dans le silicium

¾gain en vitesse, flux, etc.

±Mécanique

¾Rigidité: alignement, positionnement, intégration mécanique.

‡points faibles

±Coûts (fortes variations)

±Fragilité relative

±Longue R&D pour une application donnée

¾(dans certains cas)

±Forte expertise nécessaire

±Refroidissement nécessaire

¾(dans certains cas)

±Limitations en taille

¾(à pondérer)

±Tenue aux radiations

¾(dans certains cas)

±Budget de matière

¾(dans certains cas)

¾(sauf APD)

Rappels de physique des semiconducteurs

détecteurs semiconducteurs, juin 2015 Auguste Besson 9 détecteurs semiconducteurs, juin 2015 Auguste Besson 10

Les S.C. dans la table périodique

Silicium

Germanium

Diamant (C)

+quelques autres

En pratique

(dans nos disciplines) détecteurs semiconducteurs, juin 2015 Auguste Besson 11 détecteurs semiconducteurs, juin 2015 Auguste Besson 12

Le semi-conducteur

Énergie de Fermi = EF = Egap/2

À Tº = 0ºK

Ec Ev Ec probabilité e- libres E h libres

Pour les trous

(h=holes):

Distribution de Fermi-Dirac

pour les e-: détecteurs semiconducteurs, juin 2015 Auguste Besson 13

‡A priori

±pour arracher un électron de valence, il

faut apporter Egap

‡Observation

±Eionisation ~ 3 x Egap (indépendant du S.C

et de la particule incidente)

‡Contrainte

±transfert de quantité de mouvement au

cristal sous forme de phonons

¾cette quantité de mouvement se traduit

détecteurs semiconducteurs, juin 2015 Auguste Besson 14

Quelques propriétés de S.C. courants

détecteurs semiconducteurs, juin 2015 Auguste Besson 15

Distribution de Fermi-Dirac

‡f(EF) = ½

‡Quand T 0

±Tous les niveaux les

plus bas sont occupésquotesdbs_dbs6.pdfusesText_11