Détecteur à semi-conducteur

Un détecteur à semi-conducteur est un détecteur de particules ou de rayons X ou gamma qui s'appuie sur la technologie des semi-conducteurs. Une particule ayant une énergie suffisante, rencontrant un semi-conducteur, va arracher un électron à un atome du cristal en lui cédant une partie ou la totalité de son énergie sous forme d'énergie potentielle (ionisation) et cinétique. Par exemple, un photon créera des électrons libres dans le milieu par effet photoélectrique, effet Compton ou création de paires. Le semi-conducteur a la particularité de se comporter comme un conducteur lorsqu'il y a interaction du rayonnement et comme un isolant lorsqu'il n'y a pas interaction. Le gap est l'énergie minimale qui doit être apportée au cristal pour qu'un électron de la bande de valence (participant aux liaisons entre les atomes) soit libéré dans la bande de conduction. Le semi-conducteur est particulièrement bien adapté à la mesure de rayonnements gamma, car il permet de discriminer le courant provoqué par les particules du courant de bruit thermique. L'électron éjecté lors de l'interaction peut déclencher à son tour d'autres ionisations en cascade si le régime de tension auquel fonctionne le détecteur lui permet d'acquérir une énergie cinétique suffisante. Après thermalisation avec le cristal, on obtient au sein du semi-conducteur un nuage de porteurs libres. Le semi-conducteur étant polarisé par une haute tension, les porteurs libres vont être attirés vers les électrodes et engendrer ainsi un courant mesurable dans un circuit connecté au détecteur. Il existe différents modes d'utilisation, impliquant une électronique différente à la sortie du semi-conducteur : spectrométrie, comptage, intégration. Le détecteur analyse chaque particule incidente séparément. Les charges sont collectées aux électrodes et forment un signal électrique transitoire appelé impulsion. Si la collecte est complète, l'intégrale du courant mesuré est proportionnelle à l'énergie déposée par la particule incidente.