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Séance de cours

Détecteurs de semi-conducteurs

Dans cours

PHYS-452: Radiation detection

The course presents the detection of ionizing radiation in the keV and MeV energy ranges. Physical processes of radiation/matter interaction are introduced. All steps of detection are covered, as well as detectors, instrumentations and measurements methods ...

Description

Cette séance de cours couvre l'histoire des détecteurs à semi-conducteurs, les principes des détecteurs basés sur le mouvement des porteurs de charge, la structure de bande électronique dans les semi-conducteurs, la mobilité des charges et la concentration des porteurs, le dopage, les jonctions p-n et le fonctionnement des détecteurs à semi-conducteurs intrinsèques et extrinsèques.

Enseignant·e

Vincent Pierre Lamirand

Après une thèse de doctorat sur la mesure de sections efficaces de réactions (p,n) sur accélérateur (IRSN, France), j'ai travaillé sur le développement de détecteurs et méthodes de mesure neutron pour la physique des réacteurs (CEA, France). Je suis en poste au LRS à l'EPFL depuis octobre 2014, en tenure track de l'Insitut Paul Scherrer depuis 2016, en tant que responsable des activités de recherche expérimentale sur nos installations.

Source officielle

Proximité ontologique

Physique

Physique de la matière condensée: Physique du solide

Concepts associés (32)

Dopage (semi-conducteur)

Dans le domaine des semi-conducteurs, le dopage est l'action d'ajouter des impuretés en petites quantités à une substance pure afin de modifier ses propriétés de conductivité. Les propriétés des semi-conducteurs sont en grande partie régies par la quantité de porteurs de charge qu'ils contiennent. Ces porteurs sont les électrons ou les trous. Le dopage d'un matériau consiste à introduire, dans sa matrice, des atomes d'un autre matériau. Ces atomes vont se substituer à certains atomes initiaux et ainsi introduire davantage d'électrons ou de trous.

Semi-conducteur

Un semi-conducteur est un matériau qui a les caractéristiques électriques d'un isolant, mais pour lequel la probabilité qu'un électron puisse contribuer à un courant électrique, quoique faible, est suffisamment importante. En d'autres termes, la conductivité électrique d'un semi-conducteur est intermédiaire entre celle des métaux et celle des isolants. Le comportement électrique des semi-conducteurs est généralement modélisé, en physique de l'état solide, à l'aide de la théorie des bandes d'énergie.

Electron mobility

In solid-state physics, the electron mobility characterises how quickly an electron can move through a metal or semiconductor when pulled by an electric field. There is an analogous quantity for holes, called hole mobility. The term carrier mobility refers in general to both electron and hole mobility. Electron and hole mobility are special cases of electrical mobility of charged particles in a fluid under an applied electric field. When an electric field E is applied across a piece of material, the electrons respond by moving with an average velocity called the drift velocity, .

Porteur de charge

Un porteur de charge est, en sciences physiques, une particule ou une quasi-particule qui porte une charge électrique. En se déplaçant, les porteurs de charge créent un courant électrique, comme les ions dans les solutions liquides et les électrons dans les solides. En électronique cette notion est incontournable, les deux porteurs de charge considérés sont les électrons, portant une charge −e, les trous, peuvent se déplacer assez librement dans le réseau cristallin.

Jonction p-n

vignette|230px|Jonction p-n dans du silicium. Sur ce schéma, les régions p et n sont reliées à des contacts métalliques, ce qui suffit à transformer la jonction en diode. vignette|230px|Le symbole d'une diode associé à la représentation d'une jonction p-n. En physique des semi-conducteurs, une jonction p-n désigne une zone du cristal où le dopage varie brusquement, passant d'un dopage p à un dopage n.

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