Séance de cours

Détecteurs de semi-conducteurs : principes et applications

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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 porte sur les principes et les applications des détecteurs de semi-conducteurs pour la détection des radiations. En commençant par l'histoire des détecteurs de semi-conducteurs, la séance de cours explique la structure de bande électronique des semi-conducteurs, la mobilité des charges, la concentration des porteurs et le fonctionnement des détecteurs de semi-conducteurs intrinsèques et extrinsèques. La discussion porte notamment sur le rôle du dopage dans l'adaptation des propriétés de conductivité, la formation de jonctions p-n et les mécanismes de détection impliqués. La séance de cours se penche également sur l'importance de la concentration des porteurs de charge, l'impact de la température sur le comportement des semi-conducteurs et la chaîne de détection des détecteurs de semi-conducteurs.

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.

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, .

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.

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.

Crystal detector

A crystal detector is an obsolete electronic component used in some early 20th century radio receivers that consists of a piece of crystalline mineral which rectifies the alternating current radio signal. It was employed as a detector (demodulator) to extract the audio modulation signal from the modulated carrier, to produce the sound in the earphones. It was the first type of semiconductor diode, and one of the first semiconductor electronic devices.

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