半导体探测器参数对比

2025/2/251半导体探测器参数对比2025/2/252金刚石探测器平均电离能：13.1eV材料辐照强度极限：1.8•1016P＋/cm2空穴迁移率：2.5•103cm2V-1s-1电子迁移率：1.8•103cm2V-1s-1时间分辨率：ns尺寸大小要求：>8•σ探测器耐辐照定义：灵敏度不能下降至90%以下

每个检测通道辐射损伤的相对变化值<2%160MeV质子照射下，10%辐射损伤通量极限约为：4×1014P+/cm23MeV、12MeVH0探测中：应用尺寸：3.53mm×18mm厚度：500um电子收集效率：10%~20%信噪比：6/fC[2]缺点：电荷收集效率低、材料尺寸受限优点：抗辐射性能好、暗电流低、耐高温、时间响应快CERN3MeV和12MeVH-测量中金刚石探测器几何形状[1][1]Hofmann,Thomas.“DevelopmentofaLaser-basedEmittanceMonitorforNegativeHydrogenBeams.”(2017).[2]ShanLiu.DevelopmentofDiamondSensorsforBeamHaloandComptonSpectrumDiagnosticsaftertheInteractionPointofATF2.AcceleratorPhysics[physics.acc-ph].UniversitéParisSud-ParisXI,2015.English.⟨NNT:2015PA112112⟩.⟨tel-01206862⟩2025/2/253碳化硅探测器平均电离能：7.8eV材料辐照强度极限：5•1016cm-2空穴迁移率：800cm2V-1s-1电子迁移率：115cm2V-1s-1时间分辨率：100ps~500ps[2]质子辐射通量为2•1016cm-2，输出电流下降65%[1]尺寸大小：6.5mm×6.5mm厚度：360um电子收集效率：35%缺点：载流子寿命低、电子收集率较低、空间分辨率低优点：耐高温(但不如金刚石)、中等时间分辨率，兼顾速度和稳定性、化

学稳定性好100MeVH-测式中碳化硅探测器几何形状[1][1]Liu,Qing,etal.“EffectofVeryHigh-FluenceProtonRadiationon6H-SiCPhotoconductiveProtonDetectors.”IEEEElectronDeviceLetters,vol.40,no.12,Dec.2019,pp.1929–32.[2]DeNapoli,Marzio.“SiCDetectors:AReviewontheUseofSiliconCarbideasRadiationDetectionMaterial.”FrontiersinPhysics,vol.10,Oct.2022,p.898833.2025/2/254硅探测器平均电离能：3.6eV材料辐照强度极限：1015cm-2空穴迁移率：480cm2V-1s-1电子迁移率：1350cm2V-1s-1时间分辨率：1ns~10ns尺寸大小：5mm×5mm厚度：300um电子收集效率：50%缺点：抗辐射性能较差，受辐射损伤性能退化严重、时间分辨率低，不适用于高温环境优点：高空间分辨率、噪声低，适合低能粒子探测、技术成熟，易大量生产Moll,Michael.“DisplacementDamageinSiliconDetectorsforHighEnergyPhysics.”2025/2/255LGAD探测器平均电离能：3.6eV空穴迁移率：500cm2V-1s-1电子迁移率：1450cm2V-1s-1时间分辨率：29ps~39ps尺寸大小：19mm×1/0.5/0.2mm增益层厚度：0.5~2um漂移区厚度：50um电子收集效率：50%烧毁电压：198.7±0.47V空间分辨率：1~2mm辐照强度：2.5•1015cm-2辐照通量下、时间分辨率从29ps增加到39ps，

收集电荷由40fC下降至7fC，信噪比由48下降至12[2]辐照后探测效率：>99%缺点：辐照耐受有限、制作工艺复杂、动态范围较窄优点：超高时间分辨能力、信噪比高，无自触发[1]Sun,Weiyi,etal.DevelopmentoftheStripLGADDetectorwithDouble-EndReadoutforFutureColliders.[2]Sun,Weiyi,etal.“ThePerformanceofAC-CoupledStripLGADDevelopedbyIHEP.”LGAD结构示意图条带LGAD实物图布局[1]2025/12/136探测器类型尺寸辐照强度平均电离能电荷收集效率时间分辨率信噪比金刚石探测器3.52x18mm2(500um)1.8×1016particlescm-213.1eV<40%ns6/fCSiC6.5x6.5mm2(360um)5×1016particlescm-27.8eV35%100~500

psSi5x5mm2(300um)1015particlescm-23.6eV50%1~10nsLGAD1.3x1.3mm2(300um)2.5×1015particlescm-23.6eV>4fCafter2.5x1015irradiati