• Title, Summary, Keyword: 반도체검출기

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반도체를 사용한 방사선 검출기

  • 정만영
    • 전기의세계
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    • v.11
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    • pp.31-36
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    • 1963
  • 본고의 내용은 다음과 같다. 1. 동작원리와 검출기에 요구되는 재질 2. 각종 반도체 검출기의 구조 및 특징 3. 검출기의 Diode특성

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반도체 검출기의 절연 최적화를 위한 다층 절연막 평가

  • Park, Jeong-Eun;Myeong, Ju-Yeon;Kim, Dae-Guk;Kim, Jin-Seon;Sin, Jeong-Uk;Gang, Sang-Sik;Nam, Sang-Hui
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • pp.372-372
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    • 2014
  • 반도체 검출기는 입사되는 X선 에너지에 의하여 이온화되어 발생하는 전자 전공쌍을 수집함으로 방사선 정보를 확인하는 선량계로써 많은 연구와 활용이 이루어지고 있다. 하지만, X선 에너지에 의하여 반도체 검출기에서 발생하는 전기적 신호량이 높지 않기 때문에 누설 전류의 저감이 필수적이다. 누설 전류를 저감시키기 위한 방안으로 반도체 층과 전극 층의 Schottky Contact 구조의 설계, Insulating Layer의 사용, 높은 비저항의 반도체 물질 연구 등이 이루어지고 있다. 하지만, 기존에 누설 전류 저감을 위하여 Insulating Layer를 전극층과 반도체 층 사이에 형성하는 연구에 있어서 Insulating Layer와 반도체 층의 계면 사이에서 발생하는 Charge Trapping으로 인하여 생성되는 신호의 Reproducibility 저하, 동영상 적용의 제한 등의 문제점을 겪어왔다. 이에 본 논문에서는 누설 전류를 저감시킴과 동시에 Charge Trapping의 최소화를 이루기 위하여 Insulating Layer의 두께 최적화 연구를 수행하였다. 본 연구에서 사용한 Insulating Layer는 검출기 표면에 입사하는 X선 정보 손실을 최소화 시키는 동시에 누설 전류와 Charge Trapping을 최소화 시키는 방법으로써 CVD방법으로 검출기 표면에 균일하게 Insulating Layer를 코팅하였다. Insulating 물질은 Parylene을 사용하였으며, 그 중 온도, 습도 등 외부환경에 영향을 적게 받는 type C를 사용하였다. 증착에 사용한 장비의 진공도는 Torr로 설정하여 증착되는 Parylene의 두께가 약 $0.3{\mu}m$가 되게 하였으며, 실험에는 반도체 물질 PbO를 사용하였다. Parylene의 절연 특성은 Dark Current와 Sensitivity를 측정한 SNR을 이용하여 Parylene코팅이 되지 않은 동일 반도체 검출기와의 신호를 비교하였으며 또한 Parylene를 다층 제작한 검출기의 수집 신호량을 비교하였다. 제작한 검출기의 X선 조사 시의 수집 전하량 측정 결과, 100 kVp, 100mA, 0.03s의 X선 조건에서 $1V/{\mu}m$의 기준 시, Parylene를 코팅하지 않은 PbO 검출기의 Dark current는 0.0501 nA/cm2, Sensitivity는 0.6422 nC/mR-cm2, SNR은 12.184이었으며, Parylene단층의 두께인 $0.3{\mu}m$로 증착된 시편의 Dark current는 0.04097 nA/cm2, Sensitivity는 0.53732 nC/mR-cm2으로 Dark current가 감소되고 sensitivity도 감소하였지만 SNR은 13.1150으로 높아진 것을 확인할 수 있었다. Perylene이 $0.6{\mu}m$로 증착된 시편의 경우, Dark Current는 0.04064 nA/cm2, Sensitivity는 0.31473 nC/mR-cm2, SNR은 7.7443으로써 Insulating Layer가 없는 시편보다 SNR이 약 40% 낮아진 것을 확인할 수 있었다. Parylene이 $0.9{\mu}m$로 증착된 시편의 경우 Dark current는 0.0378 nA/cm2, Sensitivity 0.0461 nC/mR-cm2로 Insulating Layer가 없는 시편에 비해 SNR은 약 1/12배 감소한 1.2196이었고, Parylene이 $1.2{\mu}m$로 증착된 시편의 SNR은 1.1252로서 더 감소하였다. 따라서 Parylene을 다층 코팅한 검출기일수록 절연 효과의 영향이 커짐으로써 SNR 비교 시 수집되는 신호량이 줄어드는 것을 확인하였다. 반도체 검출기의 누설 전류를 저감시킴과 동시에 신호 수집율에 영향을 최소화시키기 위하여 Insulating Layer의 두께를 적절하게 설정하여 적용하면 Insulating Layer가 없는 검출기에 비해 누설전류를 최소한으로 줄일 수 있고 신호 검출효율이 감소하는 것을 방지할 수 있을 것이라 사료된다.

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A Study on Development of a PIN Semiconductor Detector for Measuring Individual Dose (개인 선량 측정용 PIN 반도체 검출기 개발에 관한 연구)

  • Lee, B.J.;Lee, W.N.;Khang, B.O.;Chang, S.Y.;Rho, S.R.;Chae, H.S.
    • Journal of Radiation Protection and Research
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    • v.28 no.2
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    • pp.87-95
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    • 2003
  • The fabrication process and the structure of PIN semiconductor detectors have been designed optimally by simulation for doping concentration and width of p+ layer, impurities re-contribution due to annealing and the current distribution due to guard ring at the sliced edges. The characteristics to radiation response has been also simulated in terms of Monte Carlo Method. The device has been fabricated on n type, $400\;{\Omega}cm$, orientation <100>, Floating-Zone silicon wafer using the simulation results. The leakage current density of $0.7nA/cm^2/100{\mu}m$ is achieved by this process. The good linearity of radiation response to Cs-137 was kept within the exposure ranges between 5 mR/h and 25 R/h. This proposed process could be applied for fabricating a PIN semiconductor detector for measuring individual dose.

Area Efficient and Low Power Folding Viterbi Detrctor for EPRML Read Channels Application (EPRML 읽기 채널용 면적 효율적인 저전력 폴딩 비터비 검출기의 구현)

  • 기훈재;김성남;안현주;김수원
    • The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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    • v.26 no.6B
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    • pp.767-775
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    • 2001
  • 본 논문에서는 비터비 검출기의 복잡도와 전력소모를 감소시킬 수 있는 폴딩 비터비 검출기를 제안하였다. 제안된 폴딩 비터비 검출기는 상태 천이도가 대칭적인 것을 이용하여 상태는 서로 반전된 값을 갖는 것끼리 묶어지며, 확률거리의 경우 서로 부호가 반대인 값끼리 묶여진다. 제안된 폴딩 비터비 검출기를 EPRML 읽기 채널에 적용할 경우 확률거리 계산에 필요한 두 개의 가산기를 하나의 가감산기로 대체하여 기존의 GVA 알고리즘에 비해 하드웨어 복잡도를 37.4% 감소시킬 수 있었다. 또한 불필요한 전력소모의 원인이 되는 글리치 발생을 신호 재배치와 병렬 구조와 같은 상위 수준의 저전력 기법을 적용하여 억제한 결과 12.7%의 전력소모 감소를 나타내었다.

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Sensitivity Variations with pre-irradiation dose to P-type Semi conductor for radiation dosimetry

  • 최태진;김옥배
    • Progress in Medical Physics
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    • v.6 no.1
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    • pp.49-57
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    • 1995
  • The semiconductor detector has a high sensitive to radiation and a small volume. It has been frequently used in high energy photon and electron beamdosimetry. However, Semiconductor detector are subject to radiation damage in high energy radiation beam which reduces the sensitivity and creat a large discrepancy. In this experiments, P-type semiconductor was irradiated to 18 MeV electron beam with pre-irradiation for reducing the sensitivity for high reproducibility and investigated the dose characteristics against the dose rate variations. The sensitivity per unit dose in small dose rate showed a 35% large different to a large dose rate with pre-irradiation dose for 0.5 KGy and 20% for 3 KGyin this study. The silicon detector has showed a large dependency of beam direction with 13% discrepancy and a linear sensitive as increased temperature.

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ASIC Implementation of Nuclear Radiation Detector Using Semiconductor Sensor (반도체 센서를 이용 방사선 검출기의 ASIC 구현)

  • Yi, Un-Kun;Baek, Kwang-Ryul;Sohn, Chang-Ho
    • Proceedings of the KIEE Conference
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    • pp.2353-2355
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    • 2004
  • 본 논문에서는 고정도의 방사선 측정이 가능한 능동형 전자선량계를 제작하기 위해 필수적으로 요구되는 반도체 방사선 검출기를 ASIC으로 구현하였다. 이는 전자선량계의 소형화와 저소비전력을 실현할 수 있도록 전치증폭기와 성형증폭기를 일체화한 것으로 방사선과 방사선 검출 소자인 상용 핀 포토다이오드의 상호작용으로 생성된 수 [nA]의 전류펄스를 측정할 수 있다. MOSIS 공정을 통하여 ASIC으로 구현된 방사선검출기는 $10{\mu}Ci$${\gamma}$-선 Ba-133, Cs-137 및 Co-60의 세 핵종에 대하여 방사선 조사시험을 수행하여 구현된 방사선 검출기의 유용성을 입증하였다.

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Semiconductor Detectors for Radiation Imaging Applications (방사선 영상 장치용 반도체 검출기)

  • Park, K.S.;Park, J.M.;Yoon, Y.S.;Kim, B.W.;Kang, J.Y.
    • Electronics and Telecommunications Trends
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    • v.22 no.5
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    • pp.95-107
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    • 2007
  • X-선 측정 및 영상장치를 포함한 다양한 응용분야에서 방사선에 대한 고해상도의 영상을 얻기 위한 목적으로 반도체 검출기에 대한 개발이 활발히 진행되고 있다. 본 고에서는 방사선 검출을 위해 요구되는 반도체 물질의 주요 특성에 대해서 조사하였다. 또한 반도체를 이용한 플랫 패널(flat panel) 시스템, 픽셀 디텍터(pixel detector)와 스트립 디텍터(strip detector) 등의 혼성형 디텍터(hybrid detector), MAPS와 DEPFET 등의 단일형 픽셀 디텍터(monolithic pixel detector)의 디바이스 동작 원리 및 특성과 국내외 기술 동향에 대하여 살펴보았다.