首先我们回顾一下气体电离室探测带电粒子的过程。当电离室的两个极板加上电压以后，在两极之间形成电场，由于气体不导电，这时没有电流产生。当带电粒子穿过电离室的灵敏体积时，在气体中产生电子-离子对。在电场作用下，这些电子-离子对在复合以前，迅速的向两极漂移，漂移过程中，在电离室的输出回路中形成感应信号，记录这些信号就可以探测带电粒子。
可见，电离室能成为一个探测器要满足三个条件：
1， 没有射线穿过灵敏体积时，不产生信号或信号可忽略。
2， 带电粒子穿过灵敏体积时，在其中产生电子-离子对。
3， 在电场作用下，电子-离子对在漂向两极的过程中没有明显的损失，在输出回路中形成的信号能代表原初产生的电子-离子对数。
半导体探测器的探测原理与电离室类似，但是探测介质是半导体。半导体探测器的灵敏体积就是利用加反向偏压的PN结(PN结的具体定义及原理在模拟电子学中讲述的很透彻，大家可以参考)。在PN结区，可移动的载流子基本被耗尽，只留下电离了的正负电荷中心，对电导率无贡献，其具有很高的电阻率。
PN结加上一定的负偏压(即P端接负极，N端接正极)，耗尽区扩展，可达全耗尽，死层极薄，外加电压几乎全部作用到PN结上，形成很高的电场。当带电粒子进入此灵敏区域时，产生电离，形成电子-空穴对。
与气体中电子-离子对的漂移运动一样，电子-空穴对在电场作用下分别向两极运动，被电极收集并产生脉冲信号。信号幅度与带电粒子在半导体材料中产生的电子-空穴对成正比，也就是正比于入射粒子在半导体探测器中损耗的能量，并且由于漏电流很小，有很好的的信噪比。下图1为半导体探测器工作原理，图2 为其信号输出电路。
图1：半导体探测器工作原理
图2：半导体探测器输出电路
参考文献：
[1]原子核物理实验方法
[2]粒子探测技术及数据获取
[3]核电子学
[4]模拟电子技术基础
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