半导体核辐射探测器的1/f噪声研究
发布时间：2021-01-13 15:16
半导体核辐射探测器相比于其他类型的探测器有着明显的优点,它的能量分辨率较高、能量线性范围较宽、脉冲上升时间较短而且体积较小,因而广泛应用于核辐射探测领域。但是,半导体核辐射探测器在进行粒子探测的同时,也会因为受到辐照而引起探测器的损伤。这种损伤主要为探测器材料的间隙与空位等晶格缺陷,晶格缺陷的存在会使探测器的电学性质发生变化,而且这些缺陷也就是1/f噪声源。为了了解半导体核辐射探测器的辐照损伤与1/f噪声的关系,本文对半导体核辐射探测器的1/f噪声进行了测试与分析。首先,介绍了电噪声基本原理以及半导体核辐射探测器的工作原理,并分析了半导体核辐射探测器辐照损伤与1/f噪声的关系。然后,介绍了三种1/f噪声的数学模型,并利用这些模型生成了1/f噪声,通过对比发现基于分形布朗运动模型生成的1/f噪声具有良好的频域特性与持久相关性。接着,详细介绍与对比了1/f噪声的参数估计方法。对比结果表明:当信噪比大于0dB时,基于小波的参数估计方法对1/f噪声谱特性指数的估计误差小于1.3%,对噪声幅度的估计误差小于2.6%,适用于白噪声背景下的1/f噪声参数估计。最后,搭建了半导体核辐射探测器的1/f噪...
【文章来源】：国防科技大学湖南省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
DWT取值的离散栅格
国防科技大学研究生院硕士学位论文 半导体核辐射探测器的 1/f 噪声测试射探测器工作时，其在探测辐射粒子的同时，也会了解半导体核辐射探测器的辐照损伤与 1/f 噪声，1/f 噪声进行了测试与分析。 5.1 测试硬件辐射探测器半导体核辐射探测器为本实验室设计的碳化硅探测 PIN 结型的探测器，其结构如图 5.1 所示。该探测225mm2，其实物如图 5.2 所示。
图 5.2 碳化硅探测器实物图 为了对比辐照对探测器 1/f 噪声的影响，需要受过辐照与未经辐照的探测比。因此，对两种尺寸的探测器进行辐照实验。由于本实验室缺少单能因此，该辐照实验是在绵阳中国工程物理研究院核物理与化学研究所进行该实验采用的粒子源为 K400 型中子源。K400 型中子源属于单能中子源实现 D-D 或 D-T 反应，产生中子。K400 型中子源采用立体式布局，产生最大能量能够达到 30keV，最大流束 1.2mA，中子产额约为103 10 s。其式及产生的中子能量如下所示[57] 2 2 3 11 1 2 0H+ H He+ n Q=+3.26MeV （52 3 4 11 1 2 0H+ H He+ n Q=+17.6MeV （5式（5-1）为 D-D 反应，其产生的中子能量大约为 2.5MeV；式（5-2）为，其产生的中子能量大约为 14MeV。本实验采用的为 D-T 中子源（14Me实验中，碳化硅半导体核辐射探测器与中子源的距离为 r 15cm，探测器 A，在中子源附近放置一金硅面垒探测器，用于探测中子源产生的伴随 产额，其位置关系如图 5.3 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]A new method of charged particle identification based on frequency spectrum analysis[J]. 朱金涛,刘国福,杨俊,罗晓亮,张磊,季利锋. Chinese Physics C. 2016(03)
[2]基于1/f噪声变化的pn结二极管辐射效应退化机理研究[J]. 孙鹏,杜磊,何亮,陈文豪,刘玉栋,赵瑛. 物理学报. 2012(12)
[3]1/f类分形信号的最小二乘法参数估计[J]. 郜峰利,郭树旭,张振国,于思瑶,李雪妍. 电子与信息学报. 2009(07)
[4]MOS结构电离辐射效应模型研究[J]. 陈伟华,杜磊,庄奕琪,包军林,何亮,张天福,张雪. 物理学报. 2009(06)
[5]基于Shannon熵的1/f类分形信号去噪方法[J]. 何凯,王树勋,戴逸松. 吉林大学学报(信息科学版). 2003(01)
[6]分形信号估计的最佳子波门限方法[J]. 梅文博. 电子学报. 1998(04)
[7]低频噪声测量技术的现状及最新进展[J]. 戴逸松. 计量学报. 1994(04)
[8]半导体激光器光输出噪声测量及与电噪声的相关性[J]. 戴逸松,徐建生,张新发,石家伟,金恩顺. 中国激光. 1994(04)
[9]双极晶体管的1/f噪声参数fL和γ的测量提取——噪声电流谱测量法[J]. 罗涛,戴逸松,辛德胜. 电子科学学刊. 1993(04)
[10]低频噪声测量方法及误差分析[J]. 戴逸松. 电子测量技术. 1984(03)
博士论文
[1]半导体器件噪声频域和时域分析的新方法研究[D]. 李伟华.西安电子科技大学 2010
[2]半导体器件噪声—可靠性诊断方法研究[D]. 包军林.西安电子科技大学 2005
硕士论文
[1]碳化硅中子探测器的研制及其性能研究[D]. 张磊.国防科学技术大学 2015
[2]齐纳二极管低频噪声参数估计及测试系统研发[D]. 何文超.吉林大学 2014
[3]碳化硅中子探测器的研究[D]. 胡青青.国防科学技术大学 2012
本文编号：2975091
【文章来源】：国防科技大学湖南省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
DWT取值的离散栅格
国防科技大学研究生院硕士学位论文 半导体核辐射探测器的 1/f 噪声测试射探测器工作时，其在探测辐射粒子的同时，也会了解半导体核辐射探测器的辐照损伤与 1/f 噪声，1/f 噪声进行了测试与分析。 5.1 测试硬件辐射探测器半导体核辐射探测器为本实验室设计的碳化硅探测 PIN 结型的探测器，其结构如图 5.1 所示。该探测225mm2，其实物如图 5.2 所示。
图 5.2 碳化硅探测器实物图 为了对比辐照对探测器 1/f 噪声的影响，需要受过辐照与未经辐照的探测比。因此，对两种尺寸的探测器进行辐照实验。由于本实验室缺少单能因此，该辐照实验是在绵阳中国工程物理研究院核物理与化学研究所进行该实验采用的粒子源为 K400 型中子源。K400 型中子源属于单能中子源实现 D-D 或 D-T 反应，产生中子。K400 型中子源采用立体式布局，产生最大能量能够达到 30keV，最大流束 1.2mA，中子产额约为103 10 s。其式及产生的中子能量如下所示[57] 2 2 3 11 1 2 0H+ H He+ n Q=+3.26MeV （52 3 4 11 1 2 0H+ H He+ n Q=+17.6MeV （5式（5-1）为 D-D 反应，其产生的中子能量大约为 2.5MeV；式（5-2）为，其产生的中子能量大约为 14MeV。本实验采用的为 D-T 中子源（14Me实验中，碳化硅半导体核辐射探测器与中子源的距离为 r 15cm，探测器 A，在中子源附近放置一金硅面垒探测器，用于探测中子源产生的伴随 产额，其位置关系如图 5.3 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]A new method of charged particle identification based on frequency spectrum analysis[J]. 朱金涛,刘国福,杨俊,罗晓亮,张磊,季利锋. Chinese Physics C. 2016(03)
[2]基于1/f噪声变化的pn结二极管辐射效应退化机理研究[J]. 孙鹏,杜磊,何亮,陈文豪,刘玉栋,赵瑛. 物理学报. 2012(12)
[3]1/f类分形信号的最小二乘法参数估计[J]. 郜峰利,郭树旭,张振国,于思瑶,李雪妍. 电子与信息学报. 2009(07)
[4]MOS结构电离辐射效应模型研究[J]. 陈伟华,杜磊,庄奕琪,包军林,何亮,张天福,张雪. 物理学报. 2009(06)
[5]基于Shannon熵的1/f类分形信号去噪方法[J]. 何凯,王树勋,戴逸松. 吉林大学学报(信息科学版). 2003(01)
[6]分形信号估计的最佳子波门限方法[J]. 梅文博. 电子学报. 1998(04)
[7]低频噪声测量技术的现状及最新进展[J]. 戴逸松. 计量学报. 1994(04)
[8]半导体激光器光输出噪声测量及与电噪声的相关性[J]. 戴逸松,徐建生,张新发,石家伟,金恩顺. 中国激光. 1994(04)
[9]双极晶体管的1/f噪声参数fL和γ的测量提取——噪声电流谱测量法[J]. 罗涛,戴逸松,辛德胜. 电子科学学刊. 1993(04)
[10]低频噪声测量方法及误差分析[J]. 戴逸松. 电子测量技术. 1984(03)
博士论文
[1]半导体器件噪声频域和时域分析的新方法研究[D]. 李伟华.西安电子科技大学 2010
[2]半导体器件噪声—可靠性诊断方法研究[D]. 包军林.西安电子科技大学 2005
硕士论文
[1]碳化硅中子探测器的研制及其性能研究[D]. 张磊.国防科学技术大学 2015
[2]齐纳二极管低频噪声参数估计及测试系统研发[D]. 何文超.吉林大学 2014
[3]碳化硅中子探测器的研究[D]. 胡青青.国防科学技术大学 2012
本文编号：2975091
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