Детекторы ионизирующих излучений полупроводниковые. Методы измерения параметров

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

СОЮЗА ССР

ДЕТЕКТОРЫ ИОНИЗИРУЮЩИХ

ИЗЛУЧЕНИЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ

МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

СТ 26222-86
Издание официальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ

Москва

УДК 539.1.074.55.089.5:006.354 Группа Ф29

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ДЕТЕКТОРЫ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ

Методы измерения параметров
lonizing-radiation semiconductor detectors.
Methods of parameters measurement
ОКП 621752
Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 18 марта 1986 г. № 558 срок действия установлен
с 01.07.87
до 01.07.92
Несоблюдение стандарта преследуется по закону
Настоящий стандарт распространяется на полупроводниковые детекторы ионизирующих излучений (далее — ППД) и устанав­ливает методы измерения их электрических и радиометрических параметров:
темнового тока;
емкости (гармонический и зарядовый методы);
энергетического разрешения;
энергетического эквивалента шума (метод непосредственного, измерения и спектрометрический метод);
энергетического эквивалента толщины мертвого слоя;
дискретной чувствительности регистрации;
средней частоты следования фоновых импульсов;
радиационной помехоустойчивости;
аналоговой чувствительности регистрации (статический и им­пульсный методы);
времени нарастания сигнала;
длительности фронта нарастания сигнала.
В справочном приложении 1 приведен метод оценки времени установления рабочего режима.
Стандарт не распространяется на ППД, изготавливаемые по- ГОСТ 18398—81, а также на запоминающие ППД.
Перепечатка воспрещена-
© Издательство стандартов, 1986-
Стандарт применяют при проведении измерений параметров ППД, а также при разработке средств измерений параметров ППД.
Стандарт рекомендуется применять при измерениях парамет­ров полуфабрикатов и деталей ППД в технологическом процессе их изготовления.
Термины, применяемые в стандарте, и их определения — по ГОСТ 18177—81.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Условия и режим применения
1.1.1. Измерения параметров проводят в нормальных климати­ческих условиях, установленных ГОСТ 20.57.406—81, или услови­ях, установленных в стандартах, технических условиях или дру­гой нормативно-технической документации, утвержденной в уста­новленном порядке (далее — НТД) на ППД конкретных типов:
при температуре окружающей среды или корпуса ППД (20±1)°С;
при пониженной температуре окружающей среды или корпуса ППД, выбираемой из ряда: минус (40; 50; 60; 100; 198) °С;
при пониженном атмосферном давлении, выбираемом из ряда: 666 (5); 133 (1); 13,3 (10"1); 1,33 (10~2); 1,33-10-1 (10“3) Па
(мм рт. ст.).
Измерения параметров спектрометрических ППД, имеющих энергетическое разрешение не более 30 кэВ, осуществляемые вне вакуума или при отсутствии пониженной температуры окружаю­щей среды или корпуса детектора, следует проводить в условиях «чистой комнаты», установленных в НТД.
1.1.2. Измерения электрических и радиометрических парамет­ров ППД, у которых отсутствует светозащита, а также полуфаб­рикатов и деталей ППД следует проводить при полном затемне­нии ППД (полуфабриката, детали).
1.1.3. При измерениях не должно быть влияний электромаг­нитных полей и фона ионизирующего излучения на результаты измерений либо должны быть приняты меры по учету этих влия­ний.
1.1.4. Измерения параметров ППД проводят при поданном на сигнальные выводы ППД напряжении, значение и полярность ко­торого указывают в НТД.
1.2. Требования к аппаратуре
1.2.1. Номенклатура средств измерений, применяемых для из­мерения параметров ППД, должна соответствовать перечням, ус­тановленным в НТД.
1.2.2. Измерительные установки должны обеспечивать погреш­ность измерения соответствующих параметров согласно требова­ниям настоящего стандарта и НТД.
1.2.3. При дистанционных измерениях параметров допускается увеличивать погрешность за счет влияния дистанционных соедини­тельных устройств.
Допустимое значение дополнительной погрешности, возникаю­щей вследствие влияния дистанционных соединительных уст­ройств, устанавливают в НТД.
1.2.4. Измерительные установки должны быть снабжены встро­енными или съемными контактодержателями, обеспечивающими подключение ППД к измерительной установке без нарушения це­лостности выводов ППД и их покрытий.
Контактодержатели ППД должны обеспечивать экранирование ■от электромагнитных полей и затемнение ППД при измерениях электрических и радиометрических параметров, если такая защи- •та не обеспечивается конструкцией измеряемого ППД или други­ми конструктивными элементами установки.
1.2.5. Требования к устройствам задания рабочего напряжения ППД
1.2.5.1. Коэффициент пульсации на выходе источников рабоче­го напряжения не должен превышать 1 %.
1.2.5.2. Регулирующие устройства, предназначенные для уста­новления рабочего напряжения, должны обеспечивать плавное из­менение напряжения и перекрытие границ диапазонов не менее .10 %.
1.2.5.3. В случае применения зарядочувствительного усилителя ‘(далее — ЗУ), имеющего на входе транзисторы, и измерения ППД с рабочим напряжением свыше 50 В, скорость изменения подаваемого на входные выводы установки рабочего напряжения .должна быть не более 50 В-с-1.
1.2.5.4. Нестабильность источников рабочего напряжения, выз­ванная изменениями напряжения сети электропитания и темпера­туры в пределах рабочих условий применения, не должна выхо­дить за пределы ±1 %.
1.2.6. Погрешность установления и поддержания рабочего на­пряжения на сигнальных выводах ППД должна быть в пределах ±5 %.
1.2.7. Схема подключения ППД и источника рабочего напря­жения ППД к установкам, имеющим на входе ЗУ, должна соот­ветствовать приведенной на черт. 1.
В НТД допускаются;
заземление точки а вместо точки б;
противоположная полярность включения ППД и источнику рабочего напряжения.

BD—ППД; А—зарядочувствительный усили­
тель (ЗУ); R—резистор утечки; С—блокирую­щий конденсатор: G—источник рабочего напря­жения; а, б—точки подключения рабочего на­пряжения
Черт. 1
При достаточно малом темновом токе ППД и входе ЗУ, галь­ванически связанном с общим (нулевым) проводом схемы, допу­скается исключать резистор утечки при условии заземления точ­ки а.
Полярность сигнала на входе ЗУ — отрицательная, при пере­мене полярности ППД и источника рабочего напряжения поляр­ность изменяется на положительную.
Сопротивление резистора утечки должно удовлетворять нера­венствам:
(О
’-ДТ
/?>2-108 KTz , (2)
Х2£ш.у
где 7? — сопротивление резистора утечки, МОм;
т — постоянная времени формирования переходной харак­теристики ЗУ, мкс;
Сдт — емкость ППД, пФ;
К — постоянная Больцмана, равная 1,38-10-5 аДж-К-1;
Т — абсолютная температура резистора, равная 300 К;
X — коэффициент преобразования, аКл-кэВ-1;
Еш.у — энергетический эквивалент уровня шумов усилителя, кэВ.
Емкость блокирующего конденсатора должна превышать ем­кость измеряемого ППД не менее чем в 100 раз.
Минимальные значения сопротивления резистора утечки и ем­кости блокирующего конденсатора должны соответствовать ука­занным в НТД.
Таблица 1
Наименование параметров зарядочувствительных уси­лителей
Нормы параметров ЗУ при измерении параметров ППД

емкости
энергетического эквивалента шу­ма
энергетического разрешения и
энергетического эквивалента тол­щины мертвого слоя
дискретной чувст­вительности и диск­ретной эффектив­ности
аналоговой чувствитель­ности
временных параметров
Предельное изменение коэффициента передачи ЗУ, вызванное измене­нием емкости ППД1, %
±1
±5
±3
±5
±3
±10
Максимальная амплиту­да входного сигнала, ФКл

-1<2СДТ1УД

- 1.5Х£тах
-5(?д
1,2Qmax
»2Qmax
Предельный шум2, кэВ
—
(0,1-1,0) Еш,дт
О
^■175(?д2 2 У7’
1 ^ш.дт 1
(0,01—0,10)-

Обозначения:
Ua — амплитуда напряжения генератора, мВ; Сдг — емкость ППД, пФ;
£ш.дт — энергетический эквивалент шума ППД, кэВ; £тах— максимальная регистрируемая энергия, кэВ; Qmax— максимальный регистрируемый заряд, фКл; Q д — порог дискриминации, фКл; % — коэффициент преобразования, фКл-кэВ-’; Еш_ДТо — норма на энергетический эквивалент шума ППД, установленная в НТД.
1.2.8. Основные параметры ЗУ — предельное изменение коэф­фициента передачи, вызванное изменением емкости ППД, энерге­тический эквивалент шума (далее — шум) и максимальная ам­плитуда входного сигнала должны соответствовать нормам, уста­новленным в НТД на ППД конкретных типов, согласно табл. 1.
Требования к энергетическому эквиваленту шумов ЗУ должны, выполнять при соблюдении следующих условий:
емкость конденсатора, подключенного ко входу ЗУ, равна, максимальной емкости ППД;
напряжение, подаваемое от источника рабочего напряжения на вход установки, равно напряжению, подаваемому на ППД.
Рекомендуемые схемы зарядочувствительных входных каска­дов и их основные шумовые характеристики приведены в справоч­ном приложении 2.
Параметры t\ и t2 (черт. 2) переходной характеристики ЗУ при всех значениях амплитуд входных сигналов, указанных в табл. 1, должны быть в следующих пределах:
^=(0,75±0,15)т, (3)
/2=Д2,5±0,5)т, (4)
где т — постоянная времени формирования переходной характе­ристики, мкс.

Значение постоянной времени формирования переходной ха­рактеристики устанавливают в НТД на ППД из ряда: 0,05; 0,10; 0,20; 0,50; 1,00 с коэффициентом 10Z, мкс, где /=1 для спектро­метрических и токовых ППД и 1 = 0 для остальных ППД.
В технически обоснованных случаях в НТД на ППД устанав­ливают параметры переходной характеристики, отличные от па­раметров, приведенных на черт. 2.
Переходные характеристики усилителей, предназначенных для измерения временных параметров, должны соответствовать требо­ваниям, установленным в п. 12.2.
1.2.9. Если ППД имеет изолированный от электродов корпус, то место подключения корпуса ППД к измерительной схеме дол­жно соответствовать указанному в НТД.
1.2.10. В конструкции установок или в их эксплуатационной документации должны быть предусмотрены меры, предотвраща­ющие выход установок из строя при подключении к ним дефект­ных ППД, а также при смене ППД.
1.2.11. Способы задания полей ионизирующих излучений
1.2.11.1. Характеристики полей ионизирующих излучений, при­меняемых при измерениях радиометрических параметров ППД, должны соответствовать установленным в настоящем стандарте и НТД на ППД конкретных типов.
Осн