半導體偵檢器的有效偵檢區域（ sensitive volume ）為何？

本題觀念：

半導體偵檢器（Semiconductor detector）的基本構造通常是由 P型半導體與 N型半導體接合而成的 p-n 接面（p-n junction）。當游離輻射進入偵檢器時，會將其能量轉移給半導體材料的原子，產生「電子-電洞對（electron-hole pairs）」。為了讓這些微小的電荷能被收集並形成可測量的電子訊號，必須避免電子與電洞在產生後立刻複合（recombination）。因此，半導體偵檢器主要利用 p-n 接面處缺乏自由電荷的「空乏區（Depletion region）」加上外部施加的電場來作為有效偵檢區域。

選項分析

• (A) N型半導體：N型半導體是添加了施體雜質（如磷），使得電子成為多數載子的半導體材料。若未形成空乏區，其內部充滿自由電子且缺乏足夠的內建電場，游離輻射產生的電子-電洞對會迅速複合而無法產生有效訊號，因此其本身並非有效偵檢區域。
• (B) P型半導體：P型半導體是添加了受體雜質（如硼），使得電洞成為多數載子的半導體材料。與 N型半導體相同，在缺乏足夠電場的非空乏區內，電子-電洞對極易複合，無法有效收集電荷，故不是有效偵檢區域。
• (C) 空乏區：正確。當 P型與 N型半導體接合時，交界處的電子與電洞會互相擴散並結合，形成一個缺乏可移動電荷的區域，稱為「空乏區（Depletion

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