109年:放射器材(1)

半導體輻射偵檢器偵測輻射的原理,是利用輻射照射到半導體中產生電子電洞對,進而產生電流的量測方式。其產生一個電子電洞對所需的能量約為若干?

A30 keV
B300 keV
C3 eV
D30 eV

詳細解析

本題觀念:

半導體輻射偵檢器(semiconductor radiation detector)的工作原理是利用游離輻射在半導體材料中產生電子電洞對(electron-hole pair),並收集這些載子所產生的電流來測量輻射能量。關鍵參數之一是「產生一對電子電洞所需的平均能量(mean ionization energy, ε)」。

選項分析

(A) 30 keV 30 keV = 30,000 eV,遠超過半導體的實際值。這個能量尺度接近低能量 X 光光子的能量,而非電子電洞對的產生能量,錯誤。

(B) 300 keV 300 keV 更是遠高於實際值,這已進入中能 gamma 射線的能量範圍,不可能是產生一個電子電洞對所需的能量,錯誤。

(C) 3 eV 此答案最接近正確值。矽(Si)產生一個電子電洞對所需的平均能量約為 3.62 eV(室溫),鍺(Ge)約為 2.95 eV(低溫)。「約 3 eV」是本題的最佳近似值,正確。

(D) 30 eV 30 eV 是氣體偵檢器(如游離腔、蓋格計數器)中產生一對電子-離子所需的典型能量(15–30 eV),不是半導體的值,錯誤。

答案解析

半導體偵檢器的最大優勢,正是它相較於氣體偵檢器低得多的游離能量:

| 偵檢器類型 | 材料 | 產生一對載子所需

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