Bildgebung mit DEPFET - Prof. Dr. Norbert Wermes - Universität Bonn

Kapitel 2Der DEPFET-DetektorIm folgenden Kapitel wird ein Überblick über den Aufbau und die Eigenschaften desDEPFET-Pixeldetektors gegeben.Das erste Kapitel befaßt sich mit der Funktionsweise und dem prinzipiellen Aufbau vonDEPFET-Sensoren. Um zu verhindern, dass der Detektor im Laufe der Zeit insensitivwird, müssen die Pixel des Sensors gelöscht werden. Auf die verschiedenen Löschmechanismenwird im zweiten Kapitel eingegangen.Einer der Vorteile von DEPFET-Detektoren sind seine guten Rauscheigenschaften. Dieverschiedenen Rauschquellen von DEPFET-Sensoren werden in Kapitel 2.3 beschrieben.Um Kenntnisse über die Betriebseigenschaften der Detektoren zu gewinnen, wurden Messungenan einzelnen isolierten DEPFET-Pixeln durchgeführt. Die Messergebnisse werdenim letzten Kapitel beschrieben.2.1 Funktionsweise des DEPFET-DetektorsBei Pixeldetektoren werden Vorverstärker und Ausleseelektronik i.A. auf einem separatenElektronikchip realisiert, welcher z.B. über Mikroschweissverbindungen (”wire bonds”)oder leitende Kügelchen (”bump bonds”) mit dem Halbleitersensor verbunden ist. Wiein Abbildung 2.1 schematisch dargestellt ist, wird beim DEPFET 1 -Detektor die ersteVerstärkungsstufe hingegen in Form eines Feldeffekttransistors direkt in den Siliziumsensorintegriert [Lut87]. Hierdurch werden störende Streukapazitäten z.B. durch Zuleitungenminimiert, so dass eine kleine Eingangskapazität und ein sehr gutes Signal-zu-Rausch-Verhältnis SNR erreicht werden können.Bei den in dieser Arbeit verwendeten DEPFET-Detektoren ist der Vorverstärker in Formeines p-Kanal-JFETs realisiert. Der Querschnitt eines Pixels ist in Abb. 2.2 gezeigt. DieSource des ringförmigen Transistors befindet sich in der Pixelmitte. Das leicht n-dotierteSiliziumsubstrat wird über einen n + -Kontakt auf der Vorderseite des Sensors kontaktiert,die Sensorrückseite ist p + -dotiert.1 engl.: Depleted Field Effect Transistor24