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

64 KAPITEL 4. MESSUNGEN MIT DEM DEPFET PIXEL BIOSCOPE300250200counts1501005000,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3relative VerstärkungAbbildung 4.3: Variation der Verstärkung in einer DEPFET-Matrix.4.3.1 EnergieeichungZunächst wurde der Zusammenhang zwischen der Energie der einfallenden Strahlung unddem Ausgangssignal des Systemes untersucht. Hierzu wird das Spektrum einer 109 Cd-Quelle mit dem Bioscope-System aufgenommen; 109 Cd hat zwei benachbarte Röntgenlinienbei K α = 22.1 keV und K β = 24.9 keV. Die Drainspannung in der Matrix liegtbei V DS = −6V , die Gate-Source-Spannung bei V GS = 0. Anhand der Lage der Röntgenlinienlässt sich die Verstärkung eines jeden Pixels in der Matrix bestimmen. In Abbildung4.3 ist die auf den Mittelwert normierte relative Verstärkung g q für alle Pixeleiner DEPFET-Matrix aufgetragen. Es ist zu erkennen, dass die absolute Variation derVerstärkung über die Matrix mehr als ±15 % beträgt. Die mittlere quadratische Abweichungder Verstärkung vom Mittelwert beträgt σ gain = 5.2 %.Die Hauptursache hierfür liegt darin, dass die Transistorsättigungsströme bei einer Gate-Source-Spannung von V GS = 0V mit I D ≈ 300µm so hoch sind, dass Drainspannungsabfällein der Matrix nicht vernachlässigt werden können. Der berechnete Drainspannungsabfallüber die Matrix ist für einen Zuleitungswiderstand von 300 Ω/Pixel [Tri99]und Ruheströme von I D = 280µm und I D = 330µm in Abbildung 4.4 in Abhängigkeitvon der Matrixzeile aufgetragen 1 . Der Spannungsabfall nimmt zur Matrixmitte hin zu;die Symmetrie ist darauf zurückzuführen, dass die Drainspalten der Matrix sowohl aufder unteren als auch der oberen Seite kontaktiert sind. Die Spannungsdifferenz zwischenMatrixmitte und -rändern ist größer als ∆U DS > 1V .Bei Einzelpixelmessungen konnte gezeigt werden, dass die Steilheit g q des internen Gatesabhängig ist von der Drainspannung [Rut02]. Die Reduktion der Drainspannung von V D =6V auf V D = 4.5V führt beispielsweise zu einer Verringerung von g q um ∆g q ≈ 10 %. Diesist auch in der Matrix zu berücksichtigen. Wenn die Verstärkung in Abhängigkeit von1 Der hohe Zuleitungswiderstand kommt dadurch zustande, dass die Drains der Transistoren spaltenweiseüber eine p-Implantation miteinander verbunden sind.