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研究生: 王曉琪
Xian-Qi Wang
論文名稱: 大面積矽偵測器寄生電容量測及分析
Measurement and Analysis on Parasitic Capacitances of Large-Area Silicon Detectors
指導教授: 林宗泰
Willis T. Lin
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 理學院 - 物理學系
Department of Physics
畢業學年度: 88
語文別: 中文
論文頁數: 61
中文關鍵詞: 矽偵測器
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  • 在PHOBOS的實驗中,利用相對重離子碰撞加速器(Relativistic Heavy-Ion Collider accelerator),藉著金原子和金原子的對撞,模擬這個最原始的狀態—夸克—膠子電漿態(Quark-Gluon Plasma)。為了能夠偵測到夸克—膠子電漿態(Quark-Gluon Plasma)的存在證據,PHOBOS實驗就以矽偵測器作為主要的偵測器。隨著實驗要求的不同,矽偵測器的幾何形狀也就有不同的設計,在PHOBOS的實驗中,所用的主要偵測器就是矽微條偵測器(Silicon Strip Detector,SSD)以及矽塊狀偵測器(Silicon Pad Detector,SPD)。而在本篇論文中,主要就是探討PHOBOS所用的SSD以及SPD的寄生電容(parasitic capacitance)的性質。
    矽偵測器(SSD,SPD)的內部,寄生電容(parasitic capacitance)一直是受人討論的問題。因為它關係到這個偵測器的訊號和噪音的比例(signal-noise ratio),而且它很難從偵測器上直接地量測出來。為了能夠得到這些寄生電容的值,藉著K&S Model 4123點銲機讓欲測量P+塊狀區域的附近每個P+塊狀區域的偏壓電阻接地(bonding pad ground)。接著再用KEITHLEY Model 230電壓供應器以及KEITHLEY Model 590 CV Analyzer電容量測器,藉著Labview的整合,透過GPIB介面,控制電壓的輸出以及電容值的讀取。
    經由一系列不同『接地』方式量測某一個單一P+塊狀區域的結果。結果得知,以訊號線(signal line)和第一層金屬(Metal_1)之間的電容和訊號線(signal line)和訊號線(signal line)之間的電容是構成寄生電容最主要的二個部分。為了能夠減少這二個部分的寄生電容,偵測器內部訊號線的設計以及Metal_1和Metal_2之間的絕緣層種類及厚度是必須要考慮的。


    摘要i 誌謝ii 目錄iii 表目錄 v 圖目錄vii Chapter 1 緒論1 Chapter 2 矽偵測器的基本性質4 .2-1 矽偵測器的工作原理4 .2-2 偵測器的材料—矽6 .2-3 元件構造8 .2-3.1 Pad及Metal_1之間的ONO層 8 .2-3.2 偏壓電阻(bias resistor)9 .2-3.3 矽偵測器單個Pad及多個Pads的比較10 Chapter 3 實驗儀器以及如何量測12 .3-1 實驗儀器裝置12 .3-1.1 實驗儀器12 .3-1.2 量測時儀器的架設 14 .3-2 量測過程16 Chapter 4 量測過程以及量測結果的討論18 .4-1 PHOBOS所用的矽偵測器18 .4-2 Type 1、Type 2、Type 3、Type4以及Type5的量測20 .4-2.1 原始Pad的量測20 .4-2.2 不同行Pad接地的量測24 .4-2.3 同一行Pad接地的量測31 .4-2.4 待測Pad周圍均接地的量測38 .4-3 Octagon偵測器的量測42 .4-3.1 原始Pad的量測42 .4-3.2 與待測Pad不同行的Pad接地44 .4-3.3 待測Pad的同一行Pad接地48 .4-3.4 待測Pad周圍全部Pad均接地52 Chapter 5 結論55 .5-1 量測結果55 .5-2 結論59 Reference 60

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    [14] KEITHLEY “Model 590 CV Analyzer Instruction Manual”

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