Félvezetõ detektorok mûködési elve

    Félvezetõ detektorok mûködése a szilárd anyagok sávszerkezetével (energy band structure) és a félvezetõ p-n átmenettel (rétegdiódával, p-n semiconductor junction) kapcsolatos. Ha egy félvezetõ kristályban mindkét (mind p-, mind n-) típus jelen van és megfelelõen érintkezik, akkor megindul a két típusban eltérõ koncentrációban lévõ, szabad elektronok és lyukak diffúziója. Az elektronok egy része az n-típusú félvezetõbõl a p-típusú félvezetõbe vándorol és ott többlet lyukakat tölt be, míg a lyukak egy része a p-típusú félvezetõbõl az n-típusú félvezetõbe vándorol és ott többlet elektronokat fog be. Ennek következtében egy speciális, ún. kiürített réteg (depleted zone) keletkezik a "kontaktus" határán, amelyben nincsenek szabad töltéshordozók. Tekintettel arra, hogy mindkét típusú félvezetõ elektromosan semleges volt, a lyukbetöltéssel és elektronbefogással felborul a töltésegyensúly és elektromos tér, feszültség (contact potential) jön létre a térrészben. A feszültség egyébként a diffúzió ellen hat. Ha a kiürített rétegben szabad töltéshordozók keletkeznek, akkor azokat az elektromos tér szétválasztja és összegyûjti, így a megfelelõ kontaktusokkal felszerelt félvezetõben áramimpulzus észlelhetõ. A kiürített rétegben keletkezett elektromos feszültség és a réteg vastagsága azonban viszonylag kicsi (rendre általában 1 V és 100 mm nagyságrendû), ami miatt az ilyen összeállítás általában nem elégséges detektálás céljaira. Ráadásul a kiürített réteg viszonylag nagy kapacitással is rendelkezik, ami megnöveli a keletkezõ elektromos jel zaját.
    Ha azonban a p-n átmenetre külsõ, záróirányú feszültséget (reverse bias) kapcsolunk megnövelve az eddigi, spontán kialakult feszültséget, vagyis a p-típusú félvezetõre (amelyben a fõ töltéshordozók a lyukak) negatív feszültséget, az n-típusú félvezetõre (amelyben a fõ töltéshordozók az elektronok) pozitív feszültséget kapcsolunk, akkor a negatív feszültség a lyukakat, míg a pozitív feszültség az elektronokat vonzza, tehát mindkettõt eltávolítja a határrétegtõl. Ennek eredményeként a kiürített réteg vastagsága és ezzel együtt a detektor érzékeny térfogata megnövekszik. Nagyobb feszültség nagyobb kiürített rétegvastagságot eredményez, sõt hatásosabb töltésösszegyûjtést is jelent. A feszültség felsõ határát a félvezetõ kristály belsõ ellenállása szabja meg.
 A p- és az n-típusú félvezetõk, valamint a kiürített réteg létrehozását egyetlen monokristályban kell megvalósítani. A félvezetõ típusokat általában vákuumgõzöléssel és diffúzióval vagy ion implantációval alakítják ki. A kiürített réteg létrehozásának módja szerint megkülönböztetünk