随着半导体科学技术和材料工艺的飞速发展,越来越多的新型半导体材料探测器开始进入人们的视野。最常用的半导体材料是锗和硅,在半导体探测器这个大家庭中,硅基半导体探测器扮演着重要的角色,因其灵敏度高等电学性能的优势,而被广泛应用于光子及辐射环境下高能粒子的探测。现如今,传统三维沟槽探测器的种类繁多,对其进行的研究也更为深入,但传统三维沟槽探测器死区比例过大等缺点一直没有得到有效的解决,本文提出的新型半球壳式电极硅探测器可以有效解决这些缺点。本文通过对新型探测器的结构设计、全耗尽电压、电容和电荷收集等参数表征,来探讨其相对于传统三维沟槽探测器电学性能方面的优势,并对新型探测器的阵列做了初步研究。本文主要的研究内容如下:(1)对新型半球壳式电极硅探测器的结构设计理念进行了阐述和研究。通过调研关于传统三维沟槽探测器的文献我们发现,传统三维沟槽探测器存在死区过大,且电极间距依赖于角度θ,致使其出现电场分布不均匀等缺点。依据新型探测器的应用领域,确定了探测器基体的N型掺杂类型;通过对P-N结位置的全耗尽电压大小的计算对比,确定了P-N结位于外围的电极位置选取。通过这些研究,最终确定了新型半球壳式电极硅探测器的结构模型。(2)对新型探测器结构模型建立电学性能计算方法,并在Silvaco-TCAD中,对无辐照条件下的新型探测器进行相应的电学性能模拟仿真,我们发现,半径和厚度为50μm的新型探测器全耗尽电压较小,能耗较低,在无辐照情况下其全耗尽电压为8 V,低于相同尺寸传统三维沟槽探测器的全耗尽电压;新型探测器的电容只与自身结构有关,且探测器电容越低相应的噪声也会越小;在无辐照情况下其电容大小为3.2 f F,远低于传统三维沟槽探测器的电容大小;针对新型探测器的特殊结构,推导建立了电荷收集模型,运用Silvaco-TCAD仿真软件对新型探测器的电场进行了模拟仿真,并对半球电极内的比重场进行了仿真和对比,得到不同角度θ的比重场分布曲线走势接近,且仿真得到的曲线与理论曲线可以较好吻合。(3)对新型探测器阵列电学性能的研究发现,其电势分布均匀,且电场分布与探测器结构单元的电场分布大致相同,未受到相邻单元的影响,通过对全耗尽电压的研究发现,阵列的全耗尽电压较结构单元相对降低,这可能是由于相邻单元多个阳极的共同影响。