目前在微纳电子器件工艺快速发展的背景下,各种结构的半导体探测器层出不穷,在核能谱分析、医学、矿物分析等领域有着广泛应用。硅基高阻半导体(Si-PIN)探测器用于能量和物质探测时,需要对半导体外加全耗尽电压。但是由于反向偏压过高时探测器会发生击穿行为,故合理设计探测器的结构是保证半导体探测器工作条件的关键。论文在介绍了通用的探测器保护手段诸如平面结终端和场板的基础上,结合以往经验,首先借助仿真软件模拟了反向偏压二极管和条形探测器的电学参数随灵敏区间距和氧化层电荷的变化情况,模拟表明,对于反向偏压PN二极管,其灵敏区与浮空保护环的距离存在最优值使其击穿电压最高；对于条形探测器,其相邻探测条间距的减小会降低探测器漏电流同时提高击穿电压；而对于以上两种探测器来说,本征区与氧化层之间的电荷密度减小会提高击穿电压,但是输出漏电流却相应升高。再者通过流片测试实验验证了探测器的I-V特性,论文从中总结出减小硅基二极管探测器的拐角曲率会提高其击穿电压,但是增加的趋势逐渐变缓；并提到了硅基材料的刻蚀实验中实验参数对刻蚀结果的影响,实验结果表明,硅<111>的反应速率随着四甲基氢氧化铵(TMAH)溶液的温度升高而升高,随着溶液浓度的升高而降低,而硅<111>的表面粗糙度变化趋势刚好相反。接下来解释了半导体探测器的噪声源与噪声分类,设计了一种用于放大半导体探测器电荷输出信号的电荷灵敏放大器和滤波器,经仿真可得此放大电路系统能够有适当的频带宽度合理放大电荷信号。最后从电学安全角度介绍了半导体探测器工艺中的电迁移现象原理和避免电迁移发生的改进措施,同时详细地通过仿真软件论述了探测器在模拟航空环境下的动力学状态,从中获取了硅基材料的安全裕度、本征频率和谐响应状态,表明探测器有足够的电学与动力学安全性能。