Физическое обоснование предела временно́го разрешения кремниевых планарных детекторов длиннопробежных тяжелых ионов

Представлена модель истекания тока из плазмы трека длиннопробежного тяжелого иона, воздействующего на кремниевый $p^+$–$n$–$n^+$-детектор. На ее основе получено аналитическое описание процесса и выполнена его численная симуляция. Результаты по пространственно-временно́й трансформации электрического поля и концентрации носителей в плазме $N_{pl}$ и форме токового сигнала показывают хорошее количественное соответствие данных расчета и симуляции. Время нарастания токового сигнала не лимитировано процессом истекания носителей из плазмы и контролируется временем создания трека в единицы пс, что определяет физический предел временно́го разрешения детектора при регистрации длиннопробежных ионов. Спад сигнала содержит две компоненты – быструю поляризационную, связанную с образованием слоев с высокой напряженностью электрического поля вблизи $p^+$- и $n^+$-контактов, длительность которой уменьшается от 480 до 100 пс при увеличении $N_{pl}$ от 1 $\cdot$ 10$^{15}$ до 1 $\cdot$ 10$^{17}$ см$^{-3}$, и медленную релаксационную, обусловленную истощением электронно-дырочной плазмы в треке.