Characterization and failure analysis of X-ray detector diodes

This master thesis report consists in the characterization of silicon diodes for radiation dosimetry and the investigation of their failure. An overview on the semiconductor properties in radiation detectors is presented to give physical basis to the successive analysis. Then the experimental setups are explained and the results discussed. The main point of the thesis work is an accurate study of the minority carrier lifetime in photodiodes, in order to verify that it can be seen as a crucial factor in failure mechanisms. To give supplementary confirmations, interaction of different light sources (IRLEDs) are analyzed in details and suggestions for the development of a functional test method are finally presented.

Questo lavoro di tesi consiste nella caratterizzazione di diodi in silicio per applicazioni dosimetriche e nell’investigazione sul loro fallimento durante l’uso. Sono fornite basi teoriche sulle proprietà dei semiconduttori in detectors di raggi X per poter interpretare gli esiti dei test successivi. I setup sperimentali sono illustrati in dettaglio e i risultati discussi. Il punto centrale del lavoro di tesi è uno studio accurato del minority carrier lifetime nei fotodiodi, in modo da verificare la sua importanza nei meccanismi di fallimento di tali dispositivi. Per rafforzare le conclusioni raggiunte, sono analizzate le interazioni dei diodi con diverse sorgenti luminose (IR-LEDs) e sono infine presentati dei suggerimenti per lo sviluppo di un metodo di test per distinguere i diodi funzionanti dai non, a partire dalle prime fasi della produzione.