Кремниевые детекторы диаметром до нескольких сантиметров и толщиной в несколько сотен микрометров являются распространенным выбором для детекторов тяжелых заряженных частиц. Они изготавливаются из чрезвычайно чистого или высокорезистивного кремния, который имеет слабовыраженный n- или p-тип из-за остаточных легирующих примесей. (Легирование — это процесс, в котором примесь, называемая допантом, добавляется в полупроводник для улучшения его проводимости. Если в результате легирования образуется избыток положительных дырок, то полупроводник относится к p-типу; если образуется избыток свободных электронов, то это полупроводник n-типа.) Тонкий слой противоположно легированного кремния создается на одной поверхности, образуя выпрямляющий переход — т.е. такой, который позволяет току свободно течь только в одном направлении. Если теперь приложить напряжение для обратного смещения диода, чтобы свободные электроны и положительные дырки уходили от перехода, вблизи перехода образуется область обеднения. В области обеднения возникает электрическое поле, которое быстро сметает электронно-дырочные пары, которые могут образовываться термически, и снижает равновесную концентрацию носителей заряда до чрезвычайно низких уровней. В этих условиях дополнительные электронно-дырочные пары, внезапно образовавшиеся за счет энергии, вложенной заряженной частицей, становятся обнаруживаемыми в виде импульса тока, генерируемого детектором. Повышение приложенного напряжения увеличивает толщину обедненного слоя, и в продаже имеются полностью обедненные конфигурации, в которых обеднение
Эти простые кремниевые диодные детекторы в настоящее время ограничены глубиной истощения около одного миллиметра или меньше. Для создания более толстых детекторов можно использовать процесс, известный как литий-ионный дрейф. Этот процесс позволяет получить компенсированный материал, в котором доноры и акцепторы электронов идеально сбалансированы и который ведет себя электрически подобно чистому полупроводнику. При изготовлении контактов n- и p-типа на противоположной поверхности материала с литиевым дрейфом и приложении внешнего напряжения можно сформировать обедненные слои толщиной в много миллиметров. Эти относительно толстые кремниевые детекторы с литиевым дрейфом широко используются в рентгеновской спектроскопии и для измерения энергии быстрых электронов. В рабочем режиме они обычно охлаждаются до температуры жидкого азота, чтобы минимизировать количество термически генерируемых носителей, которые спонтанно образуются в толстом активном объеме, для контроля связанного с этим тока утечки и последующей потери энергетического разрешения.
