硅探测器以其各项优异的性能,在高能物理实验、航空航天、医学成像、核辐射监控、工业无损检测等领域得到了广泛应用。在探测器的应用中,信噪比是一个重要性能参数,过大的电学噪声会使探测器的性能下降甚至无法正常工作,所以减小探测器的噪声显得尤为重要。探测器阵列单元之间的相互干扰作为探测器阵列的附加噪声,因其比较复杂且还没有一个有效的方法可以对其进行研究。因此,本文基于Ramo定理提出了一个创新型的感应电流物理模型来研究探测器单元之间的相互干扰作用。为了减小探测器单元之间的相互干扰,提高探测器的单元隔离性和能量分辨率,于是本文基于探测器的应用领域,提出了一种新颖互扣式电极三维硅探测器。本文的具体研究内容和相关结论如下:1.通过对Ramo定理进行三维坐标下的推广,得到了一个创新型的感应电流物理模型,再借助半导体仿真软件Silvaco TCAD和数学软件Matlab两大工具,将此感应电流的物理模型转化为数学计算模型,通过计算可得到探测器单元之间的相互干扰,以便于对探测器的结构参数进行改进和优化。该方法也可用于计算探测器在辐照环境下的感应电流特性和电荷收集性能。2.为了探究出隔离性最佳的开壳式电极三维硅探测器,利用软件Silvaco TCAD对六种不同结构参数的开壳式电极三维硅探测器进行了电场和比重场的三维仿真研究。结合Matlab对数据进行处理与计算,分别得到了探测器的感应电流曲线和干扰电流曲线。发现开壳式电极三维硅探测器具有良好的电荷收集性能和良好的单元隔离性,并得出了结构参数a=0μm的开壳式电极三维硅探测器的隔离性最佳。3.为了使探测器拥有更加优良的单元隔离性。本文基于三维硅探测器的应用领域,对探测器硅基体的选择、PN结位置的选择、电极间距的选择和互扣处电极的结构设计进行了具体分析,提出了新颖互扣式电极三维硅探测器,并简单介绍了其具体制作工艺流程。通过与其他两种类型的探测器进行隔离性对比研究,得出了新颖互扣式电极三维硅探测器拥有最佳的单元隔离性,从而验证了探测器设计的合理性。4.基于辐照损伤效应,本文对处于不同质子辐照通量环境下和无辐照环境下的新颖互扣式电极三维硅探测器的感应电流进行了计算与分析。结果发现随着辐照通量的不断增大,探测器的感应电流信号不断衰减,电荷收集效率也逐渐减小,探测器漏电流不断增大。