半導体とP-N接合の逆バイアス接合
半導体は、その化学構造、温度、照明、およびドーピング剤の存在に応じて、その導電性を制御できる無機または有機材料です。これらの材料が銅、金などの金属とガラスのような絶縁体との間の電気伝導性を持つことから、「半導体」という名前が付けられました。エネルギーギャップは4eV以下（約1eV）で、固体物理学では、このエネルギーギャップまたはバンドギャップは、電子状態が禁止される価電子帯と伝導帯の間のエネルギー範囲です。導体とは異なり、半導体の電子はバンドギャップを越えて伝導帯に到達するためにエネルギー（例えば、電離放射線から）を得る必要があります。半導体の特性は、価電子帯と伝導帯の間のエネルギーギャップによって決まります。
外来半導体
これらは、その電子特性を変更するために意図的に不純物でドープされた不純な半導体です。外来半導体はさらに二つのタイプに分類されます：
p型半導体: p型半導体では、ホウ素のような不純物原子が半導体材料に導入されます。これらの不純物は半導体材料よりも価電子が少ないため、価電子帯に「ホール」（電子の欠如）が作られます。これらのホールは正の電荷キャリアとして電流を導くことができ、これが材料にp型の指定を与える原因です。
n型半導体: n型半導体では、リンのような不純物原子が半導体材料に導入されます。これらの不純物は半導体材料よりも価電子が多いため、伝導帯に余分な電子が生じます。これらの余分な電子は負の電荷キャリアとして電流を導くことができ、これが材料にn型の指定を与えます。
P-N接合の逆バイアス接合
半導体検出器は、接合部に外部電圧が逆バイアス方向に適用されると、放射線検出器としてはるかに良好に機能します。枯渇領域は放射線検出器として機能します。P-N接合に逆バイアス電圧を使用することで、自由キャリアを検出器から枯渇させることは、ほとんどの半導体検出器の原理です。接合部に逆バイアスをかけると、接合部をまたいだ電位差が強化されるため、枯渇領域の厚さが増加します。特にX線やガンマ線に敏感な固有（i）領域を持つゲルマニウム検出器は、p-i-n構造を有します。逆バイアス下では、電場が固有または枯渇領域全体に拡がります。この場合、p側には負の電圧が、n側には正の電圧が適用されます。p領域のホールは、接合部からp接触部に向かって引き寄せられ、同様にn接触部に対しては電子もそうです。入射光子によって検出器に預けられたエネルギーに比例して、この電荷は積分型電荷感応プリアンプによって電圧パルスに変換されます。
