半导体探测器起源于晶体计数器，1926年已发现某些固体电介质在核辐射下产生电导现象。出现了氯化银、金刚石等晶体计数器，但只有金刚石探测器发展到实用水平。半导体探测器出现较晚，1949年采用α粒子照射锗半导体点接触型二极管时发现有电脉冲输出，1958年出现第一个金硅面垒型探测器。20世纪60年代初，锂漂移型探测器研制成功后，半导体探测器得到迅速的发展和广泛应用，60～70年代，锗锂[Ge(Li)]、硅锂[Si(Li)]和高纯锗HPGe探测器研制成功，使X、γ射线能量分辨率较闪烁探测器有了显著提高。80年代，将硅平面工艺应用到硅探测器制备工艺中，出现了硅PIN光电二极管探测器，不仅可以单独作为辐射探测器，还可以与闪烁体耦合构成闪烁探测器。90年代，开发了硅PIN光电二极管阵列探测器、硅雪崩倍增光二极管（Si-APD）以及Si-APD阵列，提高了辐射探测空间位置分辨能力。

电离辐射半导体探测器是一个反向偏置的P-N结二极管，在反向偏置电压下，半导体P-N结形成具有一定厚度的耗尽区，当射线入射到耗尽区时，射线与物质相互作用被阻止或吸收而损失能量，在介质中产生电子-空穴对，电子与空穴在耗尽区电场作用下分别向两电极运动，在电极上产生感生电荷从而产生脉冲信号，信号幅度与入射射线在耗尽区中损失的能量相关。

电离能W。产生一个载流子所需要的平均能量。半导体探测器的载流子是电子-空穴对，产生一电子-空穴对所需能量为几个电子伏，常温下硅和锗的电离能分别为3.62电子伏和2.84电子伏。入射粒子在半导体内损失能量E时，产生的平均电子-空穴对数为：

(1)

法诺因子F。损失一定能量E的入射粒子在晶体中产生的总电子-空穴对数N也是涨落的，遵守法诺分布，则N的方差为：

(2)

式中F为法诺因子。对于硅，F=0.15；对于锗，F=0.1。

本征能量分辨率。给定能量E的射线，由于统计涨落分布造成谱线展宽，展宽的大小称为本征能量分辨率，或称为固有极限能量分辨率。

(3)

半导体探测器的性能指标还有探测效率、分辨时间、能量线性以及辐照损伤等。

半导体探测器种类很多，多数可以看成是一个加反向偏压的P-N结二极管，按半导体结构工艺可分为匀质体电导型探测器（主要有碘化汞、金刚石、CdTe和CdZnTe），结型探测器（扩散结型、离子注入P-N结型和表面势垒型），锂漂移探测器和特殊类型的半导体探测器（硅雪崩探测器、硅漂移室、轨CCD等）；按探测射线类型可分为α射线，β射线，X、γ射线，中子、重离子半导体探测器等；按照获取信号方式可分为幅度分辨型、计数型、快时间响应型、位置灵敏型等半导体探测器；按半导体材料可分为硅半导体探测器、硅锂半导体探测器、高纯锗半导体探测器和化合物半导体探测器。

半导体探测器可用于各种电离辐射的能谱测量、位置测量、计数或辐射强度测量。具有很好的能量分辨率，宽的能量线性范围，快的脉冲上升时间以及体积小等优点，在精细能谱测量方面明显优于气体探测器和闪烁探测器，由射线的能量和强度可进行元素种类识别、成分含量分析等工作，广泛应用在地质、医学、材料、环境、质检、公安、工农业等领域。新的应用还在不断发展，如采用硅微条探测器代替漂移室在高能物理领域作为径迹测量的，用于反应堆、空间科学上可在数百度高温环境下工作的碳化硅探测器等。