硅探测器属于核辐射探测器的一种,自发现X射线后,核辐射技术高速进步,硅探测器大量用于医疗影像、空间科学、工业检测等高能射线的器件。高性能、高性价比的二维像素探测器仍具有很大的市场,我们在第一部分提出了一种新型低电容硅像素探测器单元的结构。经过精心的设计后减小了收集电极面积,经过TCAD模拟仿真我们发现在不影响探测器内部电场、电势、电子浓度分布的情况下,可以获得具有高能量和位置分辨率的最佳像素探测器。硅探测器也是探测未知粒子的重要工具,预计将于2023年完工的Super-LHC是大型强子对撞机（LHC）的下一代升级版,届时它的辐照通量预计会增加一个数量级达到1×1016,由此超级抗辐射硅探测器已经在全世界范围内开发。在第二部分我们对超快3D沟槽电极探测器的固有辐射硬度预测做出了验证。由于小的电极间距减小了载流子漂移距离,使具有沟槽电极结构的超快3D硅探测器可以具有超强的辐射强度,并且通过TCAD模拟仿真研究了该探测器漏电流、电容、击穿电压等电学特性,并且在观察超快3D沟槽电极探测器时发现沟槽电极结构具有良好的隔离作用。在文章的第三部分我们将超快3D沟槽电极探测器的沟槽结构应用到第一部分提出的新型低电容硅像素探测器结构所排成的阵列中用作隔离,并对探测器单元的部分收集电极做了漂浮电极的改进,这样会进一步减小了新型低电容探测器收集电极的面积。经过验证漂浮电极的设计进一步降低了电容,对探测器内部电子浓度分布和电场分布并没有扰动,同时应用的沟槽结构可以有效地防止阵列中探测器单元与单元之间的串扰,我们对沟槽结构也做了进一步的简单探索,对于沟槽的深度等。最终组成了具有抗串扰沟槽结构的高能量和位置分辨率的最佳螺旋环电极像素硅探测器阵列。