I CHT BN DN TNH CHT C BN
I. CHẤT BÁN DẪN &TÍNH CHẤT CƠ BẢN 1. Định nghĩa 2. Phân loại 3. Tính chất II. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA BÁN DẪN III. LỚP CHUYỂN TIẾP P-N 1. BD tinh khiết 2. BD có tạp chất 1. Sự hình thành 2. Dòng điện 3. Đặc tuyến Vôn - Ampe
I. CHẤT BÁN DẪN VÀ TÍNH CHẤT CƠ BẢN 1. Chất bá n dẫn Chất dẫn điện Chất cách điện
I. CHẤT BÁN DẪN VÀ TÍNH CHẤT CƠ BẢN n ẫ d n á b t ấ h c i ạ o l n 2. Phâ a. Chất bán dẫn tinh khiết (bán dẫn đơn chất): Si, Ge, … b. Chất bán dẫn có tạp chất: Ga. As, Cd. Te, Zn. S, nhiều oxit, sunfua, selenua, telurua, … và một số chất polime.
Polime BD tinh khiết
I. CHẤT BÁN DẪN VÀ TÍNH CHẤT CƠ BẢN a ủ c 10 t ấ u s ở r t n ệ i đ h n á s ở o r t S n ệ i 10 đ i ớ v n ẫ d n Điện chất bá n ệ i đ à v i 10 ạ o l m i môi k suất của 10 môi? 20 15 10 5 Bán dẫn 100 10 -5 10 -10 Kim loại
I. CHẤT BÁN DẪN VÀ TÍNH CHẤT CƠ BẢN 3. Tính chất của chất bán dẫn •
I. CHẤT BÁN DẪN VÀ TÍNH CHẤT CƠ BẢN 3. Tính chất của chất bán dẫn b. Ở nhiệt độ cao, �� bán dẫn nhỏ → dẫn điện tốt.
I. CHẤT BÁN DẪN VÀ TÍNH CHẤT CƠ BẢN Vì sao điện trở suất của kim loại và bán dẫn lại phụ thuộc khác nhau vào nhiệt độ?
I. CHẤT BÁN DẪN VÀ TÍNH CHẤT CƠ BẢN ρ Bán dẫn Hệ số nhiệt điện trở có giá trị dương hay âm ? Kim loại O T
Kiểm tra nhanh Điều nào sau đây SAI khi nói về chất bán dẫn? !? a) Bán dẫn có điện trở giảm khi tăng nhiệt độ. b) Bán dẫn pha tạp chất có điện trở nhỏ hơn so với bán dẫn tinh khiết. c) Khi chiếu sáng một khối bán dẫn, nó có thể chuyển từ trạng thái cách điện sang trạng thái dẫn điện. dd) Với cùng một điều kiện, khối bán dẫn lúc thì là chất cách điện, lúc thì là chất dẫn điện.
trở của suất bán I. CHẤT BÁN DẪN VÀ TÍNH CHẤT CƠ BẢN của dẫn 3. Tíngiảm chất h chất của chất bán d ẫn bán đáng dẫn kể giảm khi rất bị mạnh chiế khi u pha sáng một ít hoặc
Dòng điện là gì? Dòng điện là dòng chuyển dời có hướng của các hạt mang điện Có các hạt mang điện tự do Có điện trường ngoài
II. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT BÁN DẪN • Ta xét trường hợp bán dẫn điển hình là Si. Nếu mạng tinh thể chỉ có một loại nguyên tử Si, thì ta gọi đó là bán dẫn tinh khiết.
II. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT BÁN DẪN Si Nguyên tử Si có 4 electron hóa trị
II. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT BÁN DẪN Cặp electron hóa trị dùng chung Si Si Si • Trong tinh thể, mỗi nguyên tử Si liên kết với bốn nguyên tử lân cận thông qua các liên kết cộng hóa trị.
II. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT BÁN DẪN 1. Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết: Si Si • 2 nguyên tử Si và cặp elctron chung
II. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT BÁN DẪN b. Khi nhiệt độ tăng cao Ở nhiệt độ cao luôn có sự phát sinh các cặp electron-lỗ trống. Số eletron và số lỗ trống trong bán dẫn tinh khiết bằng nhau.
Lỗ trống Si Si electron Si Si Sự phát sinh các cặp electron – lỗ trống
Electron tự do (-) Lỗ trống (+) Sự phát sinh các cặp electron – lỗ trống
II. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT BÁN DẪN •
Sự chuyển động của các electron và lỗ trống E khi có điện trường đặt vào chất bán dẫn Si Si Si
II. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT BÁN DẪN 1. Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết: Vậy: • Dòng điện trong bán dẫn là dòng chuyển động có hướng của các electron và lỗ trống.
II. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT BÁN DẪN •
II. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT BÁN DẪN •
II. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT BÁN DẪN
II. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT BÁN DẪN 2. Sự dẫn điện của bán dẫn có tạp chất: Bán dẫn có tạp chất được chia làm 2 loại: . n i ạ o l n ẫ • Bán dẫ n loại p.
II. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT BÁN DẪN 2. Sự dẫn điện của bán dẫn có tạp chất: a. Bán dẫn loại n Giả sử trong mạng tinh thể có lẫn một nguyên tử Photpho (P).
II. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT BÁN DẪN Si P Electron dư trong nguyên tử P liên kết yếu với nguyên tử P.
II. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT BÁN DẪN • Mô hình mạng tinh thể bán dẫn có tạp chất P
Electron dư thừa dễ dàng tách ra khỏi nguyên tử P Si Si Si
II. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT BÁN DẪN • Như vậy, tạp chất P đã tạo thêm các electron tự do mà không làm tăng số lỗ trống. • Ta gọi: electron là hạ t tải điện cơ bản (hay đ a số), lỗ trống là hạt tải điện không cơ bản (ha y thiểu số). • Bán dẫn như vậy được gọi là bán dẫn electron hay bán dẫn loại n.
II. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT BÁN DẪN 2. Sự dẫn điện của bán dẫn có tạp chất: b. Bán dẫn loại p Giả sử trong mạng tinh thể Sillic có một nguyên tử Bo (B).
II. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT BÁN DẪN Si B Lỗ trống tạo nên do nguyên tử Bo thiếu một electron liên kết với một nguyên tử Sillic lân cận.
II. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT BÁN DẪN • Mô hình mạng tinh thể bán dẫn có tạp chất B
Một electron ở liên kết gần đó có thể chuyển đến lấp đầy liên kết trống này và tạo thành một lỗ trống mới. B Si Si Si
II. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT BÁN DẪN • Như vậy, tạp chất Bo pha vào bán dẫn Sillic đã tạo thêm lỗ trống, làm cho số lỗ trống nhiều hơn số electron dẫn. • Ta gọi lỗ trống là hạt t ải điện cơ bản (hay hạt tải điện đa số), electron là hạt tải điện không cơ b ản (hay hạt tải điện thiểu s ố). Bán dẫn như vậy được gọi là bán dẫn lỗ trống hay bán dẫn loại p.
III. LỚP CHUYỂN TIẾP P-N 1. Sự hình thành lớp chuyển tiếp p -n • Lớp chuyển tiếp p-n là chỗ tiếp xúc của miền bán dẫn loại p và m iền bán loại n đượ c tạo ra trên một tinh thể bá n dẫn.
n + _ + _ Lớp chuyển tiếp p-n (lớp nghèo hạt tải điện, gọi tắt là lớp nghèo). p E
III. LỚP CHUYỂN TIẾP P-N 2. Dòng điện qua lớp chuyển tiếp p-n TH 1: Upn > 0 Có sự dịch chuyển các hạt mang điện cơ bản, kết quả là xuất hiện một dòng điện đáng kể qua khối bán dẫn từ p sang n, gọi là dòng điện thuận, hiệu điện thế đặt vào gọi là hiệu điện thế thuận.
III. LỚP CHUYỂN TIẾP P-N •
Ứng dụng của chất bán dẫn loại p và n
Ứng dụng của chất bán dẫn loại p và n • Điốt được dùng làm các công tắc điện tử, đóng ngắt bằng điều khiển mức điện áp. • Vì điốt có đặc tính chỉ dẫn điện theo một chiều từ a-nốt đến ca-tốt khi phân cực thuận nên điốt được dùng để chỉnh lưu dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều. Vì vậy điốt được ứng dụng rộng rãi trong kỹ thuật điện và điện tử.
Transistor
So sánh bán dẫn loại n và loại p Ba n dâ n n Ba n dâ n p • Là bán dẫn tạp chất có hạt tải điện mang điện âm. điện mang điện dương. • Khi pha ca c nguyên tô co 3 e 5 e hoa tri va o mâ u Silic thì hoa tri va o mâ u silicmỗi e- thứ 5 của nguyên tử tạp sẽ lấy một e trở thành e- tự do trong liên kết của nguyên tử Silic lân tinh thể BD, giúp nó dẫn điện ngay ở nhiệt độ thấp. cận và sinh ra một lỗ trống mang điện dương, giúp BD dẫn điện ngay ở nhiệt độ thấp.
III. LỚP CHUYỂN TIẾP P-N 3. Đặc tuyến Vôn-Ampe của lớp chuyển tiếp p-n
I Đặc tuyến Vôn-Ampe của lớp chuyển tiếp p -n U
- Slides: 53