Bài 17. Dòng điện trong chất bán dẫn

Chào mừng cô và các bạn đến với phần thuyết trình của nhóm 4
Dòng điện trong các môi trường:
Trong kim loại
Trong chất điện phân
Trong chất khí
Trong
chân không
Bài 17: Dòng điện trong chất bán dẫn
Chất bán dẫn và tính bán dẫn.
GEMANI
SILIC
Khái niệm
- Là nguyên liệu để sản xuất ra các loại linh kiện bán dẫn như Diode, Transistor, IC mà ta đã thấy trong các thiết bị điện tử ngày nay.
- Là chất có độ dẫn điện ở mức trung gian giữa chất dẫn điện và chất cách điện. Chất bán dẫn hoạt động như một chất cách điện ở nhiệt độ thấp và có tính dẫn điện ở nhiệt độ phòng.
Quan sát các đồ thị bên và đưa ra nhận xét về điện trở suất của chất bán dẫn.
- Điện trở suất có giá trị nằm trong khoảng trung gian giữa điện trở suất của kim loại và điện trở suất của điện môi.
 
- Điện trở suất phụ thuộc mạnh vào tạp chất.
- Điện trở suất giảm đáng kể khi bị chiếu sáng hoặc bị tác dụng của các tác nhân ion hóa khác.
II. Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết.
2. Khảo sát sự dẫn điện của bán dẫn Silic
- Ở nhiệt độ thấp, các e hóa trị gắn bó chặt chẽ với các nguyên tử ở nút mạng.Do đó, trong tinh thể không có hạt tải điện tự do -> bán dẫn Si không dẫn điện.
- Ở nhiệt độ cao, một số liên kết cộng hóa trị trong mạng tinh thể của chất bán dẫn tinh khiết bị phá vỡ giải phóng một số e và để lại lỗ trống mang điện tích dương.
- Khi không có điện trường ngoài đặt vào tinh thể bán dẫn, các e và lỗ trống chuyển đông nhiệt hỗn loạn -> trong bán dẫn không có dòng điện.
- Khi có điện trường ngoài đặt vào tinh thể bán dẫn, các e chuyển động ngược chiều điện trường, lỗ trống chuyển động cùng chiều điện trường -> trong bán dẫn có dòng điện.
=> Dòng điện trong bán dẫn tinh khiết là dòng chuyển dời có hướng đồng thời của các e tự do (ngược chiều điện trường) và lỗ trống cùng chiều điện trường) dưới tác dụng của điện trường.
III. Sự dẫn điện của bán dẫn chứa tạp chất.
1. Bán dẫn loại n (tạp chất cho - đôno)
- Pha vào tinh thể Si một lượng rất nhỏ các nguyên tử P, 4 trong 5 e lớp ngoài cùng của P tham gia liên kết cộng hóa trị với 4 nguyên tử Si lân cận, e còn lại liên kết rất yếu với nguyên tử P và dễ dàng tách khỏi nguyên tử để trở thành e tự do -> Mỗi nguyên tử tạp chất này cho tinh thể 1 e dẫn -> gọi là tạp chất cho hay đôno.
Mật độ e lớn hơn mật độ lỗ trống -> gọi là bán dẫn loại n, hạt tải điện chủ yếu là e.
2. Bán dẫn loại p (tạp chất nhận - axepto)
- Pha vào tinh thể Si một lượng rất nhỏ các nguyên tử B, 3 e lớp ngoài cùng của B tham gia liên kết cộng hóa trị với 3 nguyên nguyên tử Si ở gần. Vậy nguyên tử B thiếu 1 e để tham gia liên kết với 1 nguyên tử Si ở gần. Do đó nó sẽ nhận 1 e liên kết và sinh ra 1 lỗ trống -> gọi là tạp chất nhận hay axepto.
=> Mật độ lỗ trống rất lớn so với mật độ e -> gọi là bán dẫn loại p, hạt tải điện chủ yếu là lỗ trống.
IV. Lớp chuyển tiếp p-n
- Là chỗ tiếp xúc của miền mang tính dẫn p và miền mang tính dẫn n được tạo ra trên một tinh thể bán dẫn.
1. Lớp nghèo
- Lớp chuyển tiếp p-n hình thành khi ta cho hai mẫu bán dẫn khác loại tiếp xúc.
- Khi tiếp xúc lỗ trống và e khuếch tán từ mẫu p sang n và ngược lại.
 
2. Dòng điện chạy qua lớp nghèo
 
 
Lớp tiếp xúc p-n dẫn điện tốt theo 1 chiều, từ p sang n.
+ Chiều dòng điện qua được lớp nghèo từ p sang n: chiều thuận
+ Chiều dòng điện qua được lớp nghèo từ n sang p: chiều ngược
3. Hiện tượng phun hạt tải điện
- Khi dòng điện chạy qua lớp chuyển tiếp p-n theo chiều thuận, các hạt tải điện đi vào lớp nghèo có thể đi tiếp sang miền đối diện -> Hiện tượng phun hạt tải điện từ miền này sang miền khác.
* Đặc tuyến vôn-ampe của lớp chuyển tiếp p-n
- Khi khảo sát sự biến thiên của I theo U thu được đường đặc tuyến vôn-ampe của lớp chuyển tiếp p-n như sau:
IV. Điôt bán dẫn và mạch chỉnh lưu dùng điôt bán dẫn
- Điôt bán dẫn à một lớp chuyển tiếp p-n
- Kí hiệu của điôt và đặc tuyến vôn-ampe của điôt:
- Ứng dụng: lắp mạch chỉnh lưu, biến dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều .
Câu 1: 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
D. Với cùng một điều kiện, khối bán dân lúc thì là chất cách điện, lúc thì là chất dẫn điện.
Câu 2: Câu nào dưới đây nói về các loại bán dẫn là không đúng?
A. Bán dẫn tinh khiết, mật độ e dẫn bằng mật độ lỗ trống.
B. Bán dẫn tạp chất là bán dẫn trong đó mật độ các nguyên tử tạp chất lớn hơn rất nhiều mật độ các hạt tải điện.
C. Bán dẫn loại n, mật độ e dẫn lớn hơn rất nhiều so với mật độ lỗ trống.
D. Bán dẫn loại p, mật độ lỗ trống lớn hơn rất nhiều so với mật độ e dẫn.
Câu 3: Chọn câu đúng trong các câu sau:
A. Trong chất bán dẫn, mật độ e luôn bằng mật độ lỗ trống.
B. Nhiệt độ càng cao, bán dẫn dẫn điện càng tốt.
C. Bán dẫn loại p tích điện dương vì mật độ lỗ trống lớn hơn mật độ e.
D. Bán dẫn có điện trở suất cao hơn kim loại, vì trong bán dẫn có 2 loại hạt tải điện trái dấu.
PHẦN CỦNG CỐ