Bài 17. Dòng điện trong chất bán dẫn

CHÀO MỪNG CÔ VÀ CÁC BẠN ĐẾN VỚI BÀI THUYẾT TRÌNH CỦA TỔ 1

Đặt trong điện trường ngoài
Kiểm tra bài cũ
Em hãy cho biết điều kiện xuất hiện
dòng điện trong môi trường
Điều kiện 1
Điều kiện 2
Có các hạt tải điện tự do
Bài 17:
DÒNG ĐIỆN TRONG
CHẤT BÁN DẪN
I : Chất bán dẫn và tính chất

Chất bán dẫn ( Semiconductor ) là vật liệu trung gian giữa chất cách điện và chất daãn diện. Chất bán dẫn hoạt động như một chất cách điện ở nhiệt độ thấp và hoạt động như một chất dẫn điện ở nhiệt độ cao
Baùn daãn ñieån hình vaø ñöôïc duøng phoå bieán nhaát laø silic (Si) vaø Gemani ( Ge ).
Chất bán dẫn là gì?
Hình ảnh minh họa cho chất bán dẫn
`
I : Chất bán dẫn và tính chất
1 : Chất bán dẫn là gì?
2 : Tính chất.
1015
1020
105
1010
100
10-10
10-5
Kim loại
Bán dẫn
Điện môi
1. Điện trở suất của bán dẫn có giá trị naèm trong khoaûng trung gian giữa ñieän trôû suaát kim loại và ñieän trôû suaát điện môi
Bán dẫn tinh khiết
Kim loại
T
T0C
CÂU HỎI:
Vì sao điện trở suất của kim loại và bán dẫn lại phụ thụôc vào nhiệt độ theo cách khác nhau?
Đáp án:
Kim loại có sẵn một số hạt tải điện tự do, đó là electron. Do đó, ở nhiệt độ bình thường, kim loại có khả năng dẫn điện. Khi nhiệt độ tăng cao, dao ñoäng nhieät caøng maïnh, maïng tinh theå KL caøng trôû neân maát traät töï => điện trở suất tăng dần.
Tuy nhiên, chất bán dẫn ở nhiệt độ bình thường không có hạt tải điện tự do, chúng hầu như không dẫn điện. Khi nhiệt độ tăng cao, chất bán dẫn hình thành hai loại hạt tải điện tự do. Do đó, số hạt tải điện tự do tăng đột ngột
=> điện trở suất của chúng giảm đột ngột.
Bán dẫn tinh khiết
Kim loại
T
2. bd phụ thuộc mạnh vào tạp chất
Sự dẫn điện của bd tạp chất: sự dẫn điện tạp chất
3. bd giảm mạnh khi bị chiếu sáng, bị tác nhân ion hóa
- Lớn hơn điện trở suất của kim loại và nhỏ hơn điện trở suất của điện môi.
- Ở nhiệt độ thấp ρ rất lớn; ρ giảm nhanh khi nhiệt độ tăng .
- Phụ thuộc mạnh vào tạp chất ( ρ giảm khi có tạp chất ) .
- Giảm khi bị chiếu sáng hoặc chịu tác dụng của tác nhân ion hóa .
II. HẠT TẢI ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN. BÁN DẪN LOẠI n VÀ BÁN DẪN LOẠI p
1. Bán dẫn loại n và bán dẫn loại p
Hãy cho biết điều kiện để một môi trường có dòng điện chạy qua ?
Trả lời : Để dòng điện chạy qua một môi trường thì môi trường đó phải có hạt tải điện và phải có điện trường tác dụng làm cho các hạt tải điện chuyển động có hướng.
- Bán dẫn loại n ( Negative ) : Là bán dẫn có hạt tải điện mang điện âm. Ví dụ như Silic ( Si ) Pha tạp Phôtpho ( P ), Asen ( As ) hoặc Antimon ( Si ) .
- Bán dẫn loại p ( Positive ) : Là bán dẫn có hạt tải điện mang điện dương . Ví dụ như Silic ( Si ) Pha tạp Bo ( B ), Nhôm ( Al ) hoặc Gali ( Ga ) .
II. Hạt tải điện trong chất bán dẫn. Bán dẫn loại n và bán dẫn loại p
Bán dẫn tinh khiết thường gặp là: Si, Ge, C,…
Trước hết ta sẽ xét về silic
Silic (Si) có số thứ tự 14- 1s22s22p63s23p2
Si
Si
2. Electron và lỗ trống
Mô hình mạng tinh thể Silic
Ở nhiệt độ thấp, gần 0 K, các electron hóa trị gắn bó chặt chẽ với các nguyên tử ở nút mạng.
=> Không có các electron tự do
Electron
Chất bán dẫn tinh khiết Silic ( Si ) khi ở nhiệt độ cao.
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Electron tự do
Lỗ trống
Vậy, ở nhiệt độ cao luôn có sự phát sinh các cặp electron daãn – lỗ trống.
Số electron và lỗ trống trong bán dẫn tinh khiết bằng nhau.
Chất bán dẫn ở nhiệt độ cao khi chưa có điện trường
Si
Si
+
Si
Si
+
Si
Si
+
Si
Si
Si
Si
+
+
Si
Si
+
Si
Si
+
+
+
Si
Si
+
+
Si
Si
Si
Si
+
+
+
+
+
+
Chất bán dẫn ở nhiệt độ cao khi có điện trường
Các electron chuyển động ngược chiều điện trường, các lỗ trống chuyển động cùng chiều điện trừơng.
=> Gây nên dòng điện trong chất bán dẫn.
a) Tạp chất cho ( đôno ):
Giả sử trong mạng tinh thể Silic có lẫn một nguyên tử phôtpho (P) hoaëc Asen ( As ) .
Si
P
Electron dư trong nguyên tử Phôtpho liên kết yếu với nguyên tử Phôtpho neân deã trôû thaønh eâlectron töï do. Vaäy moãi nguyeân töû taïp chaát naøy cho tinh theå moät eâlectron daãn neân goïi chuùng laø taïp chaát cho ( ñoâno )
P:1s22s22p63s23p3
 Taïp chaát cho ( ñoâno ) vaø taïp chaát nhaän ( axepto )
Mô hình mạng tinh thể bán dẫn có tạp chất P:
Si
P
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
+
Electron dư thừa dễ dàng tách ra khỏi nguyên tử
 Như vậy, tạp chất P đã tạo thêm các electron tự do, mà không làm tăng thêm số lỗ trống.
 Trong baùn daãn coù pha taïp chaát naøy haït mang ñieän chuû yeáu laø caùc eâlectron
 Bán dẫn như vậy được gọi là bán dẫn electron hay bán dẫn loại n ( haït taûi ñieän trong baùn daãn loaïi n chuû yeáu laø eâlectron ).
NHẬN XÉT:
b) Tạp chất nhận ( axepto ):
Giả sử trong mạng tinh thể Silic có lẫn một nguyên tử Bo (B).
B:1s22s22p63s23p1
Si
B
Bo nhận một êlectron liên kết và sinh ra một lỗ trống, nên được gọi là tạp chất nhận hay axepto
Mô hình mạng tinh thể bán dẫn có tạp chất B:
Si
B
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
-
Một ở liên kết gần đó có thể chuyển đến lấp đầy liên kết trống này và tạo thành 1 lỗ trống mới.
 Như vậy, tạp chất B pha vào bán dẫn Silic đã tạo thêm lỗ trống, làm cho số lỗ trống nhiều hơn số electron dẫn.
 Trong loaïi baùn daãn pha taïp chaát naøy haït taûi ñieän chuû yeáu laø loã troáng
 Bán dẫn như vậy gọi là bán dẫn lỗ trống hay bán dẫn loại p ( haït taûi ñieän trong baùn daãn loaïi p chuû yeáu laø loã troáng ).
NHẬN XÉT:
N?i dung chớnh c?a ti?t h?c
Tính chất của bán dẫn
Các hạt tải điện trong bán dẫn
Bản chất của dòng điện trong chất bán dẫn
Hiểu được tạp chất cho ( đôno ) và tạp chất nhận ( axepto )
Phân biệt hai loại bán dẫn : n và p
Câu 2. Điền vào chỗ trống.
Silic được gọi là chất bán dẫn bởi vì .......của nó
.....kim loại nhưng........điện môi.
2. Điện trở suất của bán dẫn........vào nhiệt độ và tạp chất.
3. Dòng điện trong bán dẫn là dòng chuyển dời có hướng của........
và .....dưới tác dụng của........
Câu 1 : Nêu sự khác nhau cơ bản giữa bán dẫn loại p và bán dẫn loại n ?
điện trở suất
lớn hơn
nhỏ hơn
phụ thuộc mạnh
lỗ trống
điện trường
C?ng c? b�i h?c
Trả lời câu hỏi
các electron tự do
Câu 3: Câu nào dưới đây nói về các hạt tải điện trong chất bán dẫn là đúng ?
Các hạt tải điện trong bán dẫn loại n chỉ có electron tự do
Các hạt tải điện trong bán dẫn loại p chỉ có lỗ trống
Các hạt tải điện trong bán dẫn luôn bao gồm : lỗ trống và electron tự do
Các hạt tải điện trong bán dẫn luôn chuyển động ngược chiều điện trường
SẢN PHẨM ĐƯỢC HOÀN THÀNH BỞI
TỔ 1
LƯU MẠNH CƯỜNG
NGUYỄN ANH TÀI
NGHIÊM VIẾT TUẤN ANH
ĐẶNG THỊ XUÂN NGHĨA
TIÊU THỊ NGỌC LÊ
NGUYỄN MAI PHƯƠNG
NGUYỄN VĂN HUÂN
NGUYỄN PHƯƠNG THẢO
PHẠM ĐỨC BÌNH
NGUYỄN TIẾN KHÔI

Cám ơn thầy và các bạn đã theo dõi bài thuyết trình của tổ 2
To be continute