Bài 17. Dòng điện trong chất bán dẫn

TRƯỜNG THPT HÒA BÌNH
KIỂM TRA BÀI CŨ
Câu 1: Điều kện để có dòng điện trong một môi trường là:
A. Hạt mang điện tự do
B. Hiệu điện thế
C. Cường độ điện trường
D. Hạt mang điện tự do và hiệu điện thế(CĐĐT)

Đáp án : D

Câu 2. Dòng điện trong chân không là dòng chuyển dời có hướng của...
A. Ion dương trong khoảng chân không đó .
B. Ion dương và ion âm trong khoảng chân không đó .
D. Ion âm trong khoảng chân không đó .
C. Electron được đưa vào trong khoảng chân không đó
Đáp Án : C
KIỂM TRA BÀI CŨ
Câu 3 : Tia caôt không có đặc điểm nào sau đây
A. Phát ra theo phương vuông góc với bề mặt catôt
B. Có thể làm đen phim ảnh
C. Làm phát quang một số tinh thể
D. Không bị lệch hướng trong điện trường và từ trường
Đáp Án : D
KIỂM TRA BÀI CŨ
D
Các em đã học dòng điện trong các môi trường ?
Dòng điện trong kim loại
Dòng điện trong chất điện phân
Ở điều kiện thường Môi trường nào dẫn điện môi trường nào cách điện ?
Môi trường dẫn điện
Dòng điện trong chất khí
Dòng điện trong chân không
Môi trường cách điện
( điện môi )
Có một số chất không thể coi là dẫn điện hay điện môi !
Vì ở điều kiện này thì chúng là điện môi . Nhưng ở điều kiện khác thì chúng lại dẫn điện
Vậy dòng điện qua chất BÁN DẪN có đặc điểm gì ?
Các chất đó được gọi là chất BÁN DẪN
Tiết 2 :
iii. Lớp tiếp xúc p - n
iv. điốt bán dẫn. Mạch chỉnh lưu dùng điốt bán dẫn.
V. Tranzito lưỡng cực n - p - n .
cấu tạo và nguyên lý hoạt động
BÀI 17
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN
1- Khái niệm bán dẫn :
2-Tính chất của chất bán dẫn :
Bán dẫn là chất trung gian giữa kim loại và điện môi nhử gemani , silic .
1015
1020
105
1010
100
10-10
10-5
Kim loại
Bán dẫn
Điện môi
So sánh điện trở suất của Bán Dẫn với điện trở suất của Kim Loại và điện môi
(kl) < (bd) < (ñm)
So sánh sự phụ thuộc điện trở suất của Kim Loại vào nhiệt độ với sự phụ thuộc điện trở suất của Bán Dẫn vào nhiệt độ ?
- Điện trở suất của chất Bán Dẫn có giá trị trung gian giữa Kim Loại và Điện Môi .
i. Chất Bán dẫn và tính chất
BÀI 17
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN
TN0
i. Chất Bán dẫn và tính chất
1- Khái niệm bán dẫn :
2-Tính chất của chất bán dẫn :
Bán dẫn là chất trung gian giữa kim loại và điện môi nhử gemani , silic .
- Ñieän trôû suaát Baùn Daãn thay ñoåi nhö theá naøo khi pha theâm löôïng nhoû taïp chaát , bò chieáu saùng , bò taùc nhaân taùc duïng .
- Điện trở suất của chất Bán Dẫn có giá trị trung gian giữa Kim Loại và Điện Môi .
- Sự phụ thuộc điện trở suất của Bán dẫn và Kim Loại vào nhiệt độ là ngược nhau
Ơ� nhiệt độ thấp , điện trở suất của BD siêu tinh khiết rất lớn , khi nhiệt độ tăng điện trở suất giảm nhanh , (hệ số nhiệt điện trở có giá trị âm ).
- Điện trở suất của Bán dẫn giảm khi pha thêm tạp chất bị chiếu sáng ,tác dụng của tác nhân ion hoá .
BÀI 17
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN
?
Hạt mang điện tự do trong chất bán dẫn là những hạt nào ?
Có phải ion âm
Ion dương
Electron
Hay là loại hạt mang điện nào ?
Chất Bán Dẫn có mấy loại , dựa vào đặc điểm nào để phân loại chất Bán Dẫn ?
II . HẠT TẢI ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN , BÁN DẪN LOẠI n VÀ BÁN DẪN LOẠI p .
i. Chất Bán dẫn và tính chất
1- Khái niệm bán dẫn :
2-Tính chất của chất bán dẫn :
1. Hạt tải điện tự do trong chất Bán Dẫn
II . HẠT TẢI ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN , BÁN DẪN LOẠI n VÀ BÁN DẪN LOẠI p .
Nguyªn tö Si cã mÊy electron líp ngoµi cïng ?
- Xét Bán Dẫn tinh khiết điển hình silic (si )
electron
- Khi liên kết các nguyên tử Si liên kết bằng loại liên kết nào ?
Silic (Si) có số thứ tự 14- 1s22s22p63s23p2
Si
Si
Si
14
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Mô hình mạng tinh thể Silic tinh khieát
Ở nhiệt độ thấp,, các electron hóa trị gắn bó chặc chẽ với các nguyên tử ở nút mạng.
=> Không có các electron tự do
Cặp electron hoá trị dùng chung
Ơ� điều kiện nhiệt dộ thấp trong mạng tinh thể có hạt mang điện tự do ?
15
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Khi nhiệt độ tăng cao
Vậy, ở nhiệt độ cao luôn có sự phát sinh các cặp electron – lỗ trống.
Số electron và lỗ trống trong bán dẫn tinh khiết bằng nhau.
Lỗ Trống
Hạt mang điện tự do trong bán dẫn là hạt nào ?
Electron tự do
Gồm :
Lỗ Trống
Electron dẫn
i. Chất Bán dẫn và tính chất
1- Khái niệm bán dẫn :
2-Tính chất của chất bán dẫn :
1. Hạt tải điện tự do trong chất Bán Dẫn
II . HẠT TẢI ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN , BÁN DẪN LOẠI n VÀ BÁN DẪN LOẠI p .
Gồm : + Eletron tự do : mang điện tích âm .
+ Lỗ trống : mang điện tích dương.
- Bán dẫn tinh khiết thì số lỗ trống bằng số electron
Nếu pha tạp chất thì trong bán dẫn có gì khác biệt ?
Nguyên tử photpho có 5 electron ở lớp ngoài .
Giả sử trong mạng tinh thể Silic có lẫn một nguyên tử phôtpho (P).
Si
P
Electron dư trong nguyên tử Phôtpho liên kết yếu với nguyên tử Phôtpho.
P:1s22s22p63s23p3
Mô hình mạng tinh thể bán dẫn có tạp chất Phopho:
Si
P
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
+
Electron dư thừa dễ dàng tách ra khỏi nguyên tử
Electron thừa
Electron dẫn
CD
19
 Như vậy, tạp chất Photpho đã tạo thêm các electron tự do, mà không làm tăng thêm số lỗ trống.
 Bán dẫn coù hạt tải điện cơ bản laø electron goïi laø bán dẫn loại n.
NHẬN XÉT:
soá electron nhieàu hôn soá loã troáng
 Ta gọi electron là hạt tải điện cơ bản hay đa số , lỗ trống là hạt tải điện không cơ bản hay thiểu số.
i. Chất Bán dẫn và tính chất
1- Khái niệm bán dẫn :
2-Tính chất của chất bán dẫn :
1. Hạt tải điện tự do trong chất Bán Dẫn
II . HẠT TẢI ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN , BÁN DẪN LOẠI n VÀ BÁN DẪN LOẠI p .
- Gồm : + Eletron tự do : mang điện tích âm .
+ Lỗ trống : mang điện tích dương.
- Bán dẫn tinh khiết thì số lỗ trống bằng số electron
- Bán dẫn n là Bán Dẫn có số electron nhiều hơn số lỗ trống .
Giả sử ta pha tạp chất có 3 electron ngoài cùng
Giả sử trong mạng tinh thể Silic có lẫn một nguyên tử Bo (B).
B:1s22s22p63s23p1
Si
B
Lỗ trống tạo nên do nguyên tử Bo thiếu 1 electron liên kết với 1 nguyên tử Silic lân cận
Mô hình mạng tinh thể bán dẫn có tạp chất B:
Si
B
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
-
Một electron 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 .
 Ta gọi lỗ trống là hạt tải điện cơ bản hay đa số , electron là hạt tải điện không cơ bản hay thiểu số.
 Bán dẫn như vậy gọi là bán dẫn lỗ trống hay bán dẫn loại p.
NHẬN XÉT:
i. Chất Bán dẫn và tính chất
1- Khái niệm bán dẫn :
2-Tính chất của chất bán dẫn :
1. Hạt tải điện tự do trong chất Bán Dẫn
II . HẠT TẢI ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN , BÁN DẪN LOẠI n VÀ BÁN DẪN LOẠI p .
- Gồm : + Eletron tự do : mang điện tích âm .
+ Lỗ trống : mang điện tích dương.
- Bán dẫn tinh khiết thì số lỗ trống bằng số electron
- Bán dẫn n là Bán Dẫn có số electron nhiều hơn số lỗ trống .
- Bán dẫn loại p là Bán Dẫn có số lỗ trống nhiều hơn số electron .
- Lỗ trống mang điện dương sẽ chuyển động cùng chiều hay ngược chiều điện trường ?
- Các hạt mang điện tự do trong bán dẫn chuyển động như thế nào trong điện trường ?
Khi có điện trường đặt vào chất bán dẫn
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
E
Khi có điện trường đặt vào chất bán dẫn
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
- Bản chất dòng điện trong chất Bán Dẫn là dòng electron và lỗ trống chuyển dời như thế nào so với điện trường ?
2 .Bản chất dòng điện trong chất Bán Dẫn .
E
i. Chất Bán dẫn và tính chất
1- Khái niệm bán dẫn :
2-Tính chất của chất bán dẫn :
1. Hạt tải điện tự do trong chất Bán Dẫn
II . HẠT TẢI ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN , BÁN DẪN LOẠI n VÀ BÁN DẪN LOẠI p .
2 .Bản chất dòng điện trong chất Bán Dẫn .
- Dòng điện trong chất Bán Dẫn là dòng các electron dẫn chuyển động ngược chiều điện trường và các lỗ trống chuyển động cùng chiều điện trường .
Tạp chất cho mạng tinh thể electron hay nhận ?
Nếu pha 2 loại tạp chất, chẳng hạn cả P và B, vào bán dẫn Silic, thì bán dẫn này có thể là bán dẫn loại p hay loại n laø tùy theo tỷ lệ giữa 2 loại tạp chất .
Nếu muốn tạo ra Bán Dẫn loại n thì tạp chất có mấy electron hoá trị ?.....
5
Si
P
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
+
Electron thừa
Electron dẫn
Bán Dẫn chứa tạp chất cho là Bán Dẫn loại n .
Tạp chất cho tinh thể electron hay nhận ?
Người ta gọi chúng là tạp chất cho ( đôno )
- Tạp chất cho là tạp chất có số electron hoá trị lớn hơn của mạng tinh thể bán đẫn .
3
Nếu muốn tạo ra Bán Dẫn loại p thì tạp chất có mấy electron hoá trị ? .....
Tạp chất cho tinh thể electron hay nhận ?
Si
B
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
-
Thiếu electron
Bán Dẫn chứa tạp chất nhận là Bán Dẫn loại p .
Tạp chất cho tinh thể electron hay nhận ?
i. Chất Bán dẫn và tính chất
1- Khái niệm bán dẫn :
2-Tính chất của chất bán dẫn :
1. Hạt tải điện tự do trong chất Bán Dẫn
II . HẠT TẢI ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN , BÁN DẪN LOẠI n VÀ BÁN DẪN LOẠI p .
2 .Bản chất dòng điện trong chất Bán Dẫn .
3 .Tạp chất cho (đôno ) tạp chất nhận ( axepto )
- Bán Dẫn chứa tạp chất nhận là Bán Dẫn loại p .
- Bán Dẫn chứa tạp chất cho là Bán Dẫn loại n .
* Tạp chất cho là tạp chất có số electron hoá trị lớn hơn của mạng tinh thể bán dẫn .
* Tạp chất nhận là tạp chất có số electron hoá trị nhỏ hơn của mạng tinh thể .
C1
Kiến thức cần đạt
+ Bán dẫn ? Có mấy loại ?
+ tính chất ?
+ hạt mang điện tự do ?
+ bản chất dòng điện trong bán dẫn ?
+ Tạp chất cho , tạp chất nhận ?
+ electron và lỗ trống
+ điện trở suất của Bán Dẫn so với kim loại ?
+ điện trở suất thay đổi như thế nào khi nhiệt độ tăng ?
+ khi pha tạp chất , dùng tac nhân điện trở suất thay đổi như thế nào ?
+ electron và lỗ trống chuyển dời như thế nào so với cường độ điện trường ngoài ?
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
C
Tìm câu đúng
Trong chất bán dẫn, mật độ electron luôn bằng mật độ lỗ trống .
Nhiệt độ càng cao, bán dẫn dẫn ñieäncàng tốt.
Bán dẫn loại p tích điện dương vì mật độ lỗ trống lớn hơn mật độ electron.
Bán dẫn có điện trở xuất cao hơn kim loại, vì trong bán dẫn có 2 loại hạt tải điện trái dấu.
a)
b)
c)
d)
Bán Dẫn là vật liệu quan trọng quyết định sự phát triển công nghệ thông tin .
- Như vậy, bằng cách chọn loại tạp chất và nồng độ tạp chất pha vào bán dẫn , người ta có thể tạo ra bán dẫn thuộc loại mong muốn .
Vậy dựa trên những đặc điểm nào ? Và những linh kiện đó hoạt động ra sao ?
So sánh điện trở suất của bán dẫn gecmani tinh khiết, gecmani pha tạp gali 10-6% và gecmani pha tạp gali 10-3% ở nhiệt độ 300 K với nhau và với điện trở suất của các kim loại (khoảng 10-8 )
Chất bán dẫn
Ánh sáng , tác nhân
Điện trở suất tăng hay giảm khi có ánh sáng , tác nhân ?
Chất bán dẫn
Nhi?t độ T1
Nhi?t độ T2 > T1
- Điện trở suất thay đổi như thế nào khi nhiệt độ tăng ?
- Hãy nhận xét khi Nhi?t độ T2 > T1 thì dòng điện qua bán dẫn tăng hay giảm ?
- So sánh với điện trở suất của kim loại .?
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Chiều chuyển động của lỗ trống
Chiều chuyển động của electron