Bài 17. Dòng điện trong chất bán dẫn

Thpt mạc đĩnh chi
Bài 44 : Dòng điện trong chất bán dẫn


Dòng điện trong chất bán dẫn
Nêu bản chất của dòng điên
trong chân không?
So sánh bản chất dòng điện
trong chân không với
bản chất dòng điện
trong kim loại ?
1.Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết.
a. Đặc tính dẫn điện của bán dẫn tinh khiết.




*ĐN: Bán dẫn là những chất có điện trở suất (?) lớn hơn của kim loại nhưng nhỏ hơn của điện môi (?kl < ?bd < ?đm).
Ví dụ : Si,Ge ,As ,Các ô xít kim loại...


Đặc tính.
+ ở nhiệt độ thấp chất bán dẫn không dẫn điện (là một điện môi).
+ở nhiệt độ cao chất bán dẫn dẫn điện tốt.
Điện trở xuất của kim loại (?kl) và
điện trở xuất của điện môi (?đm )
có quan hệ gì với nhau?
Điện trở xuất của kim loại (?kl) phụ thuộc
như thế nào vào nhiệt độ ?
* Đồ thị:
b. Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết.
-Trong tinh thể mỗi nguyên tử Si liên kết với 4 nguyên tử Si gần nó nhất, bằng cách chung nhau từng cặp e- hoá trị.(liên kết này gọi là liên kết cộng hoá trị).

* Xét chất bán dẫn điển hình Silic (Si).
-Si là nguyên tố thuộc nhóm IV ? Tức là có 4 electron (e-) ở lớp ngoài cùng ? Liên kết yếu với hạt nhân.
Si thuộc nhóm mấy ?
Có mấy e- ở lớp ngoài cùng?
Trong tinh thể các nguyên tử Si liên
kết như thế nào với nhau?
- Sơ đồ cấu tạo:
* ë nhiÖt ®é thÊp,trong Silic nguyªn chÊt c¸c liªn kÕt nµy lµ rÊt bÒn v÷ng  Do ®ã c¸c e- bÞ rµng buéc chÆt chÏ víi m¹ng tinh thÓ.
 Trong tinh thÓ kh«ng cã ®iÖn tö tù do  B¸n dÉn kh«ng dÉn ®iÖn.
* ở nhiệt độ cao thì các nguyên tử Si dao động mạnh làm phá vỡ một số liên kết trong mạng tinh thể ? Giải phóng ra các e- tự do ? chất bán dẫn dẫn điện tốt.

+ Chỗ e- giải phóng lại xuất hiện một chỗ trống thiếu e- liên kết, gọi là lỗ trống,lỗ trống mang diện tích dương.

ở nhiệt độ thấp trong chất bán dẫn
có điện tử tự do không?
+ Điện tử tự do trong tinh thể gồm lỗ trống và e- tự do.

Chỗ e- giải phóng mang điện tích
dương hay âm?
Còn ở nhiệt độ cao thì sao?
Trong bán dẫn điện tử tự do gồm
những loại nào?
- Khi kh«ng cã ®iÖn tr­êng ngoµi (E = o).
+ C¸c e- tù do vµ lç trèng chuyÓn ®éng nhiÖt hçn lo¹n ,kh«ng cã chiÒu ­u tiªn Ch­a cã dßng diÖn

- Khi có điện trường ngoài (E ? 0).
+ Ngoài chuyển động nhiệt thì lực điện trường làm cho e- chuyển động ngược chiều điện trường còn lỗ trống chuyển động cùng chiều điện trường ? Trong bán dẫn xuất hiện dòng điện.

Vậy, ở nhiệt độ tương đối cao trong tinh thể bán dẫn xuất hiện đồng thời hai loại hạt mang điện tự do: e- và lỗ trống.
Khi không có điện trường ngoài (E=0) thì
các điện tử chuyển động như nào ?
Khi có điện trường ngoài (E?0) thì các
điện tử chuyển động ra sao ?
* KL: Bản chất dòng điện trong chất bán dẫn là sự chuyển rời có hướng đồng thời của các e- tự do và lỗ trống dưới tác dụng của điện trường.
Bản chất của dòng điện trong
chất bán dẫn là gì ?


2. Sù dÉn ®iÖn cña b¸n dÉn cã t¹p chÊt.
a. Bán dẫn điện tử ( bán dẫn loại n).
+ Nguyên tử As trong tinh thể tung ra (dùng) 4 e- để liên kết với 4 nguyên tử Si bên cạnh gần nó nhất. Còn 1 e- liên kết yếu với hạt nhân ? Rễ tách ra khỏi nguyên tử As ? trở thành e- tự do.

*Bán dẫn loại n là bán dẫn tinh khiết có lẫn một ít tạp chất Asen (As) .
? Trong bán dẫn loại n hạt mang điện cơ bản là e- còn lỗ trống là hạt mang điện không cơ bản.
+ As là nguyên tố thuộc nhóm V Có 5 e-ở lớp ngoài cùng các e- liên kết yếu với hạt nhân.
Giả sử ta pha vào tinh thể Si một lượng rất ít các nguyên tử As
Trong tinh thể nguyên tử As
liên kết như nào ?
Vậy bán dẫn loại n là gì?
Và trong bán dẫn loại n thì e- và lỗ trống
hạt nào là hạt mang điện cơ bản ?
* cÊu t¹o:
+ B là nguyên tử thuộc nhóm III ? có 3 e- ở lớp ngoài cùng.
+ Trong tinh thể Si nguyên tử B còn thiếu 1e- , do đó để liên kết với 4 nguyên tử Si gần nó nhất, nó mượn 1 e- ở liên kết gần đó.
*Vậy bán dẫn loại p là bán dẫn tinh khiết Si có lẫn một lượng rất nhỏ nguyên tử Bo (B).
? Trong bán dẫn loại p hạt mang điện cơ bản là lỗ trống, còn e- là hạt mang điện không cơ bản.

b. Bán dẫn lỗ trống (bán dẫn loại p).
Giả sử trong tinh thể Si có một lượng rất ít các nguyên tủ Bo (B)
Trong tinh thể nguyên tử Bo liên kết
như nào với nguyên tử Si ?
Vậy bán dẫn loại p là gì?
Với bán dẫn loại p thì hạt mang điện
cơ bản là e- hay lỗ trống ?
+cÊu t¹o:






e-
e-
e-
e-
e-
e-
e-
e-
e-
e-
e-
Bản chất dòng điện trong
chất bán dẫn là gì ?
* Lỗ trống là gì ?.
* Lỗ trống và ion dương giống
và khác nhau ở chỗ nào ?
hết