Bài 17. Dòng điện trong chất bán dẫn

ÔN LẠI BÀI CŨ
1.Dòng điện trong chân không là gì?

2.Ứng dụng phổ biến nhất của tia catôt là gì?
Dòng điện trong chất bán dẫn
Bài 17
I. CHẤT BÁN DẪN VÀ TÍNH CHẤT
Một số chất bán dẫn
I. CHẤT BÁN DẪN VÀ TÍNH CHẤT
Chất bán dẫn là chất có điện trở suất nằm trong khoảng trung gian giữa kim loại và chất điện môi.
Nhóm vật liệu bán dẫn tiêu biểu là gecmani và silic.
Những biểu hiện quan trọng đầu tiên của chất bán dẫn:
+ Ở nhiệt độ thấp, điện trở suất của chất bán dẫn siêu tinh khiết rất lớn. Khi nhiệt độ tăng nhiệt trở suất giảm nhanh, hệ số nhiệt điện trở có giá trị âm.



Chất bán dẫn tinh khiết
Tinh thể Silic đơn nguyên tử
+ Điện trở suất của chất bán dẫn giảm rất mạnh khi pha 1 ít tạp chất.
+ Điện trở suất của chất bán dẫn giảm đáng kể khi bị chiếu sáng hoặc bị tác dụng của các 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
Bán dẫn loại n
* Khi ta pha một lượng nhỏ chất có hoá trị 5 như Phospho (P) vào chất bán dẫn Si thì một nguyên tử P liên kết với 4 nguyên tử Si theo liên kết cộng hoá trị, nguyên tử Phospho chỉ có 4 điện tử tham gia liên kết và còn dư một điện tử và trở thành điện tử tự do => Chất bán dẫn lúc này trở thành thừa điện tử ( mang điện âm) và được gọi là bán dẫn N ( Negative : âm ).



Bán dẫn loại n là bán dẫn có hạt tải điện âm
Bán dẫn loại p
Ngược lại khi ta pha thêm một lượng nhỏ chất có hoá trị 3 như Indium (In) vào chất bán dẫn Si  thì 1  nguyên tử Indium sẽ liên kết với 4 nguyên tử Si theo liên kết cộng hoá trị và liên kết bị thiếu một điện tử  => trở thành lỗ trống ( mang điện dương)  và được gọi là chất bán dẫn P.



Chất bán dẫn P
Chất bán dẫn loại p là chất bán dẫn có hạt tải điện dương
2. Electron và lỗ trống
Chất bán dẫn có hai loại hạt tải điện là electron và lỗ trống.


Dòng diện trong bán dẫn là dòng các electron dẫn chuyển động ngược chiều với diện trường và dòng các lỗ trống chuyển đông cùng chiều điện trường.

Tinh thể Ge với liên kết cộng hóa trị bị phá vỡ
3.Tạp chất cho (đôno) và tạp chất nhận ( axepto).
Khi pha tạp chất là những nguyên tố có năm electron hóa tri vào trong tinh thể silic thì mỗi nguyên tử tạp chất này cho tinh thễ 1 electron dẫn. Ta gọi chúng là tạp chất cho hay đôno. Bán dẫn có pha đôno là bán dẫn loại n, hạt tải điện chủ yếu là electron.
Mạng tinh thể Ge có thêm tạp chất Sb hóa trị 5 (mạng tinh thể của gecmani loại N)
Đồ thị vùng năng lượng của bán dẫn Ge loại N
Chất bán dẫn loại N
Khi tạp chất là những nguyên tố có 3 electron hóa trị vào trong tinh thể silic thì mỗi nguyên tử tạp chasats này nhận 1 electron liên kết và sinh ra 1 lỗ trống, nên được gọi là tạp chất nhận hay axepto. Bán dẫn có pha axepto là bán dẫn loại p, hạt tải điện chủ yếu là các lỗ trống.
Mạng tinh thể gecmani với một nguyên tử In hóa trị 3
Mạng tinh thể gecmani với một nguyên tử In hóa trị 3
III. LỚP CHUYỂN TiẾP P- N

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 thễ bán dẫn.
1. Lớp nghèo
Ở lớp chuyển tiếp của p-n không có hoặc có rất ít các hạt tải điện, gọi là lớp nghèo. Ở lớp nghèo, về phía bán dẫn n có các ion đôno tích điện dương và về phía bán dẫn p có các ion axepto tích điện âm. Điện trở của lớp nghèo rất lớn.
p Lớp nghèo n
2. Dòng điện chạy qua lớp nghèo
Dòng điện chạy trong lớp nghèo chủ yếu từ p sang n. Ta gọi dòng diện từ p sang lớp nghèo là chiều thuận, chiều từ n sang p là chiều ngược.
Tiếp xúc P – N phân cực ngược và đồ thị dải năng lượng của nó
3. Hiện tượng phun tải điện
Khi dòng điện đi qua lớp chuyển tiếp p-n theo chiều thuận, các hạt tải diện đi vào lớp nghèo có thể đi tiếp sang miền đối diện. Đó sự phun tải điện.
iv. Điôt bán dẫn và mạch chỉnh lưu dùng điốt bán dẫn
Điôt bán dẫn thực chất là 1 lớp chuyển tiếp p-n. Nó chỉ cho dòng điện đi qua theo chiều từ p-n. Ta nói điôt bán dẫn có tính chỉnh lưu
Mối tiếp xúc P – N  => Cấu tạo của Diode
Ký hiệu và hình dáng của Điot bán dẫn.
Điôt bán dẫn được dùng để lắp mạch chỉnh lưu, biến điện xoay chiều thành điện 1 chiều
Điôt cầu trong mạch chỉnh lưu điện xoay chiều .
1 số loại điôt bán
Điôt phát quang led
Hình dáng cua Điôt zener