Bài 17. Dòng điện trong chất bán dẫn

DÒNG ĐIỆN TRONG BÁN DẪN


1) Bán dẫn- Đặc tính dẫn điện của bán dẫn.
2) Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết.
3) Sự dẫn điện của bán dẫn có tạp chất.
1)Bán dẫn- Đặc tính dẫn điện của bán dẫn:
a/ Bán dẫn là gì?


Bán dẫn là những chất có điện trở suất lớn hơn của kim loại nhưng nhỏ hơn của điện môi.
Ví dụ: Si, Ge, As…; các oxit kim loại, các selenua, sunfua và telurua của kim loại.

1)Bán dẫn- Đặc tính dẫn điện của bán dẫn:
b/ Đặc tính dẫn điện của bán dẫn:

*So với Cu, Si có:
-rất ít hạt tải điện.
-điện trở suất lớn hơn nhiều.
-hệ số nhiệt của điện trở suất vừa lớn, vừa âm.

*Nghĩa là, mặc dù điện trở suất của Cu tăng theo nhiệt độ, điện trở suất của Si lại giảm theo nhiệt độ.


Tính chất Cu Si

Lọai vật liệu Kim loại Chất bán dẫn

Nồng độ hạt 9.1028 m -3 1.1016 m-3
tải điện

Điện trở suất 2.10-8 Wm 3.103 Wm

Hệ số nhiệt
của điện trở + 4.10-3 K-1 - 70.10-3 K-1 suất













1)Bán dẫn- Đặc tính dẫn điện của bán dẫn:
b/ Đặc tính dẫn điện của bán dẫn:


r - Ở nhiệt độ thấp,
điện trở suất bán dẫn tăng
bán dẫn có tính cách điện như điện môi.

- Ở nhiệt độ cao,
điện trở suất bán dẫn giảm
bán dẫn dẫn điện tốt.

T


2) Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết:

* Xét tinh thể Silic (Si) là một bán dẫn điển hình:

- Trong mạng tinh thể, các nguyên tử Si liên kết cộng hóa trị.

- Ở nhiệt độ thấp,
các liên kết này rất bền vững
không có electron tự do
tinh thể Si không dẫn điện.





2) Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết:
- Ở nhiệt độ tương đối cao, các nguyên tử Si dao động mạnh
1 số electron được giải phóng thành electron tự do.
Nhiệt độ càng cao thì số electron càng tăng.
Khi electron được giải phóng thì đồng thời xuất hiện 1 lỗ trống mang điện tích dương, có thể di chuyển trong mạng tinh thể.
*Kết quả trong mạng tinh thể xuất hiện đồng thời 2 loại hạt mang điện tự do:
electron và lỗ trống
2) Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết:


- Khi không có điện trường,
các electron và lỗ trống chuyển động nhiệt hỗn loạn
không có dòng điện trong bán dẫn.
2) Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết:


- Khi có điện trường ngoài,
các electron chuyển động ngược chiều điện trường,
các lỗ trống chuyển động cùng chiều điện trường
xuất hiện dòng điện trong bán dẫn.
2) Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết:


* Vậy: Dòng điện trong bán dẫn tinh khiết là
dòng chuyển dời có hướng đồng thời của các electron tự do và lỗ trống dưới tác dụng của điện trường.

3) Sự dẫn điện của bán dẫn có tạp chất:
a/ Bán dẫn loại n (bán dẫn điện tử)
- Pha 1 ít nguyên tử Asen (As) vào bán dẫn Si. Nguyên tử As có 5 electron hóa trị: 4 e của As liên kết với 4 nguyên tử Si, e thứ 5 liên kết yếu với hạt nhân As, dễ trở thành e tự do.
Tăng số nguyên tử tạp chất As thì số e càng tăng
độ dẫn điện của bán dẫn tạp chất >> độ dẫn điện của bán dẫn tinh khiết.
3) Sự dẫn điện của bán dẫn có tạp chất:
a/ Bán dẫn loại n (bán dẫn điện tử)

* Kết luận:
Trong bán dẫn loại n,
- hạt mang điện cơ bản là
electron,
- hạt mang điện không cơ bản là
lỗ trống.
3) Sự dẫn điện của bán dẫn có tạp chất:
b/ Bán dẫn loại p (bán dẫn lỗ trống)
- Pha 1 ít nguyên tử Bo (B) vào bán dẫn Si. Nguyên tử B có 3 electron hóa trị; để tạo 4 liên kết cộng hóa trị với 4 nguyên tử Si xung quanh, nguyên tử B dễ dàng nhận 1 e ở một mối liên kết đầy đủ gần đó, dẫn đến xuất hiện lỗ trống.
- Tăng số nguyên tử tạp chất B thì số lỗ trống tăng lên
độ dẫn điện của bán dẫn tạp chât >> độ dẫn điện của bán dẫn tinh khiết.



3) Sự dẫn điện của bán dẫn có tạp chất:
a/ Bán dẫn loại p (bán dẫn lỗ trống)

* Kết luận:
Trong bán dẫn loại p,
- hạt mang điện cơ bản là
lỗ trống,
- hạt mang điện không cơ bản là
electron.
DÒNG ĐIỆN TRONG BÁN DẪN


1) Bán dẫn- Đặc tính dẫn điện của bán dẫn.
2) Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết.
3) Sự dẫn điện của bán dẫn có tạp chất.