Bài 17. Dòng điện trong chất bán dẫn

Xin chào mừng các thầy cô
và các em học sinh!
Tiết32. Dòng điện trong chất bán dẫn
Giáo viên thực hiện : Lê Đắc Duẩn
Trường THPT Yên Dũng Số 3
Câu 1. Dòng điện là gì? Chiều của dòng điện được xác định như thế nào? Hãy nêu điều kiện để có dòng điện?
Định nghĩa: Dòng điện là dòng chuyển dời có hướng của các hạt mang điện.
Điều kiện: Phải có các hạt mang điện tự do và giữa hai đầu vật dẫn phải có một hiệu điện thế.
Kiểm tra bài cũ
Quy ước: Chiều dòng điện là chuyển dời có hướng của các điện tích dương.
Câu 2. Bản chất dòng điện trong kim loại?
Là dòng electron tự do chuyển dời có hướng.
Đây là hình ảnh một số linh kiện bán dẫn
Tiết32. Dòng điện trong chất bán dẫn
I. Chất bán dẫn và tính chất
1.Khái niệm.
Ví dụ : Si, Ge, As, Te.
2. Tính chất
-Điện trở suất : kl < bd < đm
-Điện trở suất của chất bán dẫn phụ thuộc vào nhịêt độ :
-Điện trở suất của bán dẫn phụ thuộc mạnh vào tạp chất
Nhiệt độ thấp bán dẫn tinh khiết có rất lớn.
Nhiệt độ cao bán dẫn tinh khiết có giảm..
- Điện trở suất của bán dẫncòn phụ thuộc vào các kích thích khác như : ánh sáng, tác nhân Iôn..
1015
1020
105
1010
100
10-10
10-5
Kim loại
Bán dẫn
Điên môi
( m)
Bán dẫn tinh khiết
Kim loại
T
Sơ đồ điện trở suất
Đồ thị (T)
O
Tiết32. Dòng điện trong chất bán dẫn
I. Chất bán dẫn và tính chất
II.Hạt tải điện trong bán dẫn.Bán dẫn loại n và bán dẫn loại p
1.Bán dẫn tinh khiết; Bán dẫn loại n; Bán dẫn loại p
a.Bán dẫn tinh khiết.
Silic (Si) có số thứ tự 14- 1s22s22p63s23p2
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Mô hình mạng tinh thể Silic
Ở nhiệt độ thấp, các electron hóa trị gắn bó chặt chẽ với các nguyên tử ở nút mạng.
=> Không có các electron tự do
Khi ở nhiệt độ thấp.
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Khi nhiệt độ tăng cao
Câu hỏi : Có nhận xét gì về các hạt tải điện trong bán dẫn ở nhiệt độ cao?
Câu hỏi : Có nhận xét gì về số lỗ trống và số elêctron trong bán dẫn tinh khiết?
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.
Tiết32. Dòng điện trong chất bán dẫn
I. Chất bán dẫn và tính chất
T
1.Bán dẫn tinh khiết; Bán dẫn loại n; Bán dẫn loại p
II.Hạt tải điện trong bán dẫn.Bán dẫn loại n và bán dẫn loại p
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
b)Bán dẫn loại n
T
Tiết32. Dòng điện trong chất bán dẫn
I. Chất bán dẫn và tính chất
II.Hạt tải điện trong bán dẫn.Bán dẫn loại n và bán dẫn loại p
1.Bán dẫn tinh khiết; Bán dẫn loại n; Bán dẫn loại p
b)Bán dẫn loại n.
Mô hình mạng tinh thể bán dẫn có tạp chất P:
P
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
+
T
Electron dư thừa dễ dàng tách ra khỏi nguyên tử
Tiết32. Dòng điện trong chất bán dẫn
I. Chất bán dẫn và tính chất
II.Hạt tải điện trong bán dẫn.Bán dẫn loại n và bán dẫn loại p
1.Bán dẫn tinh khiết; Bán dẫn loại n; Bán dẫn loại p
-Trong bán dẫn loại n hạt mang điện chủ yếu là elêctron.
-Trong bán dẫn loại n trên thì P (tạp chất ) là chất cho elêctron gọi là đôno
b)Bán dẫn loại n.
Tiết32. Dòng điện trong chất bán dẫn
I. Chất bán dẫn và tính chất
II.Hạt tải điện trong bán dẫn.Bán dẫn loại n và bán dẫn loại p
1.Bán dẫn tinh khiết; Bán dẫn loại n; Bán dẫn loại p
Giả sử trong mạng tinh thể Silic có lẫn một nguyên tử Bo (B).
B:1s22s22p63s23p1
Si
B
c) Bán dẫn loại p
Lỗ trống tạo nên do nguyên tử Bo thiếu 1 electron liên kết với 1 nguyên tử Silic lân cận
Tiết32. Dòng điện trong chất bán dẫn
I. Chất bán dẫn và tính chất
II.Hạt tải điện trong bán dẫn.Bán dẫn loại n và bán dẫn loại p
1.Bán dẫn tinh khiết; Bán dẫn loại n; Bán dẫn loại p
c) Bán dẫn loại p
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.
Tiết32. Dòng điện trong chất bán dẫn
I. Chất bán dẫn và tính chất
II.Hạt tải điện trong bán dẫn.Bán dẫn loại n và bán dẫn loại p
1.Bán dẫn tinh khiết; Bán dẫn loại n; Bán dẫn loại p
c) Bán dẫn loại p
T
-Trong bán dẫn loại p thì hạt mang điện chủ yếu là lỗ trống.
-Trong bán dẫn loại p trên thì B (tạp chất ) là chất nhận elêctron gọi là axepto
Tiết32. Dòng điện trong chất bán dẫn
I. Chất bán dẫn và tính chất
II.Hạt tải điện trong bán dẫn.Bán dẫn loại n và bán dẫn loại p
2. Hạt tải điện trong chất bán dẫn. Bản chất của dòng điện trong bán dẫn.
-Hạt tải điện trong bán dẫn là elêctron và lỗ trống.Elêctron thì mang điện âm,lỗ trống thì mang điện dương.

Vậy bản chất của dòng điện trong bán dẫn là gì?
Tiết32. Dòng điện trong chất bán dẫn
I. Chất bán dẫn và tính chất
.IIHạt tải điện trong bán dẫn.Bán dẫn loại n và bán dẫn loại p
2. Hạt tải điện trong chất bán dẫn. Bản chất của dòng điện trong bán dẫn.
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
E
Tiết32. Dòng điện trong chất bán dẫn
I. Chất bán dẫn và tính chất
II.Hạt tải điện trong bán dẫn.Bán dẫn loại n và bán dẫn loại p
T
2. Hạt tải điện trong chất bán dẫn. Bản chất của dòng điện trong bán dẫn.
-Hạt tải điện trong bán dẫn là elêctron và lỗ trống.Elêctron thì mang điện âm,lỗ trống thì mang điện dương.
-Dòng điện trong chất bán dẫn là dòng các elêctron dẫn chuyển động ngược chiều điện trường và dòng các lỗ trống chuyển động cùng chiều điện trường.
Tiết32. Dòng điện trong chất bán dẫn
I. Chất bán dẫn và tính chất
II.Hạt tải điện trong bán dẫn.Bán dẫn loại n và bán dẫn loại p
III. Lớp chuyển tiếp p - n
n
p
+
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
-
-
1. Khái niệm về lớp chuyển tiếp p -n; lớp nghèo
-Kn (SGK).
-ở lớp chuyển tiếp p-n hình thành 1 lớp không có hạt tải điện gọi là lớp nghèo.
Et
Tiết32. Dòng điện trong chất bán dẫn
I. Chất bán dẫn và tính chất
II.Hạt tải điện trong bán dẫn.Bán dẫn loại n và bán dẫn loại p
 Trường hợp 1: cực dương nối với bán dẫn p, cực âm nối với bán dẫn n.
n
p
(+)
( - )
Et
En
Ith
- Trường hợp này dòng điện chạy qua lớp nghèo có chiều từ p sang n lớn gọi là dòng điện thuận.
-Hiện tượng phun hạt tải điện từ miền này sang miền khác.
III. Lớp chuyển tiếp p - n
2) Dòng điện qua lớp nghèo.
Tiết32. Dòng điện trong chất bán dẫn
I. Chất bán dẫn và tính chất
II.Hạt tải điện trong bán dẫn.Bán dẫn loại n và bán dẫn loại p
 Trường hợp 2: cực dương nối với bán dẫn n, cực âm nối với bán dẫn p.
n
p
( - )
(+)
Et
En
- Trường hợp này không có dòng điện chạy qua lớp nghèo (chiều từ n sang p) gọi là chiều ngược
-Kết luận: Dòng điện chỉ chạy theo một chiều qua lớp nghèo có chiều từ p sang n.
2) Dòng điện qua lớp nghèo
III. Lớp chuyển tiếp p - n
Tiết32. Dòng điện trong chất bán dẫn
I. Chất bán dẫn và tính chất
II.Hạt tải điện trong bán dẫn.Bán dẫn loại n và bán dẫn loại p
III. Lớp chuyển tiếp p - n
IV.Củng cố
Câu 1:
Tìm câu đúng:
Trong chất bán dẫn, mật độ electron luôn bằng mật độ lỗ trống .
Nhiệt độ càng cao, bán dẫn dẫn nhiệt càng tốt.
Bán dẫn loại p tích điện dương vì mật độ lỗ trống lớn hơn mật độ electron.
Bán dẫn có điện trở suất cao hơn kim loại, vì trong bán dẫn có 2 loại hạt tải điện trái dấu.
a)
b)
c)
d)
Tiết32. Dòng điện trong chất bán dẫn
I. Chất bán dẫn và tính chất
II.Hạt tải điện trong bán dẫn.Bán dẫn loại n và bán dẫn loại p
III. Lớp chuyển tiếp p - n
IV.Củng cố
Câu 2:
Nhận xét nào sau đây không đúng về lớp tiếp xúc p – n ?
là chỗ tiếp xúc bán dẫn loại p và bán dẫn loại n.
lớp tiếp xúc cho dòng điện dễ dàng đi qua theo chiều từ bán dẫn n sang bán dẫn p.
.
lớp tiếp xúc này có điện trở lớn hơn so với lân cận.
a )
b)
c)
d)
lớp tiếp xúc cho dòng điện đi qua dễ dàng theo chiều từ bán dẫn p sang bán dẫn n.
Cảm ơn các thầy cô
và các em học sinh!