Bài 17. Dòng điện trong chất bán dẫn

Trường thpt chuyên hà giang



GV:Trịnh Thuý Thuần
Tổ: Vật lý
§23. DÒNG ĐIỆN TRONG BÁN DẪN
a/ B�n d?n di?n hình v� du?c d�ng ph? bi?n nh?t l� Silic.Bán dẫn là những chất có điện trở suất lớn hơn của kim loại nhưng nhỏ hơn đ.môi.
- Một số các bán dẫn hay gặp là Si, Ge, As, Te.
b/B�n d?n cĩ tính ch?t kh�c bi?t so v?i kimlo?i:
- Khi nhiệt độ tăng điện trở suất của kim loại tăng lên, còn điện trở suất của bán dẫn lại giảm đi.
?ở nhiệt độ thấp, bán dẫn có tính chất cách điện như điện môi còn ở nhiệt độ cao thì bán dẫn lại dẫn điện tốt.
1. Tớnh ch?t di?n c?a bỏn d?n
So sánh điện trở suất của chất bán dẫn và kim loại
2.Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết

Xét tinh thể Silic đơn nguyên tử
2) Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết:
Hãy quan sát các hình vẽ sau và rút ra nhận xét.
Mạng tinh thể Silic
b) Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết:

b) Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết:

2) Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết:

- Ở nhiệt độ thấp: các liên kết trong mạng tinh thể silic đều rất bền vững, trong bd dẫn không có hạt mang điện tự do và bán dẫn không dd
2) Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết:
-ë nhiÖt ®é t­¬ng ®èi cao , nhê dao ®éng nhiÖt cña c¸c nguyªn tö, mét sè ªlªctron thu thªm n¨ng l­îng vµ ®­îc gi¶i phãng khái c¸c liªn kÕt , trë thµnh ªlªctron tù do. §ång thêi khi mét ªlªctron bøt khái liªn kÕt th× mét lç trèng xuÊt hiÖn. Lç trèng mang ®iÖn tÝch nguyªn tè d­¬ng.
b) Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết:
- Lỗ trống bên trong mạng tinh thể có thể di chuyển từ chỗ này đến chỗ khác, giống như sự di chuyển của một điện tích dương.
- Nhiệt độ càng cao thì số electron và lỗ trống càng nhiều, vì vậy độ dẫn điện của bán dẫn tăng theo nhiệt độ.Với bán dẫn tinh khiết độ dẫn điện thường là nhỏ.
2) Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết:
- Khi chưa có tác dụng của điện trường: các electron tự do chuyển động hổn độn trong mạng tinh thể.
2) Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết:
- Khi có điện trường đặt vào tinh thể bán dẫn: electron chuyển động ngược chiều điện trường, còn lỗ trống chuyển động theo chiều điện trường, trong bán dẫn xuất hiện dòng điện.
Khi đặt điện trường ngoài thì các hạt tải điện chuyển động như thế nào?
2) Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết:
Kết luận: Dòng điện trong chất bán dẫn là dòng chuyển dời có hướng đồng thời của các electron tự do và lỗ trống dưới tác dụng của điện trường.
Như vậy, bản chất dòng điện trong chất bán dẫn là gì?
2) Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết:
ở bán dẫn tinh khiết số êlêctron và số lỗ trống bằng nhau
Nhiệt độ càng cao thì số êlêctron và lỗ trống càng nhiều. Do đó độ dẫn điện của bán dẫn tinh khiết tăng khi nhiệt độ tăng
2) Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết:
*ứng dụng:
+Chế tạo ra nhiệt điện trở bán dẫn
+ Chế tạo ra quang điện trở bán dẫn
3.Sự dẫn điện của bán dẫn có tạp chất
3/ Sự dẫn điện của bán dẫn có tạp chất:
Để tăng độ dẫn điện người ta pha thêm tạp chất vào bán dẫn.
Tuỳ theo loại tạp chất pha vào bán dẫn tinh khiết mà các bán dẫn được chia làm hai loại: bán dẫn loại n và bán dẫn loại p
Em hãy quan sát HV sau để rút ra nhận xét gì

Bán dẫn loại N
- Xét một bán dẫn silic có pha tạp chất asen (As) hoá trị V.
- Trong trường hợp này tạp chất As làm cho số electron tự do trong bán dẫn tăng lên rất nhiều.
Độ dẫn điện của bán dẫn có tạp chất lớn hơn độ dẫn điện của bán dẫn tinh khiết hàng vạn lần.
? Trong bán dẫn loại n hạt mang điện cơ bản là electron , hạt mang điện không cơ bản là lỗ trống
_________
_________
Hãy xem hình và rút ra nhận xét?
Bán dẫn loại P

Bán dẫn loại P
Xét một bán dẫn silic có pha một ít tạp chất Bo (B) hoá trị III.
Trong trường hợp này tạp chất Bo làm cho số lỗ trống ở trong bán dẫn tăng lên rất nhiều.
? Trong bán dẫn loại p hạt mang điện cơ bản là lỗ trống , hạt mang điện không cơ bản là electron
4- LỚP CHUYỂN TIẾP p-n
a/.Sù h×nh thµnh líp chuyÓn tiÕp p-n
- Khi cho hai lớp bán dẫn loại p và n tiếp xúc nhau thì có hiện tượng gì?
Khi đó electron và lỗ trống khu�ch tán từ mẫu p sang mẫu n và ngược lại. Và tại điểm tiếp xúc nhau, bên phía bán dẫn n có một lớp điện tích dương, bên phía bán dẫn p có một lớp điện tích âm. Khi đó, xuất hiện điện trường trong tăng dần làm cho dòng khuếch tán các hạt tải điện giảm dần và ổn định .
4. LỚP CHUYỂN TIẾP p-n
b.Dòng điện qua lớp chuyÓn tiÕp p-n.
-Có mấy cách nối nguồn vào mẫu bán dẫn?
-Khi đó trong mạch xuất hiện đại lượng nào?
Có nhận xét gì từ các thí nghiệm trên ?
Kết luận: Lớp chuyển tiếp p-n dẫn điện tốt theo một chiều từ p sang n.Lớp chuyển tiếp p-n có tính chất chỉnh lưu.
c/§Æc tuyÕn v«n-ampe cña líp chuyÓn tiÕp
- Baûn chaát cuûa doøng ñieän trong baùn daãn tinh khieát laø doøng chuyeån dôøi coù höôùng ñoàng thôøi cuûa caùc electron töï do vaø loã troáng döôùi taùc duïng cuûa ñieän tröôøng.
- Khi pha taïp chaát vaøo baùn daãn tinh khieát ta seõ ñöôïc baùn daãn loaïi n hoaëc baùn daãn loaïi p.
- Trong baùn daãn loaïi n haït mang ñieän cô baûn laø electron.
- Trong baùn daãn loaïi p haït mang ñieän cô baûn laø loã troáng.
CỦNG CỐ
Củng cố
Xin
chân thành cảm ơn!
BÀI HỌC KẾT THÚC
CHÚC THẦY CÔ VÀ CÁC EM VUI VẺ.