Bài 17. Dòng điện trong chất bán dẫn

Bài 17: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN.
III. Lớp Chuyển Tiếp p - n
1. Lớp nghèo
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 thể bán dẫn.
p n
lớp chuyển tiếp p - n
lớp không có hạt tải điện, gọi là lớp nghèo (điện trở rất lớn)
lỗ trống êlectron
ion đôno tích điện dương
ion axepto tích điện âm
Ở lớp chuyển tiếp p - n , có một lớp không có hạt tải điện gọi là lớp nghèo. Điện trở lớp nghèo rất lớn, phía n tích điện dương và phía p tích điện âm.
(SGK)
Vì sao ở hai bên lớp nghèo lại có các ion dương và ion âm ?
Vì êlectron tự do và lỗ trống ở hai bên lớp nghèo đã liên kết khi gặp nhau và biến mất từng cặp.
(Tiết 2)
(tt)
Bài 17: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN.
III. Lớp Chuyển Tiếp p - n
2. Dòng điện chạy qua lớp nghèo
p
n
-
+
Khi chưa đặt điện trường vào bán dẫn
êlectron và lỗ trống chuyển động nhiệt hỗn loạn, không qua lớp nghèo, không tạo dòng điện
Khi đặt điện trường vào bán dẫn có chiều hướng từ p sang n
êlectron chuyển động qua lớp nghèo ngược chiều điện trường, lỗ trống chuyển động qua lớp nghèo cùng chiều điện trường, tạo dòng điện qua lớp nghèo từ p sang n: chiều thuận
I (thuận)
p
n
(tt)
Bài 17: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN.
III. Lớp Chuyển Tiếp p - n
2. Dòng điện chạy qua lớp nghèo
p
n
-
+
I (thuận)
p
n
-
+
I 0 (ngược)
Khi đảo chiều điện trường: từ n sang p (Upn < 0)
Hạt tải điện không đến lớp nghèo (điện trở lớn), số hạt tải điện qua lớp tiếp xúc không đáng kể, dòng điện từ n sang p xấp xỉ 0: chiều ngược
Dòng điện qua lớp chuyển tiếp p - n chạy theo chiều nào ?
(tt)
Bài 17: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN.
III. Lớp Chuyển Tiếp p - n
2. Dòng điện chạy qua lớp nghèo
Đặc tuyến vôn - ampe của điôt bán dẫn
Dòng điện chỉ chạy qua được lớp chuyển tiếp p - n theo chiều từ p sang n.
(SGK, vẽ đồ thị)
3. Hiện tượng phun hạt tải điện
Khi dòng điện chạy qua lớp chuyển tiếp p - n theo chiều thuận, các hạt tải điện khi vào lớp nghèo có thể đi tiếp sang miền đối diện, ta nói có hiện tượng phun hạt tải điện từ miền này sang miền khác.
(SGK)
Bán dẫn có lớp chuyển tiếp p - n được dùng để làm gì ?
(tt)
Bài 17: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN.
III. Lớp Chuyển Tiếp p - n
IV. Điôt Bán Dẫn Và Mạch Chỉnh Lưu Dùng Điôt Bán Dẫn
* Điôt bán dẫn là một lớp chuyển tiếp p - n
Kí hiệu :
p
n
Khi nối điôt vào mạch điện thì dòng điện qua điôt chỉ đi được một chiều.
Điôt được dùng để làm gì ?
* Công dụng: Dùng để lắp mạch chỉnh lưu (biến dòng điện xoay chiều thành một chiều)
(SGK)
Chúng ta cùng xem thí nghiệm ảo về mạch chỉnh lưu:
Ngoài điôt bán dẫn, lớp chuyển tiếp p - n còn được dùng chế tạo tranzito. Chúng ta tìm hiểu về tranzito.
+
-
(tt)
Bài 17: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN.
IV. Điôt Bán Dẫn Và Mạch Chỉnh Lưu Dùng Điôt Bán Dẫn
V. Tranzito Lưỡng Cực n - p - n . Cấu Tạo Và Nguyên Lý Hoạt Động
1. Hiệu ứng tranzito
0V
1V
10V
Xét một tinh thể bán dẫn có:
Đặt điện thế vào các cực : VE = 0 < VB << VC = 10V
a) Giả sử miền p rất dày, n1 và n2 cách xa nhau:
- Một miền p và hai miền n
- Mật độ êlectron ở n rất lớn so với mật độ lỗ trống ở p
- Lớp chuyển tiếp p - n2 phân cực thuận
- Lớp chuyển tiếp n1 - p phân cực ngược
(tt)
Bài 17: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN.
V. Tranzito Lưỡng Cực n - p - n . Cấu Tạo Và Nguyên Lý Hoạt Động
1. Hiệu ứng tranzito
0V
1V
10V
a) Giả sử miền p rất dày, n1 và n2 cách xa nhau:
Lớp chuyển tiếp n1 - p phân cực ngược:
1V
10V
+ Đồng thời lỗ trống ở p di chuyển ra xa lớp chuyển tiếp tạo nên điện trở RCB rất lớn. (miền nghèo)
Miền nghèo
Lớp chuyển tiếp p - n2 phân cực thuận:
+ Dòng chủ yếu là dòng êlectron được phun từ n2 sang p rồi về cực B tạo ra một dòng điện , các êlectron này không đến được lớp chuyển tiếp p - n1 nên RCB không đổi.
0V
E�lectron từ n2 phun vào p
+ Hạt tải điện qua lớp chuyển tiếp rất ít (êlectron từ p sang n1 và lỗ trống từ n1 sang p), tạo nên dòng điện rất nhỏ.
IE
Điện trường giữa C và B làm lỗ trống ở miền này di chuyển theo chiều nào ?
Theo chiều từ C sang B
Bài 17: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN.
V. Tranzito Lưỡng Cực n - p - n . Cấu Tạo Và Nguyên Lý Hoạt Động
1. Hiệu ứng tranzito
* Lớp chuyển tiếp p - n2 phân cực thuận
* Lớp chuyển tiếp n1 - p phân cực ngược
a) Khi miền p rất dày, n1 và n2 cách xa nhau:
- Sự phân cực ngược tạo nên điện trở RCB rất lớn
- Sự phân cực thuận tạo nên dòng điện chạy từ B sang E. Dòng điện này không làm thay đổi điện trở RCB. Ta nói không có hiệu ứng tranzito.
(SGK + vẽ hình 17.8)
Bài 17: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN.
V. Tranzito Lưỡng Cực n - p - n . Cấu Tạo Và Nguyên Lý Hoạt Động
1. Hiệu ứng tranzito
b) Giả sử miền p rất mỏng, n1 rất gần n2
Do p rất mỏng nên phần lớn các êlectron từ n2 phun sang p có thể tới lớp chuyển tiếp n1 - p rồi đến cực C, làm thay đổi RCB
-e
Điện trở RCB giảm hay tăng ?
Điện trở RCB giảm rất nhiều (do các êlectron chạy đến lớp n1 - p). Ta gọi là hiệu ứng tranzito
Hiệu ứng tranzito là gì ?
1V
10V
Đặt (hệ số khuếch đại dòng). Vậy nếu đưa tín hiệu nhỏ
vào E-B thì sẽ thu được tín hiệu lớn ở E-C.
Bài 17: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN.
V. Tranzito Lưỡng Cực n - p - n . Cấu Tạo Và Nguyên Lý Hoạt Động
1. Hiệu ứng tranzito
a) Khi miền p rất mỏng, n1 rất gần n2 :
* Hiệu ứng dòng điện chạy từ B sang E làm thay đổi điện trở RCB gọi là hiệu ứng tranzito
* IB << IC và IC IE : Dòng IB nhỏ sinh ra dòng IC lớn chứng tỏ có sự khuếch đại dòng điện.
(SGK)
Tranzito có thể khuếch đại dòng điện. Vậy tranzito có cấu tạo như thế nào ?
-e
IB
IE
IC
Phần lớn dòng êlectron chạy đến cực C tạo thành dòng điện IC.
Chỉ có một phần nhỏ êlectron chạy đến cực bazơ tạo thành dòng điện IB.
Dòng IB và dòng IC tạo thành dòng IE.
Bài 17: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN.
V. Tranzito Lưỡng Cực n - p - n . Cấu Tạo Và Nguyên Lý Hoạt Động
2. Tranzito lưỡng cực n - p - n
* Cấu tạo: Tinh thể bán dẫn được pha tạp để tạo ra một miền p rất mỏng kẹp giữa hai miền n1 và n2 gọi là tranzito lưỡng cực n - p - n . (vẽ hình 17.9 a)
* Kí hiệu:
* Tranzito có ba cực:
- Cực góp (cực colectơ), kí hiệu C
- Cực gốc (cực bazơ), kí hiệu B
- Cực phát (cực êmitơ), kí hiệu E
Mô hình
Cấu trúc thực
Tranzito có mấy cực ?
(SGK)
Tranzito có cấu tạo như thế nào ?
Bán dẫn pha tạp có miền n mỏng kẹp giữa hai miền p có thể là tranzito không ?
Đó là tranzito p - n - p có hiệu ứng dòng điện làm thay đổi RCB là dòng lỗ trống.
p - n - p n - p - n
Bài 17: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN.
V. Tranzito Lưỡng Cực n - p - n . Cấu Tạo Và Nguyên Lý Hoạt Động
2. Tranzito lưỡng cực n - p - n
* Cấu tạo:
* Kí hiệu:
* Tranzito có ba cực:
* Ứng dụng:
Tranzito có khả năng khuếch đại tín hiệu điện nên được dùng để lắp các mạch khuếch đại và khóa điện tử.
Do khả năng khuếch đại tín hiệu điện nên Tranzito là linh kiện chủ lực dẫn đến sự bùng nổ công nghệ thông tin.
(SGK)
Dùng để lắp trong các mạch khuếch đại
(Hết bài học)
Tranzito dùng trong vi mạch điện tử:
Tranzito dùng khuếch đại tín hiệu điều khiển giao thông:
Tranzito dùng trong mạch điện tử của máy chiếu phim, camera, đàn điện, đầu đĩa DVD, rôbôt, .
Bài 17: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN.
V. Tranzito LưỡngCực n - p - n.CấuTạo Và NguyênLý Hoạt Động
(Tóm tắt kiến thức)
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 thể bán dẫn.
* Dòng điện chỉ chạy qua được lớp chuyển tiếp p - n theo chiều từ p sang n.
* Lớp chuyển tiếp p - n được dùng làm điôt bán dẫn và tranzito.
Định nghĩa
Tính dẫn điện
Ứng dụng
IV. Điôt Bán Dẫn Và Mạch Chỉnh Lưu Dùng Điôt Bán Dẫn
* Điôt bán dẫn là một lớp chuyển tiếp p - n.
* Dùng để chỉnh lưu dòng điện xoay chiều thành một chiều.
* Tinh thể bán dẫn được pha tạp để tạo ra một miền p rất mỏng kẹp giữa hai miền n1 và n2 gọi là tranzito lưỡng cực n - p - n .
* Tranzito có khả năng khuếch đại tín hiệu điện, được dùng để lắp mạch khuếch đại và khóa điện tử.
CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM:
1. Em hãy chọn câu đúng nhất.

Điôt bán dẫn dùng để
?
?
Đúng
C. chỉnh lưu dòng điện xoay chiều.
A. dẫn điện.
B. khuếch đại tín hiệu dòng điện.
D. chỉnh lưu dòng điện.
CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM :
2. Phát biểu nào dưới đây về tranzito là chính xác ?
Đúng
D. Trong tranzito n - p - n , bao giờ mật độ hạt tải điện miền êmitơ cũng cao hơn miền bazơ.
A. Một lớp bán dẫn loại p kẹp giữa hai lớp bán dẫn loại n là tranzito n - p - n .
B. Một lớp bán dẫn loại n mỏng kẹp giữa hai lớp bán dẫn loại p không thể xem là tranzito.
C. Một lớp bán dẫn loại p mỏng kẹp giữa hai lớp bán dẫn loại n luôn có khả năng khuếch đại.
Các em về nhà làm bài tập và chuẩn bị cho tiết học sau :
* Bài tập: (tham khảo mục "Em có biết")
1/ Làm thế nào để khuếch đại những tín hiệu điện rất yếu thành tín hiệu điện mạnh ?
2/ Bộ khuếch đại thuật toán là gì ?
Bài 17: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN.
* Chuẩn bị:
- Đọc kỹ nội dung bài thực hành (bài 18) để hiểu: Cơ sở lý thuyết, cách sử dụng nguồn điện, cách sử dụng đồng hồ đo điện đa năng.
- Viết sẵn mẫu "Báo cáo thí nghiệm".
XIN TRÂN TRỌNG CẢM ƠN

Quý Thầy Cô
Đã Đến Với Lớp Học
Mến Chào Các Em