Bài 17. Dòng điện trong chất bán dẫn

Kính chào
thầy cô đến tham dự
Kiểm tra kiến thức cũ
Nêu cấu tạo nguyên tử về phương diện điện.
Nguyên tử có cấu tạo gồm một hạt nhân mang điện dương ở trung tâm và các êlectron mang điện âm chuyển động xung quanh.
Hạt nhân cấu tạo gồm nơtron không mang điện và prôton mang điện dương.
2) Thuyết êlectron là gì ?
Thuyết êlectron là thuyết dựa vào sự cư trú và di chuyển của các êlectron để giải thích các hiện tượng điện và các tính chất điện của các vật.
Để trả lời được câu hỏi này và có thêm kiến thức, mời các em cùng tìm hiểu "dòng điện trong chất bán dẫn".
Ngày nay, ta hay nói đến sự bùng nổ của công nghệ thông tin.
Vậy sự bùng nổ này bắt nguồn từ đâu?
Máy chấm công trong các công ty
Ti-vi
Bảng báo điện tư`
Máy phát vô tuyến
Mạch khuếch đại
Mạch ra-đi-ô thu sóng
IC trong mạch in
"Bo " mạch in điện tư`
Phát sóng truyền hình
Ampli và loa
Sách điện tử
Máy ATM
Máy photocoppy
Hệ thống bưu chính viễn thông
I. Chất Bán Dẫn Và Tính Chất
Bài 17: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN.
II. Hạt Tải Điện Trong Chất Bán Dẫn. Bán Dẫn Loại n Và Bán Dẫn Loại p
III. Lớp Chuyển Tiếp p - n
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
Nội dung chính của bài học:
Tiết 1
Tiết 2
I. Chất Bán Dẫn Và Tính Chất
Bài 17: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN.
Em hãy dựa vào sách giáo khoa để trả lời các câu hỏi sau:
1/ Chất tiêu biểu trong nhóm vật liệu không phải là kim loại hoặc điện môi là chất nào ?
Gemani và silic. Nhóm vật liệu này gọi là chất bán dẫn
Chất bán dẫn là một nhóm vật liệu mà tiêu biểu là gemani và silic. (SGK)
Giá trị điện trở suất của chất bán dẫn nằm trung gian giữa điện trở suất của kim loại và điện trở suất của điện môi. (SGK)
Để phân biệt được chất bán dẫn ta dựa vào hai tính chất đặc thù của bán dẫn: Sự phụ thuộc của điện trở suất
2/ So sánh giá trị điện trở suất của chất bán dẫn với điện trở suất của kim loại và điện trở suất của điện môi ?
Tuy nhiên không phải mọi chất có điện trở suất trung gian như vậy đều là chất bán dẫn.
3/ Điện trở suất của chất bán dẫn phụ thuộc vào nhiệt độ như thế nào ?
1/ Ở nhiệt độ thấp, điện trở suất của chất bán dẫn siêu tinh khiết khá lớn. Khi nhiệt độ tăng, điện trở suất giảm nhanh, hệ số nhiệt điện trở có giá trị âm. Gọi là sự dẫn điện riêng.(SGK)
Chất bán dẫn là gì ?
I. Chất Bán Dẫn Và Tính Chất
Bài 17: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN.
Chất bán dẫn: Tiêu biểu là gemani và silic.

1/


Hệ số nhiệt điện trở
4/ Em hãy so sánh sự phụ thuộc của điện trở suất vào nhiệt độ ở chất bán dẫn siêu tinh khiết và kim loại ?
5/ Ngoài yếu tố nhiệt độ, điện trở suất của chất bán dẫn còn phụ thuộc yếu tố nào ?
2/ Điện trở suất của chất bán dẫn phụ thuộc mạnh vào tạp chất: Lượng tạp chất nhỏ sẽ làm điện trở suất giảm nhiều lần. Ta gọi là sự dẫn điện tạp chất. (SGK)
I. Chất Bán Dẫn Và Tính Chất
Bài 17: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN.
Chất bán dẫn: Tiêu biểu là gemani và silic.

1/


Hệ số nhiệt điện trở
2/ Bán dẫn có một ít tạp chất giảm nhiều sự dẫn điện tạp chất.
6/ Ngoài hai tính chất đặc thù là giảm mạnh theo nhiệt độ và tạp chất thì điện trở suất của chất bán dẫn còn phụ thuộc vào yếu tố nào ?
3/ Điện trở suất của chất bán dẫn cũng giảm đáng kể khi nó bị chiếu sáng hoặc bị tác dụng của các tác nhân ion hóa khác. (SGK)
I. Chất Bán Dẫn Và Tính Chất
Bài 17: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN.
Chất bán dẫn: Tiêu biểu là gemani và silic.

1/


Hệ số nhiệt điện trở
2/ Bán dẫn có một ít tạp chất giảm nhiều sự dẫn điện tạp chất.
3/ Khi chất bán dẫn bị tác nhân ion hóa (chiếu sáng) giảm đáng kể.
I. Chất Bán Dẫn Và Tính Chất
Bài 17: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN.
Theo thuyết êlectron thì giải thích hiện tượng điện phải dựa vào sự cư trú và di chuyển của êlectron.
Vì vậy để hiểu tính chất điện của chất bán dẫn, ta cần biết hạt tải điện trong chất bán dẫn mang điện tích gì.
I. Chất Bán Dẫn Và Tính Chất
Bài 17: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN.
Si (pha tạp Sb)
Si (pha tạp P)
Si (pha tạp As)
Si (pha tạp B)
Si (pha tạp Al)
Si (pha tạp Ga)
Si
II. Hạt Tải Điện Trong Chất Bán Dẫn. Bán Dẫn Loại n Và Bán Dẫn Loại p
Bán dẫn tinh khiết
Bán dẫn tạp chất (nồng độ 10-3 % đến 10-6 %): (Kết quả khảo sát hạt tải điện từ thực nghiệm)
Hạt tải điện âm rất nhiều
BDẫn loại n
BDẫn loại p
Hạt tải điện dương rất nhiều
7/ Bán dẫn tạp chất có mấy loại và hạt tải điện trong mỗi loại mang điện tích gì ?
I. Chất Bán Dẫn Và Tính Chất
Bài 17: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN.
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 tạp chất có hai loại:
- Bán dẫn loại n: hạt tải điện trong đó mang điện âm (Si pha tạp As)
- Bán dẫn loại p: hạt tải điện trong đó mang điện dương (Si pha tạp B)
(SGK)
Bây giờ chúng ta tìm hiểu xem hạt tải điện âm và dương đó là hạt gì.
Ta tìm hiểu trên mẫu bán dẫn Silic tạp chất
Bài 17: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN.
II. Hạt Tải Điện Trong Chất Bán Dẫn. Bán Dẫn Loại n Và Bán Dẫn Loại p
Mỗi nguyên tử Silic có 4 êlectron hóa trị. Để bền vững thì mỗi nguyên tử Silic liên kết đủ với mấy nguyên tử Silic lân cận ?
Các êlectron này bị liên kết nên không dẫn điện được
Khi 1 êlectron bứt khỏi liên kết, được tự do, trở nên hạt tải điện âm gọi là êlectron dẫn (êlectron)
Chỗ liên kết đứt thiếu 1 êlectron nên mang điện dương.
Khi 1 êlectron từ liên kết khác chạy đến thì liên kết đứt di chuyển ngược lại.
4 nguyên tử silic
Bài 17: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN.
II. Hạt Tải Điện Trong Chất Bán Dẫn. Bán Dẫn Loại n Và Bán Dẫn Loại p
Khi 1 êlectron bứt khỏi liên kết, được tự do, trở nên hạt tải điện âm gọi là êlectron dẫn (êlectron)
Chuyển động này xem như 1 điện tích dương di chuyển theo chiều ngược hay 1 hạt tải điện dương gọi là lỗ trống
Khi 1 êlectron từ liên kết khác chạy đến thì liên kết đứt di chuyển ngược lại.
8/ Vậy hạt tải điện trong chất bán dẫn là hạt nào ?
Dòng điện trong chất bán dẫn là dòng chuyển dời có hướng của các êlectron tự do và lỗ trống dưới tác dụng của điện trường
2. E�lectron và lỗ trống
(SGK)
Tuy nhiên sự dẫn điện trong bán dẫn tinh khiết không gây ra hiện tượng điện vì hạt tải điện rất ít
9/ Dòng điện trong chất bán dẫn là gì ?
E�lectron
lỗ trống
Bài 17: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN.
II. Hạt Tải Điện Trong Chất Bán Dẫn. Bán Dẫn Loại n Và Bán Dẫn Loại p
Bây giờ ta tìm hiểu mẫu bán dẫn tạp chất: Silic pha tạp phôtpho (hóa trị 5)
E�lectron tự do
Ion dương
Tạp chất phôtpho tạo cho bán dẫn Si các êlectron dẫn với mật độ rất lớn, không tạo lỗ trống.
Khi nguyên tử phôtpho thế chỗ nguyên tử silic, sẽ tham gia 4 liên kết với 4 nguyên tử silic lân cận. Vậy mỗi nguyên tử phôtpho dư ra mấy êlectron tự do ?
Dư ra 1 êlectron không liên kết
Chuyển động nhiệt cũng tạo ra một số elêctron và lỗ trống nhưng số lượng nhỏ hơn nhiều, mật độ rất nhỏ
Loại n
Hạt tải điện trong bán dẫn loại n là gì ?
Chủ yếu là êlectron
Tạp chất tạo êlectron cho bán dẫn gọi là tạp chất cho (hay đôno). Bán dẫn có tạp chất cho gọi là bán dẫn chứa đôno hay loại n
Bài 17: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN.
II. Hạt Tải Điện Trong Chất Bán Dẫn. Bán Dẫn Loại n Và Bán Dẫn Loại p
3. Tạp chất cho (đôno) và tạp chất nhận (axepto)
Bán dẫn chứa đôno (tạp chất cho) là loại n, có mật độ electron rất lớn so với mật độ lỗ trống.
Bán dẫn loại n là gì ?
Hạt tải điện trong bán dẫn loại n chủ yếu là êlectron.
(SGK)
Silic pha tạp Bo hoặc nhôm (hóa trị 3)
Bây giờ ta tìm hiểu mẫu bán dẫn loại p:
Bài 17: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN.
II. Hạt Tải Điện Trong Chất Bán Dẫn. Bán Dẫn Loại n Và Bán Dẫn Loại p
3. Tạp chất cho (đôno) và tạp chất nhận (axepto)
Loại p
Khi nguyên tử Bo thế chỗ nguyên tử silic, có tham gia đủ 4 liên kết với 4 nguyên tử silic lân cận không ?
Chỉ tham gia được 3 liên kết
Nguyên tử Bo cần 4 êlectron hóa trị để liên kết nên lấy 1 êlectron liên kết ở gần , trở thành ion B- và sinh ra 1 lỗ trống
Tạp chất Bo tạo cho bán dẫn Silic các lỗ trống với mật độ rất lớn, không tạo êlectron. Chuyển động nhiệt cũng tạo êlectron và lỗ trống có mật độ rất nhỏ.
Bài 17: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN.
II. Hạt Tải Điện Trong Chất Bán Dẫn. Bán Dẫn Loại n Và Bán Dẫn Loại p
3. Tạp chất cho (đôno) và tạp chất nhận (axepto)
Loại p
Hạt tải điện trong bán dẫn loại p là gì ?
Chủ yếu là lỗ trống
Tạp chất tạo lỗ trống cho bán dẫn gọi là tạp chất nhận (hay axepto). Bán dẫn có tạp chất nhận gọi là bán dẫn chứa axepto hay loại p.
Bài 17: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN.
II. Hạt Tải Điện Trong Chất Bán Dẫn. Bán Dẫn Loại n Và Bán Dẫn Loại p
3. Tạp chất cho (đôno) và tạp chất nhận (axepto)
Bán dẫn chứa axepto (tạp chất nhận) là loại p, có mật độ lỗ trống rất lớn so với mật độ electron.
Bán dẫn loại p là gì ?
Hạt tải điện trong bán dẫn loại p chủ yếu là lỗ trống.
(SGK)
C1. So sánh điện trở suất của gemani tinh khiết, gemani pha tạp với tỉ lệ 10-6 % và 10-3 % ở nhiệt độ phòng với điện trở suất của các kim loại. (SGK, bảng 17.1, điện trở suất kim loại khoảng 10-8 )
Điện trở suất của gemani lớn hơn điện trở suất của kim loại nhiều, nhưng khi pha tạp thì điện trở suất gemani giảm đáng kể.
Bài 17: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN.
II. Hạt Tải Điện Trong Chất Bán Dẫn. Bán Dẫn Loại n Và Bán Dẫn Loại p
Chất bán dẫn có hai loại hạt tải điện là êlectron và lỗ trống.
Dòng điện trong chất bán dẫn là dòng chuyển dời có hướng của các êlectron tự do và lỗ trống dưới tác dụng của điện trường
Hạt tải điện trong bán dẫn loại n chủ yếu là êlectron.
Hạt tải điện trong bán dẫn loại p chủ yếu là lỗ trống.
I. Chất Bán Dẫn Và Tính Chất
Chất bán dẫn là một nhóm vật liệu mà tiêu biểu là gemani và silic.

Điện trở suất của chất bán dẫn phụ thuộc mạnh vào nhiệt độ và tạp chất.
(Tóm tắt kiến thức)
CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM:
1. Em hãy chọn câu sai.

Người ta gọi si lic là chất bán dẫn vì
?
?
Câu chọn đúng
C. nó dẫn điện một chiều.
A. nó không phải là kim loại, cũng không phải là điện môi.
B. hạt tải điện trong đó có thể là êlectron hoặc lỗ trống.
D. điện trở suất của nó rất nhạy cảm với nhiệt độ, tạp chất, và các tác nhân ion hóa.
CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM :
2. Phát biểu nào dưới đây về bán dẫn là chính xác ?
Đúng
D. Bán dẫn có tạp chất dẫn điện tốt hơn bán dẫn tinh khiết.
A. Bản chất dòng điện trong bán dẫn giống bản chất dòng điện trong kim loại.
B. Bán dẫn chứa axepto (loại p) có mật độ êlectron rất lớn so với mật độ lỗ trống.
C. Bán dẫn chứa đôno (loại n) có mật độ lỗ trống rất lớn so với mật độ êlectron.