Bài 17. Dòng điện trong chất bán dẫn

SỞ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO HÀ NỘI
------
TRƯỜNG THPT THẠCH THẤT
Bài dự thi:
GV: Vũ Thị Hải – tổ Vật lý – KT Công nghiệp
THIẾT KẾ GIÁO ÁN ĐIỆN TỬ

BÀI 17:

SỞ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO HÀ NỘI
------
TRƯỜNG THPT THẠCH THẤT
GV: Vũ Thị Hải
(Tiết 1)
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN
Kiểm tra bài cũ
Câu 1: Nêu bản chất dòng điện trong kim loại?
Trả lời: Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các êlectron tự do dưới tác dụng của điện trường.
Kim loại
Câu 2: Khi nhiệt độ tăng, điện trở suất của kim loại tăng hay giảm? Vì sao?
Trả lời: Khi nhiệt độ tăng, mạng tinh thể kim loại mất trật tự hơn cản trở chuyển động của các êlectron tự do nhiều hơn làm cho điện trở suất của kim loại tăng.
Câu 3: Định nghĩa điện môi. So sánh giá trị điện trở suất của điện môi với điện trở suất của kim loại.
Trả lời: Điện môi là môi trường cách điện. Do đó điện trở suất của điện môi lớn. Còn kim loại dẫn điện tốt vì vậy điện trở suất của kim loại có giá trị nhỏ hơn rất nhiều lần so với điện trở suất của điện môi.
Kim loại
Điện môi
Dẫn điện
Cách điện
Có chất nào ở điều kiện này thì là chất cách điện (điện môi) còn ở điều kiện khác lại là chất dẫn điện hay không?

BÀI 17:

GV: Vũ Thị Hải
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN
(Tiết 1)
I. Chất bán dẫn và tính chất
Chất bán dẫn là gì?
Chất bán dẫn có những tính chất gì?
a.ĐN: Chất bán dẫn là một nhóm vật liệu mà tiêu biểu là Gemani và Silic.
b. Tính chất:
+) ĐM < BD < KL
+) Ở nhiệt độ thấp,  BD của chất
bán dẫn siêu tinh khiết rất lớn.
Khi nhiệt độ tăng BD giảm nhanh,
BD < 0
+) BD phụ thuộc mạnh vào tạp chất
+) BD cũng giảm mạnh khi bị chiếu sáng hoặc bị tác dụng của các tác nhân ion hóa khác.
Bán dẫn
Kim loại
T(K)
 (m)
O
Tại sao chất bán dẫn lại có những tính chất như vậy?
Bản chất
dòng điện
trong chất bán dẫn là gì?



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
Nhận xét: Chuyển động nhiệt có xu hướng đẩy hạt tích điện về phía đầu lạnh, nên đầu lạnh sẽ tích điện cùng dấu với hạt tải điện.





Làm thế nào để biết được hạt tải điện trong bán dẫn mang điện tích gì?
t2>t1
t1
t2
1. Bán dẫn loại n và bán dẫn loại p
Thí nghiệm cho thấy:
+) Silic pha tạp Phôtpho có hạt tải điện âm  bán dẫn loại n (negative)
+) Silic pha tạp Bo có hạt tải điện dương  bán dẫn loại p (positive)
Nguyên tử Si có mấy êlectron ở lớp ngoài cùng? Trong tinh thể các nguyên tử Silic liên kết với nhau như thế nào?
2. Êlectron và lỗ trống.
Xét mẫu bán dẫn Silic tinh khiết
- Các êlectron hóa
trị đều bị liên kết
nên không tham
gia vào việc
dẫn điện
Liên kết cộng hóa trị
Điều gì sẽ xảy ra khi nhiệt độ tăng cao hoặc mẫu bán dẫn Silic trên bị chiếu sáng hay bị tác dụng của các tác nhân ion hóa khác
Êlectron bị rứt khỏi mối liên kết trở thành êlectron tự do còn gọi là êlectron dẫn hay êlectron
Lỗ trống mang điện dương
2. Êlectron và lỗ trống
- Hạt tải điện trong bán dẫn là êlectron và lỗ trống
Khi chưa có điện trường đặt vào chất bán dẫn:
Si
Sự dịch chuyển của êlectron từ mối liên kết này sang mối liên kết khác làm cho lỗ trống chuyển động.
Lỗ trống
Khi có điện trường đặt vào chất bán dẫn
Khi có điện trường đặt vào bán dẫn
các êlectron và lỗ trống
chuyển động như thế nào?
2. Êlectron và lỗ trống
- Bản chất dòng điện trong chất bán dẫn là dòng các êlectron dẫn chuyển động ngược chiều điện trường và dòng các lỗ trống chuyển động cùng chiều điện trường.

Bản chất dòng điện trong chất bán dẫn là gì?
3. Tạp chất cho (đôno) và tạp chất nhận (axepto)
a. Bán dẫn loại n
Xét mẫu bán dẫn loại n (Silic pha tạp Phôtpho hoặc Asen… )
Các nguyên tử Silic và Phôtpho liên kết với nhau như thế nào?
êlectron dư thừa dễ dàng tách ra khỏi nguyên tử trở thành êlectron tự do
+
Nguyên tử tạp chất Phôtpho, Asen… cho tinh thể một êlectron dẫn nên chúng được gọi là tạp chất cho hay đôno (donor – người cho)
Hạt tải điện chủ yếu trong bán dẫn loại n là êlectron
Hạt tải điện trong bán dẫn loại n chủ yếu là gì? Vì sao?
Tạp chất sinh ra thêm êlectron dẫn (bên
cạnh số êlectron và lỗ trống đã có trong bán dẫn Silic)
nhưng không sinh ra lỗ trống nên hạt tải điện chủ yếu
trong bán dẫn loại n là êlectron
3. Tạp chất cho (đôno) và tạp chất nhận (axepto)
b. Bán dẫn loại p.
Xét mẫu bán dẫn loại p (Silic pha tạp Bo, Nhôm hoặc Gali… )
Các nguyên tử Silic và
Bo liên kết với nhau như thế nào?
Một êlectron gần đó có thể chuyển đến lấp đầy liên kết trống này và tạo ra lỗ trống mới
Hạt tải điện trong bán dẫn loại p chủ yếu là gì? Vì sao?
-
Lỗ trống mới
- Nguyên tử tạp chất Bo, Nhôm… nhận của tinh thể một êlectron liên kết và sinh ra một lỗ trống nên chúng được gọi là tạp chất nhận hay axepto (acceptor – người cho)
- Hạt tải điện chủ yếu trong bán dẫn loại p là lỗ trống
Câu 1: Ở bán dẫn tinh khiết:
Số êlectron tự do luôn nhỏ hơn số lỗ trống
Số êlectron tự do luôn lớn hơn số lỗ trống
C. Số êlectron tự do và số lỗ trống luôn bằng nhau
Tổng số êlectron và số lỗ trống luôn bằng
không.
Củng cố bài giảng
Câu 2: Chọn câu SAI:
A. Dòng điện trong chất bán dẫn là dòng chuyển dời có hướng của các êlectron và lỗ trống.
B. Trong bán dẫn loại n, hạt tải điện là êlectron.
C. Trong bán dẫn loại p, hạt tải điện là êlectron và lỗ trống.
D. Nhiệt độ càng tăng, bán dẫn dẫn điện càng tốt.
Bài tập về nhà
- Đọc trước bài mới.
- Làm bài tập 1, 2, 3, 6 SGK