Bài 17. Dòng điện trong chất bán dẫn

Đ44+45. Dòng điện trong chất bán dẫn. Dụng cụ bán dẫn
Tiết 63+64+65.
Mục đích yêu cầu:
HS nắm được:
* Bản chất dòng điện trong chất bán dẫn tinh khiết và bán dẫn có tạp chất: loại n và loại p
* Đặc điểm của lớp tiếp xúc giữa 2 loại bán dẫn loại n và p
* Dụng cụ bán dẫn: Điôt bán dẫn và trandito
Ngày soạn: 25 - 1 - 2005
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.
Bản chất dòng điện trong kim loại?
Là dòng electron tự do chuyển dời có hướng.
Tiết 63. Đ44 Dòng điện trong chất bán dẫn.
1. Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết
a. Đặc tính dẫn điện của bán dẫn tinh khiết
- ?KL < ?BD < ?ĐM
* Điện trở suất
- Khi nhiệt độ tăng: ?BD giảm
KL: khi T tăng, ? giảm
* Chất BD ở t0 cao: cách điện, ở t0 thấp: dẫn điện
* Ví dụ: Si, Ge, As, Te, Se., ôxit k/l
b. Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết
1. Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết
- Xét Silic Si
+ Có hoá trị 4 + Liên kết cộng hoá trị với 4 nguyên tử khác
+ Trtong Si nguyên chất (B.D tinh khiết)
- ở t0 thấp: liên kết bền, b/d không dẫn điện vì không có các hạt mang điện tự do
- ở t0 cao: liên kết bị pha vỡ, b/d dẫn điện vì đã có xuất hiện các hạt mang điện tự do, đó là electrôn và lỗ trống
c. Bản chất dòng điện trong chất bán dẫn tinh khiết
1. Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết
- ở t0 thấp: b/d cách điện
- ở t0 cao: trong b/ d có electrôn và lỗ trống
- Khi chưa có điện trường : chưa có dòng điện
- Khi có điện trường : e ? cực dương ;lỗ trống ? cực âm
- Dòng điện trong chất b/d tinh khiết là dòng chuyển dời có hướng đồng thời của các e tự do và lỗ trống dưới tác dụng của điện trường
2. Sự dẫn điện của bán dẫn có tạp chất
Pha thêm tạp chất vào b/d tinh khiết ? độ dẫn điện của b/d tăng lên. Có 2 loại b/d : điện tử (n); lỗ trống (p)
a. B/d loại n
* Pha As vào Si
* As: hoá trị 5 Si: hoá trị 4 Trong liên kết ở As còn thừa 1 e, trở thành e tự do
* Trong b/d loại n: số e nhiều hơn số lỗ trống
* Trong b/d n: hạt mang điện cơ bản là electrôn, còn lỗ tróng là hạt mang điện không cơ bản
2. Sự dẫn điện của bán dẫn có tạp chất
b. B/d loại p
* Pha B vào Si
* B : hoá trị 3 Si: hoá trị 4 Trong liên kết ở B còn thiếu 1 e, trở thành lỗ trống
* Trong b/d loại p: số lỗ trống nhiều hơn số e
* Trong b/d p: hạt mang điện cơ bản là lỗ trống, còn electrôn là hạt mang điện không cơ bản
§45. dông cô b¸n dÉn
1. Dòng điện qua lớp tiếp xúc p - n
- ở lớp tiếp xúc p - n có sự khuếch tán e từ n sang p và lỗ trống từ p sang n
* ở mặt phân cách hình thành một lớp đặc biệt: - phía n: tích điện + ; phía p: tích điện âm
? điện trường Etx hướng từ n sang p, có tác dụng ngăn cản sự khuếch tán của các hạt mang điện cơ bản
- Khi Etx = Etxmax sự khuếch tán ngừng ? Rtx lớn
a. Lớp tiếp xúc p - n
b. Tinh chất dẫn điện một chiều của lớp tiếp xúc p - n
- Nối cực + với đầu p - Nối cực - với đầu n
* Do tác dụng của E ngoài, hướng từ p sang n: lỗ trống chuyển từ p sang n, electrôn chuyển từ n sang p
- Qua lớp tiếp xúc có I từ p ? n là dòng điện thuận, U đặt vào: thuận
- Nối cực + với đầu n - Nối cực - với đầu p
E ngoài, hướng từ n sang p :
I từ n ? p, I nhỏ, là dòng điện ngược,U đặt vào: ngược
Lớp tx p-n có tính dẫn điện chủ yếu 1 chiều từ p sang n.
2. Dụng cụ bán dẫn
* Cấu tạo:
* Đặc điểm : Chỉ cho dòng điện đi theo chiều từ A đến K. Khi đặt điốt vào điện áp ngược (p nối về cực âm, n nối về cực dương) điốt khoá, không cho dòng qua
Điốt b/d được tạo thành từ hai miền bán dẫn khác loại , tiếp giáp nhau , mỗi miền nối ra một chân cực .
a.Điôt bán dẫn
* ứng dụng: để chỉnh lưu dòng điện xoay chiều.
b.Triôt bán dẫn hay trandito
* Cấu tạo và ký hiệu : T. được tạo thành từ 3 miền bán dẫn khác loại , xen kẽ , tiếp giáp nhau , mỗi miền nối ra một chân cực .
Miền E:Có lượng tạp chất lớn ? Số hạt mang điện lớn ? Dòng IE lớn
Miến B : mỏng (?m). Có lượng tạp chất ít ? Số hạt mang điện ít ? Dòng IB nhỏ ;
Miền C: Có lượng tạp chất trung bình .
Đặc điểm các miền b.d :
- Cực E: cực phát, êmetơ
- Cực B: cực gốc, badơ
- Cực C: cực góp, côlectơ
* Có hai loại trandito: p - n - p và n - p - n
p
+
Engoài
p
E
B
C
n
p - n - p
n - p - n
Cấu tạo
Kí hiệu
Hoạt động của trandito
- Đặt vào E và B nguồn điện có hđt thuận E1 (cực + nối với p)
- Đặt vào B và C nguồn điện có hđt ngược E12 (cực + nối với n)
c.Nhiệt điện trở bán dẫn
- Là dụng cụ b/d được chế tạo từ các b/d khác nhau
- Có tính chất: Khi nhiệt độ tăng thì điện trở giảm.
c.Nhiệt điện trở bán dẫn
- Là dụng cụ b/d dựa trên sự phụ thuộc của điện trở chất b/d vào cường độ ánh sáng chiếu vào.
- Sử dụng trong các thiết bị kiểm tra và điều khiển tự động, đo ánh sáng.
- Sử dụng trong các thiết bị đo nhiệt độ, ..
d. Vi mạch điện tử dùng bán dẫn:
Sự phát triển của kỹ thuật điện tử đã dẫn tới sự thay đởi căn bản trong kỹ thuật bán dẫn gắn liền với sự xuất hiện của vi mạnh.
Vi mạch là một khối điện tử nhỏ, trong đó chứa nhiều linh kiện (điện trở , tụ điện, tranzito ...)
Các vi mạch lớn có thể thay thế cả một khối máy . (cơ cấu của đồng hồ điện tử chỉ gồm một vi mạch )
Bài tập về nhà
1. So sánh bản chất dòng điện trong các môi trường: kim loại, chất điện phân, chất khí, trong chân không và trong chất bán dẫn
2. Điều kiện để có dòng điện trong các môi trường: kim loại, chất điện phân, chất khí, trong chân không và trong chất bán dẫn
3. ĐL Farađây, ứng dụng của hiên tượng điện phân.
4. So sánh hai dạng phóng điện trong không khí ở điều kiện thường về các mặt, ứng dụng của tia lử điện và hồ quang điện
5. Cấu tạo, hoạt động và ứng dụng của điôt và triôt điện tử
6. Cấu tạo, hoạt động và ứng dụng của điôt b/d và trandito
Tự rút kinh nghiệm