Bài 22. Dòng điện trong chất khí

Dòng điện trong chất khí
Linh kiện bán dẫn
Tổ 1 production
A. Dòng điện trong chất khí
I. Hiện tượng phóng điện trong chất khí
.Thí nghiệm
.Tụ điện đã tích điện
. Tĩnh điện kế đo hiệu điện thế giữa 2 bản tụ

Ban đầu, hiệu điện thế không đổi
=> tụ không phóng điện
Đặt ngọn lửa giữa 2 bản tụ
Thấy số chỉ của tĩnh điện kế giảm
-> Tụ đã phóng điện
=> 2 bản tụ đã có điện tích chuyển dời
Kết luận : Khi bị đốt nóng, không khí có sự dẫn điện => sự phóng điện trong không khí
Giải thích thí nghiệm
Khi bị đốt nóng, các phân tử khí bị tách electron thành ion+.
Một số electron tái hợp với phân tử trung hoà tạo thành ion- hay kết hợp với ion+ thành phân tử trung hoà
=> như vậy, do tác dụng của ngọn lửa trong miền không khí đã có hạt mang điện -> sự ion hoá chất khí
Như vậy đã có các điện tích tự do trong không khí
Với tác dụng của điện trường , các điện tích chuyển dời có hướng tạo thành dòng điện

=> Bản chất dòng điện trong chất khí là dòng dịch chuyển có hướng có ion dương theo chiều điện trường và ion âm ngược chiều điện trường
II. S? ph? thu?c c?a cu?ng d? dũng di?n trong ch?t khớ v�o hi?u di?n th?
Khảo sát trên thực tế, ta có đường đặc tuyến Vôn- Ampe
I= U/R
Đặc tuyến không phải là một đường thẳng
=> DÒng điện không tuân theo định luật Ôm
Khi U< Ub : ta có U tăng thì I tăng

U khoảng [Ub, Uc] số I không đổi

. Do tác nhân không đổi nên số hạt mang điện không đổi => mỗi giây các hạt mang điện chuyển về điện cực không đổi
Khi U< Ub : ta có U tăng thì I tăng và tăng nhanh

Vì khi U lớn. Vận tốc các hạt mang điện lớn, ngoài ion hoá do ngọn lửa còn có ion hoá do va chạm
=>Nếu không có tác nhân là ngọn lửa thì vẫn duy trì dòng điện gọi là
Phóng điện tự lực

Số hạt mang điện tăng => Dòng điện tăng
III) Sự phóng điện không khí ở điều kiện thường
a) Tia lửa điện
Quá trình phóng điện tự lực xảy ra trong không khí do tác dụng điện đủ mạnh để ion hóa chất khí , biến phân tử khí trung hoà thành ion + và e

Đặc điểm tia lửa điện

Gián đoạn, không có hình dạng nhất định, kèm theo tiếng nổ và ánh sáng chói loà phát ra, đứng gần có mùi khét

=> Tia lửa điện khổng lò xuất hiện giữa 2 đám mây tích điện trái dấu là sấm hoặc giữa đám mây hoặc vật nhô cao trên mặt đất là sét với
U= 109 V
I = 10000A-> 50000A
b) Hồ quang điện

Quá trình phóng điện tự lực xảy ra trong không khí ở áp suất thường khi giữa 2 điện cực có hiệu điện thế không lớn lắm
40V -> 50V
Hai cực có ánh sáng chói lòa phát ra , cực + bị ăn mòn và nhiệt độ 2 cực 2500-> 8000 C

ứng dụng:
-Khoan =hồ quang điện ( vật cần khoan nối cực + )
-Hàn kim loại = hồ quang điện ( vật cần hàn nối cực + )
IV.Phóng điện ở áp suất thấp trong không khí
áp suất: 1 ml Hg -> 0,01 ml Hg
Hai miền:- Sát K: tối : miền tối K
Còn lại: sáng: miền sáng A
P(áp suất) giảm, miền tối càng mở rộng
P xấp xỉ 10-3 ml Hg: miền tối chiếm toàn bộ ống
Thành ống đối diện K phát ra ánh sáng lục hơi vàng
Miền tối
Miền sáng
B. Linh kiện bán dẫn

I. Điôt
Điôt là các linh kiện bán dẫn hai cực, trong đó 1 lớp chuyển tiếp p-n
a. Điốt chỉnh lưu
vì điôt chỉnh lưu có cấu tạo gồm 2 mẫu bán dẫn là bán dẫn p và bán dẫn n tiếp xúc điểm với nhau ---> hình thành lớp chuyển tiếp p-n => chỉ cho dòng điện chạy qua theo chiều từ mẫu p-n; còn chiều ngược lại thì U rất nhỏ (coi như ko có)

----> chỉnh lưu dòng xoay chiều thành dòng 1 chiều.
Chỉnh lưu dòng điện giúp chuyển dòng điện xoay chiều thành dòng điện 1 chiều, điều đó có ý nghĩa rất lớn trong kĩ thuật điện tử
Ánh sáng chiếu vào lớp p-n tạo cặp e- lỗ trống
Khi lắp điốt vào U ngược thì dòng ngược tăng khi có ánh sáng
=> photodiode cảm biến ánh sáng
Phôtôđiốt
Với tính năng biến ánh sáng thành tín hiệu điện, nó là loại dụng cụ không thể thiếu trong tin quang học, tự động hóa
Pin mặt trời

Khi ánh sáng làm phát sinh các cặp e- lỗ trống ở p-n thì điện trường trong E đẩy lỗ trông về p và e về n
=> Có một hiệu điện thế giữa 2 đầu p là cực dương và n là cực âm
Điốt phát quang
Nếu được chế tạo từ vật liêu thích hợp thì dòng chạy thuận ở p-n và màu sắc phụ thuộc vào vật liệu và tạp chất pha vào điốt
Pin nhiệt điện bán dẫn
Hai thanh bán dẫn khác loại có nhiệt điện động >> cặp nhiệt kim loại
Tạo ra hiện tượng nhiệt điện ngược
=> khi có U thì các mối hạn nóng lên hoặc lạnh đi
II.Tranzito
Gồm ba lớp bán dẫn ghép với nhau hình thành hai mối  tiếp giáp P-N
nếu ghép theo thứ tự PNP ta được Transistor thuận
nếu ghép theo thứ tự NPN ta được Transistor ngược.
Khi công tắc đóng, mối P-N được phân cực thuận do đó có một dòng điện chạy từ (+) nguồn UBE qua công tắc => qua R hạn dòng => qua mối BE về cực (-) tạo thành dòng IB


Ngay khi dòng IB xuất hiện => lập tức cũng có dòng IC chạy qua mối CE làm bóng đèn phát sáng, và dòng IC mạnh gấp nhiều lần dòng IB


Như vậy rõ ràng dòng IC hoàn toàn phụ thuộc vào dòng IB và phụ thuộc theo một công thức .
IC = β.IB
Trong đó IC là dòng chạy qua mối CE
IB là dòng chạy qua mối BE
β là hệ số khuyếch đại của Transistor
Sự hoạt động của Transistor PNP hoàn toàn tương tự Transistor NPN nhưng cực tính của các nguồn điện UCE và UBE ngược lại .