Bài 23. Dòng điện trong chất bán dẫn

Bài 23:
DÒNG ĐIỆN TRONG
CHẤT BÁN DẪN
I. CHẤT BÁN DẪN &TÍNH CHẤT CƠ BẢN
II. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA BÁN DẪN
III. LỚP CHUYỂN TIẾP P-N
1. Định nghĩa
2. Phân loại
BD
tinh khiết
2. BD có
tạp chất
1. Sự hình thành
2. Dòng điện
3. Đặc tuyến Vôn - Ampe
3. Tính chất
1. Chất bán dẫn
I. CHẤT BÁN DẪN VÀ TÍNH CHẤT CƠ BẢN
Chất dẫn điện
Chất cách điện
Word: Chất bán dẫn là vật liệu trung gian giữa chất dẫn điện và chất cách điện.
2. Phân loại chất bán dẫn
I. CHẤT BÁN DẪN VÀ TÍNH CHẤT CƠ BẢN
BD tinh khiết
Polime
So sánh điện trở suất của chất bán dẫn với điện trở suất của kim loại và điện môi?
 
I. CHẤT BÁN DẪN VÀ TÍNH CHẤT CƠ BẢN
10-10
10-5
100
105
1010
1015
1020
 
I.CHẤT BÁN DẪN VÀ TÍNH CHẤT CƠ BẢN
3. Tính chất của chất bán dẫn
3. Tính chất của chất bán dẫn
b.
I. CHẤT BÁN DẪN VÀ TÍNH CHẤT CƠ BẢN
Vì sao điện trở suất của kim loại và bán dẫn lại phụ thuộc khác nhau vào nhiệt độ?
I. CHẤT BÁN DẪN VÀ TÍNH CHẤT CƠ BẢN
 
 
→ Điện trở suất của chúng giảm đột ngột.
Hệ số nhiệt điện trở có giá trị dương hay âm ?
I. CHẤT BÁN DẪN VÀ TÍNH CHẤT CƠ BẢN
 
Điều nào sau đây SAI khi nói về chất bán dẫn?!?
a) Bán dẫn có điện trở giảm khi tăng nhiệt độ.
b) Bán dẫn pha tạp chất có điện trở nhỏ hơn so với bán dẫn tinh khiết.
c) Khi chiếu sáng một khối bán dẫn, nó có thể chuyển từ trạng thái cách điện sang trạng thái dẫn điện.
d) Với cùng một điều kiện, khối bán dẫn lúc thì là chất cách điện, lúc thì là chất dẫn điện.
Kiểm tra nhanh
d
3. Tính chất của chất bán dẫn
I. CHẤT BÁN DẪN VÀ TÍNH CHẤT CƠ BẢN
Cái này chỉnh chạy từng cái nghen!
Ta xét trường hợp bán dẫn điển hình là Si. Nếu mạng tinh thể chỉ có một loại nguyên tử Si, thì ta gọi đó là bán dẫn tinh khiết.
II. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT BÁN DẪN
 
Nguyên tử Si có
4 electron hóa trị
II. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT BÁN DẪN
Trong tinh thể, mỗi nguyên tử Si liên kết với bốn nguyên tử lân cận thông qua các liên kết cộng hóa trị.
Cặp electron hóa trị dùng chung
II. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT BÁN DẪN
1. Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết:
 
2 nguyên tử Si
và cặp elctron chung
II. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT BÁN DẪN
b. Khi nhiệt độ tăng cao
II. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT BÁN DẪN
1. Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết:
Si
Si
Si
Si
electron
Lỗ trống
Sự phát sinh các cặp
electron –
lỗ trống
Nếu rảnh, chỉnh cái hình nhỏ lại giùm M
Sự phát sinh các cặp
electron –
lỗ trống
 
II. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT BÁN DẪN
Các eletron chuyển động ngược chiều điện trường
các lỗ trống chuyển động cùng chiều điện trường.
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
E
Sự chuyển động của các electron và lỗ trống khi có điện trường đặt vào chất bán dẫn
Mời các bạn và cô xem phim về chuyển động của electron trong bán dẫn tinh khiết Silic
II. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT BÁN DẪN
1. Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết:
Vậy:
Dòng điện trong bán dẫn là dòng chuyển động có hướng của các electron và lỗ trống.
II. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT BÁN DẪN
 
II. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT BÁN DẪN
 
II. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT BÁN DẪN
2. Sự dẫn điện của bán dẫn
có tạp chất:
II. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT BÁN DẪN
2. Sự dẫn điện của bán dẫn có tạp chất:
Bán dẫn có tạp chất được chia làm 2 loại:
Bán dẫn loại n.
Bán dẫn loại p.
2. Sự dẫn điện của bán dẫn có tạp chất:
Bán dẫn loại n
Giả sử trong mạng tinh thể có lẫn một nguyên tử Photpho (P).
II. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT BÁN DẪN
II. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT BÁN DẪN
P
Si
Electron dư trong nguyên tử P liên kết yếu với nguyên tử P.
Mô hình mạng tinh thể bán dẫn có tạp chất P
II. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT BÁN DẪN
Si
Si
Si
Si
Si
P
Electron dư thừa dễ dàng tách ra khỏi nguyên tử
Như vậy, tạp chất P đã tạo thêm các electron tự do mà không làm tăng số lỗ trống.
Ta gọi: electron là hạt tải điện cơ bản (hay đa số), lỗ trống là hạt tải điện không cơ bản (hay thiểu số).
Bán dẫn như vậy được gọi là bán dẫn electron hay bán dẫn loại n.
II. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT BÁN DẪN
2. Sự dẫn điện của bán dẫn có tạp chất:
b. Bán dẫn loại p
Giả sử trong mạng tinh thể Sillic có một nguyên tử Bo (B).
II. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT BÁN DẪN
Si
B
Lỗ trống tạo nên do nguyên tử Bo thiếu một electron liên kết với một nguyên tử Sillic lân cận.
II. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT BÁN DẪN
Mô hình mạng tinh thể bán dẫn có tạp chất B
II. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT BÁN DẪN
Một electron ở liên kết gần đó có thể chuyển đến lấp đầy liên kết trống này và tạo thành một lỗ trống mới.
Si
Si
Si
Si
Si
B
Như vậy, tạp chất Bo pha vào bán dẫn Sillic đã tạo thêm lỗ trống, làm cho số lỗ trống nhiều hơn số electron dẫn.
Ta gọi lỗ trống là hạt tải điện cơ bản (hay hạt tải điện đa số), electron là hạt tải điện không cơ bản (hay hạt tải điện thiểu số).
Bán dẫn như vậy được gọi là bán dẫn lỗ trống hay bán dẫn loại p.
II. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT BÁN DẪN
III. LỚP CHUYỂN TIẾP P-N
1. Sự hình thành lớp chuyển tiếp p-n
Lớp chuyển tiếp p-n là chỗ tiếp xúc của miền bán dẫn loại p và miền bán loại n được tạo ra trên một tinh thể bán dẫn.
+
+
+
+
+
+
+
+
_
_
_
_
_
_
_
_
n
p
Lớp chuyển tiếp p-n (lớp nghèo hạt tải điện, gọi tắt là lớp nghèo).
E
III. LỚP CHUYỂN TIẾP P-N
2. Dòng điện qua lớp chuyển tiếp p-n
TH1: Upn > 0
Có sự dịch chuyển các hạt mang điện cơ bản, kết quả là xuất hiện một dòng điện đáng kể qua khối bán dẫn từ p sang n, gọi là dòng điện thuận, hiệu điện thế đặt vào gọi là hiệu điện thế thuận.



 
III. LỚP CHUYỂN TIẾP P-N

 
Ứng dụng của chất bán dẫn loại p và n
Điốt được dùng làm các công tắc điện tử, đóng ngắt bằng điều khiển mức điện áp.
Vì điốt có đặc tính chỉ dẫn điện theo một chiều từ a-nốt đến ca-tốt khi phân cực thuận nên điốt được dùng để chỉnh lưu dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều.
 Vì vậy điốt được ứng dụng rộng rãi trong kỹ thuật điện và điện tử.
 
Ứng dụng của chất bán dẫn loại p và n

Transistor
Bán dẫn n
Là bán dẫn tạp chất có hạt tải điện mang điện âm.
Khi pha các nguyên tố có 5e hoá trị vào mẫu Silic thì e- thứ 5 của nguyên tử tạp trở thành e- tự do trong tinh thể BD, giúp nó dẫn điện ngay ở nhiệt độ thấp.

Bán dẫn p
Là bán dẫn tạp chất có hạt tải điện mang điện dương.
Khi pha các nguyên tố có 3e hoá trị vào mẫu silicmỗi nguyên tử tạp sẽ lấy một e-liên kết của nguyên tử Silic lân cận và sinh ra một lỗ trống mang điện dương, giúp BD dẫn điện ngay ở nhiệt độ thấp.
So sánh bán dẫn loại n và loại p
3. Đặc tuyến Vôn-Ampe của lớp chuyển tiếp p-n
III. LỚP CHUYỂN TIẾP P-N
I
U
Đặc tuyến Vôn-Ampe của lớp chuyển tiếp p-n
CẢM ƠN CÔ VÀ CÁC BẠN
ĐÃ THEO DÕI !