Bài 24. Linh kiện bán dẫn

Kính chào các thầy cô giáo
Chào các em học sinh thân mến
KIỂM TRA KIẾN THỨC CŨ
1. Hãy giải thích sự hình thành lớp chuyển tiếp p- n? Vì sao ta nói lớp chuyển tiếp p – n có tính chất chỉnh lưu?
KIỂM TRA KIẾN THỨC CŨ
2. Lớp chuyển tiếp p – n có tính chất gì?
Ith
Ing
KIỂM TRA KIẾN THỨC CŨ
Lớp chuyển tiếp p – n dẫn điện tốt theo một chiều, từ p sang n. Lớp chuyển tiếp – n có tính chất chỉnh lưu.
Cấu tạo: Điôt là dụng cụ bán dẫn hai cực, trong đó có một lớp chuyển tiếp p - n
Tác dụng: Chỉnh lưu dòng xoay chiều thành dòng 1 chiều
Nửa chu kì đầu phân cực thuận có dòng điện qua R theo chiều từ trên xuống
Nửa chu kì sau phân cực ngược không có dòng qua R
a. Điốt chỉnh lưu
1. Điôt
H1a. Điôt chỉnh lưu được phân cực thuận. Dòng điện qua điot có cường độ lớn. Đèn sáng.
H1a. Điôt chỉnh lưu được phân cực ngược. Dòng điện qua điot có cường độ nhỏ. Đèn không sáng.
b. Phôtôđiôt
Tác dụng : Phôtôđiôt biến tín hiệu ánh sáng thành tín hiệu điện  Làm cảm biến ánh sáng
Nguyên tắc hoat động :Chiếu ánh sáng có bước sóng thích hợp vào lớp tiếp xúc p – n   tạo ra các cặp êlectron và lỗ trống . Khi mắc điốt vào hiệu điện thế ngược thì dòng ngược qua lớp tiếp xúc tăng lên
n
p
c. Pin quang điện
* Cấu tạo: Là một điốt bán dẫn được chiếu sáng trở thành một nguồn điện với p là cực dương và n là cực âm  .
Một lớp bán dẫn loại n
Một lớp bán dẫn loại p
Một lớp kim loại mỏng trong suốt đối với ánh sáng
BÀI 24
LINH KIỆN BÁN DẪN
d) Điốt phát quang (đèn LED)
*Cấu tạo : Là một điốt được chế tạo từ những vật liệu bán dẫn thích hợp để khi có dòng điện thuận chạy qua thì phát ra ánh sáng tại lớp tiếp xúc p – n
* Tính chất : Màu sắc ánh sáng phát ra phụ thuộc vào các bán dẫn dùng làm điốt và cách pha tạp chất vào bán dẫn đó .
* Nguyên nhân: Khi dòng điện thuận đi qua điot thì tại lớp chuyển tiếp xảy ra sự tái hợp e và lỗ trống nên năng lượng được giải phóng dưới dạng ánh sáng.
* Ứng dụng: Bộ hiển thị, đèn báo, màn hình quảng cáo, nguồn sáng ....
Hoạt động của LED giống với nhiều loại điốt bán dẫn.
Khối bán dẫn loại p chứa nhiều lỗ trống tự do mang điện tích dương nên khi ghép với khối bán dẫn n (chứa các electron tự do) thì các lỗ trống này có xu hướng chuyễn động khuếch tán sang khối n. Cùng lúc khối p lại nhận thêm các điện tử (điện tích âm) từ khối n chuyển sang. Kết quả là khối p tích điện âm (thiếu hụt lỗ trống và dư thừa điện tử) trong khi khối n tích điện dương (thiếu hụt electron và dư thừa lỗ trống).
Ở biên giới hai bên mặt tiếp giáp, một số điện tử bị lỗ trống thu hút và khi chúng tiến lại gần nhau, chúng có xu hướng kết hợp với nhau tạo thành các nguyên tử trung hòa. Quá trình này có thể giải phóng năng lượng dưới dạng ánh sáng (hay các bức xạ điện từ có bước sóng gần đó).
Tùy theo mức năng lượng giải phóng cao hay thấp mà bước sóng ánh sáng phát ra khác nhau (tức màu sắc của LED sẽ khác nhau). Mức năng lượng(và màu sắc của LED) hoàn toàn phụ thuộc vào cấu trúc năng lượng của các nguyên tử chất bán dẫn.
Pin nhiệt điện
e. Pin nhiệt điện bán dẫn
* Cấu tạo: Là một cặp nhiệt điện làm từ hai thanh bán dẫn khác loại ( n và p  ).
* Tính chất :
+ Hệ số T lớn hơn gấp hàng trăm lần so với ở cặp nhiệt điện kim loại
+ Xuất hiện hiện tượng nhiệt điện ngược (hiệu ứng Pen- chie) : Khi cho dòng điện chạy qua một dãy các bán dẫn khác nhau xếp xen kẽ thì các mối hàn hoặc nóng lên hoặc lạnh đi. Các mối hàn nóng, lạnh xen kẽ nhau.
* Ứng dụng :
+ Pin nhiệt điện bán dẫn có suất điện động lớn hơn pin nhiệt điện kim loại rất nhiều
 nguồn điện.
+ chế tạo ra các thiết bị làm lạnh gọn nhẹ và hiệu quả cao trong y học , khoa học .
Thiết bị làm lạnh nhờ hiệu ứng Pen – chiê
Các mối hàn lẻ lạnh đi. Các mối hàn chẵn nóng lên.
B là bộ phận cần làm lạnh. A là bộ phận tản nhiệt.
2. Tranzito (triot bán dẫn)
* Cấu tạo: Là một dụng cụ bán dẫn có hai lớp chuyển tiếp p – n . Nó gồm ba phần có tính chất dẫn điện khác nhau
* Lưu ý: Khu vực giữa có chiều dày rất nhỏ (cỡ m) và mật độ hạt tải điện rất thấp nên điện trở suất rất lớn
* Phân loại : Tranzito p – n – p và Tranzito n – p – n
b. Hoạt động:
+ Mắc nguồn E1  1 V  lớp chuyển tiếp E – B phân cực thuận
+ Mắc nguồn E2  (5 10) lần E1
 lớp chuyển tiếp B – C phân cực ngược
 Phun lỗ trống từ E sang B  dòng IE
 Phần rất nhỏ dòng IE  dòng IB. Do IB << IE nên  IC  IE
Phần lớn lỗ trống từ
E sang B vượt qua lớp chuyển tiếp B – C
 dòng IC
 - hệ số khuếch đại dòng điện
+
+
-
-
Sơ đồ nguyên lí mạch khuếch đại dùng tranzito p – n - p
R
b. Hoạt động:
* UBE biến thiên một lượng UBE  IE và IB cũng biến thiên  IC cũng biến thiên. Với R khá lớn
 UC = R. IC = R.. IB
 UC >> UBE
b. Hoạt động:
* Họ đặc tuyến Vôn - ampe của tranzito p – n - p
IC (mA)
-1
UCE (V)
-2
-3
-4
-5
-6
+ Từ họ đặc tuyến,có thể xác định, lựa chọn được các thông số của mạch
b. Hoạt động:
* Họ đặc tuyến Vôn - ampe của tranzito p – n - p
+ Khi dòng IB = 0, tranzito ở trạng thái ngắt
+ Khi dòng IB có giá trị lớn và dòng IC đạt cực đại, tranzito ở trạng thái bão hòa
Bài 1:
CỦNG CỐ LẠI BÀI
Câu nào dưới đây nói về tính chất của điốt bán dẫn là không đúng?
Điot bán dẫn phân cực thuận khi miền n được nối với cực dương,miền p được nối với cực âm.
Điot bán dẫn là linh kiện bán dẫn được tạo bởi một lớp chuyển tiếp p - n
điốt bán dẫn được dùng để chỉnh lưu dòng điện xoay chiều.
điốt bán dẫn dẫn điện tốt theo một chiều từ p sang n
C
D
B
A
Bài 2:
CỦNG CỐ LẠI BÀI
Chọn câu sai
Có thể thay thế một tranzito bằng hai điot mắc chung ở phía bán dẫn loại p
Tranzito có tác dụng khuếch đại dòng điện
Có thể dùng điot phát quang để làm thí nghiệm minh họa tính chỉnh lưu của điot.
Tranzito có hai lớp chuyển tiếp p - n
C
D
B
A
Bài 3:
CỦNG CỐ LẠI BÀI
Phát biểu nào sau đây là không đúng
Điot bán dẫn có khả năng biến đổi dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều
Điot bán dẫn có khả năng phát quang khi cho dòng điện đi qua.
Điot bán dẫn có thể được sử dụng làm nguồn điện hoặc thiết bị làm lạnh
Điot bán dẫn có khả năng cảm biến ánh sáng
C
D
B
A
TIẾT HỌC KẾT THÚC
XIN CẢM ƠN CÁC THẦY CÔ GIÁO
VÀ CÁC EM