Dong dien trong chat ban dan

Đặt trong điện trường ngoài
Kiểm tra bài cũ
Em hãy cho biết điều kiện xuất hiện
dòng điện trong môi trường
Điều kiện 1
Điều kiện 2
Có các hạt t?i điện tự do
 Chương III 
Bài 17:
DÒNG ĐIỆN TRONG
CHẤT BÁN DẪN
I. Chaát baùn daãn vaø tính chaát

Chất bán dẫn ( Semiconductor ) là vật liệu trung gian giữa chất cách điện và chất daãn diện. Chất bán dẫn hoạt động như một chất cách điện ở nhiệt độ thấp và hoạt động như một chất dẫn điện ở nhiệt độ cao
Baùn daãn ñieån hình vaø ñöôïc duøng phoå bieán nhaát laø silic (Si) vaø Gemani ( Ge ).
Chất bán dẫn là gì?
 Nhöõng bieåu hieän quan troïng ñaàu tieân cuûa baùn daãn
1015
1020
105
1010
100
10-10
10-5
Kim loại
Bán dẫn
Điện môi
1. Điện trở suất của bán dẫn có giá trị naèm trong khoaûng trung gian giữa ñieän trôû suaát kim loại và ñieän trôû suaát điện môi
Bán dẫn tinh khiết
Kim loại
T
T0C
2. Ñieän trôû suaát cuûa baùn daãn phuï thuoäc maïnh vaøo taïp chaát . Luùc naøy ta noùi söï daãn ñieän cuûa chaát baùn daãn laø daãn ñieän taïp chaát
3. Ñieän trôû suất cuûa baùn daãn cuõng giaûm ñaùng keå khi noù bò chieáu saùng hoaëc bò taùc duïng cuûa caùc taùc nhaân ion hoùa. Ñoù laø hieän töôïng quang daãn
CÂU HỎI: C1
Vì sao điện trở suất của kim loại và bán dẫn lại phụ thụôc vào nhiệt độ theo cách khác nhau?
Đáp án:
Kim loại có sẵn một số hạt tải điện tự do, đó là electron. Do đó, ở nhiệt độ bình thường, kim loại có khả năng dẫn điện. Khi nhiệt độ tăng cao, dao ñoäng nhieät caøng maïnh, maïng tinh theå KL caøng trôû neân maát traät töï => điện trở suất tăng dần.
Tuy nhiên, chất bán dẫn ở nhiệt độ bình thường không có hạt tải điện tự do, chúng hầu như không dẫn điện. Khi nhiệt độ tăng cao, chất bán dẫn hình thành hai loại hạt tải điện tự do. Do đó, số hạt tải điện tự do tăng đột ngột
=> điện trở suất của chúng giảm đột ngột.
Bán dẫn tinh khiết
Kim loại
T
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
Bán dẫn loại n : Hạt tải điện trong đó mang điện tích âm
Bán dẫn loại p : Hạt tải điện trong đó mang điện tích dương
II. Hạt tải điện trong chất bán dẫn. Bán dẫn loại n và bán dẫn loại p
Bán dẫn tinh khiết thường gặp là: Si, Ge, C,…
Silic (Si) có số thứ tự 14- 1s22s22p63s23p2
Si
Si
2. Electron và lỗ trống
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Mô hình mạng tinh thể Silic
Ở nhiệt độ thấp, gần 0 K, các electron hóa trị gắn bó chặt chẽ với các nguyên tử ở nút mạng.
=> Không có các electron tự do
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Khi nhiệt độ tăng cao
Vậy, ở nhiệt độ cao luôn có sự phát sinh các cặp electron daãn – lỗ trống.
Số electron và lỗ trống trong bán dẫn tinh khiết bằng nhau.
E
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Khi có điện trường đặt vào chất bán dẫn
Các electron chuyển động ngược chiều điện trường, các lỗ trống chuyển động cùng chiều điện trừơng.
=> Gây nên dòng điện trong chất bán dẫn.
Vậy, dòng điện trong chaát bán dẫn là dòng các electron daãn chuyeån ñoäng ngöôïc chieàu ñieän tröôøng vaø doøng caùc loã troáng chuyeån ñoäng cuøng chieàu ñieän tröôøng
Bán dẫn tinh khiết gọi là bán dẫn loại i, ở bán dẫn tinh khiết, số electron bằng số lỗ trống.
NHẬN XÉT:
a) Tạp chất cho ( đôno ):
Giả sử trong mạng tinh thể Silic có lẫn một nguyên tử phôtpho (P) hoaëc Asen ( As ) .
Si
P
Electron dư trong nguyên tử Phôtpho liên kết yếu với nguyên tử Phôtpho neân deã trôû thaønh eâlectron töï do. Vaäy moãi nguyeân töû taïp chaát naøy cho tinh theå moät eâlectron daãn neân goïi chuùng laø taïp chaát cho ( ñoâno )
P:1s22s22p63s23p3
 Taïp chaát cho ( ñoâno ) vaø taïp chaát nhaän ( axepto )
Mô hình mạng tinh thể bán dẫn có tạp chất P:
Si
P
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
+
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 thêm số lỗ trống.
 Trong baùn daãn coù pha taïp chaát naøy haït mang ñieän chuû yeáu laø caùc eâlectron
 Bán dẫn như vậy được gọi là bán dẫn electron hay bán dẫn loại n ( haït taûi ñieän trong baùn daãn loaïi n chuû yeáu laø eâlectron ).
NHẬN XÉT:
b) Tạp chất nhận ( axepto ):
Giả sử trong mạng tinh thể Silic có lẫn một nguyên tử Bo (B).
B:1s22s22p63s23p1
Si
B
Bo nhận một êlectron liên kết và sinh ra một lỗ trống, nên được gọi là tạp chất nhận hay axepto
Mô hình mạng tinh thể bán dẫn có tạp chất B:
Si
B
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
-
Một electron ở liên kết gần đó có thể chuyển đến lấp đầy liên kết trống này và tạo thành 1 lỗ trống mới.
 Như vậy, tạp chất B pha vào bán dẫn Silic đã tạo thêm lỗ trống, làm cho số lỗ trống nhiều hơn số electron dẫn.
 Trong loaïi baùn daãn pha taïp chaát naøy haït taûi ñieän chuû yeáu laø loã troáng
 Bán dẫn như vậy gọi là bán dẫn lỗ trống hay bán dẫn loại p ( haït taûi ñieän trong baùn daãn loaïi p chuû yeáu laø loã troáng ).
NHẬN XÉT:
III. Lớp chuyển tiếp p – n
Lớp chuy?n ti?p p - n là chỗ tiếp xúc của miền mang tính dẫn p và miền mang tính dẫn n được tạo ra trên một tinh thể bán dẫn:
1. Lớp nghèo
n
p
+
+
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
-
-
-
Et
Chỗ tiếp xúc hai loại bán dẫn đã hình thành lớp chuyển tiếp p – n.
Ở l?p n�y sẽ� hình thành một lớp không có hạt tải điện g?i là lớp nghèo
2. Doøng điện chaïy qua lớp ngheøo :
 Trường hợp 1: cực dương nối với bán dẫn p, cực âm nối với bán dẫn n.
n
p
(+)
( - )
E
Ith
Ta gọi chiều dòng điện qua được lớp nghèo ( từ p sang n ) là chiều thuận
Kết luận:
 Trường hợp 2: cực dương nối với bán dẫn n, cực âm nối với bán dẫn p.
n
p
( - )
(+)
Et
Ing
Ta gọi chiều dòng điện qua lớp nghèo ( từ n sang p ) là chiều ngược
Kết luận:
3. Hiện tượng phun hạt tải điện
Nhu v?y, khi dòng điện chạy qua l?p chuy?n ti?p p - n theo chiều thu?n, các h?t t?i di?n da s? ? hai phía d?u di d?n l?p chuy?n ti?p và vu?t qua l?p này. Ta nói rằng có hiện tượng phun hạt tải điện từ miền này sang miền khác
IV. Ñioât baùn daãn vaø maïch chænh löu duøng ñioât baùn daãn
I ( mA )
U ( V )
Cấu tạo : Điôt bán dẫn là dụng cụ gồm một lớp tiếp xúc p - n
Công dụng : dùng để lắp mạch chỉnh lưu, biến điện xoay chiều thành một chiều
Nhận biết một số diode:
Diode chỉnh lưu :

Diode ổn áp:

Diode phát quang:

Diode xung:
 
2. Tranzito lưỡng cực n - p - n :
Tinh thể bán dẫn được pha tạp để tao ra một miền p rất mỏng kẹp giữa hai miền n1 và n2 gọi là tranzito lưỡng cực n - p -n
Tranzito có 3 cực
Cực góp hay colectơ ( C )
Cực đáy hay cực gốc, hoặc bazơ ( B )
Cực phát hay êmitơ ( E )
Hiệu ứng dòng điện chạy từ B sang E làm thay đổi điện trở RCB gọi là hiệu ứng tranzito
1. Hiệu ứng tranzito :
 Bài tập.
Câu 3
Câu 1
Câu 2
Câu 4
Câu 5
Tìm câu đúng:
Trong chất bán dẫn, mật độ electron luôn bằng mật độ lỗ trống .
Nhiệt độ càng cao, bán dẫn dẫn ñieän càng tốt.
Bán dẫn loại p tích điện aâm vì mật độ electron.
lớn hơn mật độ loã troáng
Bán dẫn có điện trở suất cao hơn kim loại, vì trong bán dẫn có 2 loại hạt tải điện trái dấu.
a)
b)
c)
d)
ĐÁP ÁN:
Tìm câu đúng:
Điện trở của lớp chuyển tiếp p – n nhỏ, khi lớp chuyển tiếp được mắc vào nguồn điện theo chiều ngược.
Khi lớp chuyển tiếp p - n hình thành thì luôn có dòng điện chạy theo chiều từ bán dẫn loại p sang bán dẫn loại n, do sự khếch tán của các hạt tải điện cơ bản mạnh hơn sự khếch tán của các hạt tải địên không cơ bản,.
Nhiệt độ càng cao, tính chỉnh lưu của lớp chuyển tiếp p - n càng kém.
Khi lớp chuyển tiếp p - n hình thành thì luôn có dòng điện từ bán dẫn loại n sang bán dẫn loại p, do điện trường trong lớp chuyển tiếp thúc đẩy chuyển động của các hạt tải điện thiểu số.
a)
b)
c)
d)
ĐÁP ÁN:
Ở nhiệt độ phòng, trong bán dẫn Si tinh khiết, số cặp electrong – lỗ trống bằng 10-13 số nguyên tử Si. Nếu ta pha P vào Si với tỉ lệ một phần triệu, thì số hạt tải địên tăng lên bao nhiêu lần?
5.106 lần
6.105 lần
5,3.105 lần
6,7.106 lần
a)
b)
c)
d)
ĐÁP ÁN:
Câu nào dưới đây nói về phân loại chất bán dẫn là không đúng?
Bán dẫn riêng là bán dẫn hoàn toàn tinh khiết, trong đó mật độ electron tự do bằng mật độ lỗ trống
Bán dẫn tạp chất là bán dẫn trong đó các hạt tải điện chủ yếu được tạo ra bởi các nguyên tử tạp chất
Bán dẫn loại n là bán dẫn trong đó mật độ lỗ trống lớn hơn rất nhiều mật độ electron tự do
Bán dẫn loại p là bán dẫn trong đó mật độ electron tự do nhỏ hơn rất nhiều mật độ lỗ trống.
a)
c)
d)
ĐÁP ÁN:
b)
Câu nào dưới đây nói về chất bán dẫn là không đúng?
Bán dẫn là chất trong đó các electron hoá trị liên kết tương đối chặt với lõi nguyên tử của chúng
Bán dẫn không thể xem là kim loại hay chất cách điện
Trong bán dẫn có hai loại hạt tải điện là electron và lỗ trống
Chất bán dẫn có khe năng lượng rất lớn và rất khó tạo ra các hạt tải điện
a)
b)
c)
d)
ĐÁP ÁN:
Cám ơn thầy và các bạn đã theo dõi bài thuyết trình của tổ 2
THE END