Bài 17: Dòng điện trong chất bán dẫn

Dòng điện trong chất bán dẫn.. Mục đích yêu cầu: HS nắm đ ợc: * 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

Đ44+45 Dòng điện trong chất

bán dẫn Dụng cụ bán dẫn

Tiết 63+64+65

Mục đích yêu cầu: HS nắm đ ợc:

* 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

Ngµy so¹n: 25 - 1 - 2005

Líp

11A1 11A2 11A3

11A5

HS v¾ng

§iÓm KT

miÖng

Ngµy d¹y

4 - 02- 05 4- 02- 05 4 - 02- 05 4 - 02- 05

15 - 02- 05 14- 02- 05 16 - 02- 05 16 - 02- 05

16 - 02- 05 16- 02- 05 18 - 02- 05 18 - 02- 05

Dòng điện là gì? Chiều của dòng điện đ ợc xác định

nh thế nào? Hãy nêu điều kiện để có dòng điện?

Định nghĩa: Dòng điện là dòng chuyển dời có h

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 ớc: Chiều dòng điện là chuyển dời có h ớng

của các điện tích d ơng

Bản chất dòng điện trong kim loại?

Là dòng electron tự do chuyển dời có h ớng

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

BD

T (K)

* 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, ôxit k/l

b Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết

1 Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết

+

+

+ +

Si

+ +

- 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

e

-+

+

+ +

+

+ +

+

Lỗ trống

Chùm tia sáng

ở t0 thấp: b/

d cách điện

- ở t0 cao: trong

b/ d có electrôn

và lỗ trống

- Khi ch a có điện tr ờng : ch a có dòng điện

- Khi có điện tr ờng : e  cực d ơng ;lỗ trống  cực âm

ớng đồng thời của các e tự do và lỗ trống d ới tác dụng của

điện tr ờng

2 Sự dẫn điện của bán dẫn có tạp chất

+

-Si

+

+ +

+ +

e

-Lỗ trống

+

+

As

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 Sù dÉn ®iÖn cña b¸n dÉn cã t¹p chÊt

b B/d lo¹i p

B

-+

+ +

+

e

-Lç trèng

+

B

Si

* Pha B vµo Si

* B : ho¸ trÞ 3 Si:

ho¸ trÞ 4 Trong

liªn kÕt ë B cßn

thiÕu 1 e, trë

thµnh lç trèng

* Trong b/d lo¹i p: sè lç trèng nhiÒu h¬n sè e

* Trong b/d p: h¹t mang ®iÖn c¬ b¶n lµ lç trèng, cßn

electr«n lµ h¹t mang ®iÖn kh«ng c¬ b¶n

Đ45 dụng cụ bán dẫn

Etx

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 tr ờng Etx h ớng 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

Etx

Engoài

+

Nối cực + với đầu p

- Nối cực - với đầu n

* Do tác dụng của E ngoài, h ớng 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 Etx

Engoài

+

- Nối cực + với đầu n

- Nối cực - với đầu p

E ngoài, h ớng từ n sang p :

I từ n  p, I nhỏ, là dòng

điện ng ợc,U đặt vào: ng ợc

Lớp tx p-n có tính dẫn điện chủ yếu 1 chiều từ p sang n

p 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 ng ợc (p

nối về cực âm, n nối về cực d ơng) điốt

khoá, không cho dòng qua

Điốt b/d đ ợc 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 l u

dòng điện xoay chiều

b.Tri«t b¸n dÉn hay trandito

* CÊu t¹o vµ ký hiÖu : T ® îc t¹o thµnh tõ 3

miÒn b¸n dÉn kh¸c lo¹i , xen kÏ , tiÕp gi¸p

nhau , mçi miÒn nèi ra mét ch©n cùc

E

C

MiÒn E:Cã l îng t¹p chÊt lín  Sè

h¹t mang ®iÖn lín  Dßng IE lín

MiÕn B : máng (m) Cã l îng t¹p chÊt Ýt

 Sè h¹t mang ®iÖn Ýt  Dßng IB nhá ;

MiÒn C: Cã l îng t¹p chÊt trung b×nh

T

E

B

C

p

E

B

C

n

§Æc ®iÓm c¸c miÒn b.d :

- Cùc E: cùc ph¸t, ªmet¬

- Cùc B: cùc gèc, bad¬

- Cùc C: cùc gãp, c«lect¬

* Cã hai lo¹i trandito: p - n - p vµ n - p - n

p

+

Engoµi

p

E

B

C

n

E

C

p - n - p

n

+

Engoµi

n

E

B

C

p

E

C

n - p - n

Hoạt động của trandito

- Đặt vào E và B nguồn điện có

hđt thuận E 1 (cực + nối với p)

- Đặt vào B và C nguồn điện có

hđt ng ợc E 12 (cực + nối với n)

p

+

p

E

B

C

n

+

E

B

C

p

E C

E C

c.Nhiệt điện trở bán dẫn

- Là dụng cụ b/d đ ợc 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 c ờng 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, …, ôxit k/l

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 tr ờng: 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 tr ờng: kim

loại, chất điện phân, chất khí, trong chân không và trong

chất bán dẫn

3 ĐL Farađây, ứng dụng của hiên t ợng điện phân

4 So sánh hai dạng phóng điện trong không khí ở điều kiện th ờng 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

Tù rót kinh nghiÖm