Linh kiện bán dẫn lý thuyết bài tập thực hành good quality DT7

Có những loại vật liệu không thể xem là kim loại hoặc chất điện môi, đó là chất bán dẫn. 1. Điện trở suất của chất bán dẫn có giá trị nằm trong khoảng trung gian giữa điện trở suất của kim loại và điện trở suất của điện môi. Ở nhiệt độ thấp, điện trở suất của chất bán dẫn siêu tinh khiết rất lớn.

DONG DIEN TRONG CHAT Đề quyết - 0T?.

công hoá trị Như Vậy, xung quanh mỗi nguyên tử Sĩ

có tám lectron, tao thành lớp electron đây

đình 23.41 Do đó, liên kết giữa các nguyên tử

rong tinh the Si rat bén vững

+ Ö nhiệt độ thấp gần © K, các electron hod tri

gin bó chất chế với các nguyên tỪ ở nút mang

Do đó trong tình thé không có hai tại điện tự đo,

bin din Sĩ không dẫn điện

Õ nhiệt độ tương đối cao, nhờ đáo đồng nhiệt của

các nguyên tứ, một só &Ìecuon họa trị thụ thêm

nâng lượng và được giai phóng khói các liên het, trở

thành các ¿lectron tự đo Chúng có thể tham gia vào

sự dân điện giông như eÌc‹c tron đâu trong kum loại,

Trong bài này, élecươn tự do được gọi a election

Đồng thời, khi một electroa bứt khói tiến kết, thì

một liên kết bị trong xuất hiện Neuen ta got nó là

lo trong, LA trông màng một điện tích nguyên tÔ

đương, vì hến kết thiếu elec tron Mot tec: élec tron ở môi wh Sin De

diectron hoa tn

Ở giữa là hạt nhân, xung quanh

là các lớp êlectron bên trong, Ngoài

cùng là bón élecưon hoá trì

Hình 234 Trong win thổ Sỉ ở nhiệt

độ rất thập, khôing cũ hạt thang điện

tựớo

Môi đoạn thắng hiểu thị một

a fais

Dong thoi, Khi mot electron brit khôi liên kết, thì

lồ tróng Lô trông mang mot điện tích nguyên tố

đương, Vì liên Kết thiêu êlecwon Mat elec tron ở mối

liên kết gan do có thế chuyển đến lắp đấy liên kết

bị trồng, và tạo thành lê trông ở vị trí khác, tức là lỗ

trồng cũng có thé dich chuyén trong tinh thé,

Vậy, ở nhiệt đô cao, có sự phát sinh ra các cập

#lectron ~ lễ trồng (Hình 33 S)

Bên cạnh đó luôn xảy ra quá trình tái hợp

dectron ~ 16 tong, trong do mot electron tudo chim

mốt mới hên két bị trồng và trở lại thanh electron

liên kết, Quá trình này lam tái đì đồng thời một

€leCưon tự do và một lô trồng (mot cap election

lỗ ướng) Ó một nhiệt đố sắc định, cô sự của bằng

Điữa quá trình phat sink va quá trình tái hợp:

« Khi có điện trường đất vào, electron chuyển

động ngược chiêu điện tường, lô trồng chuyển

động thuận chiếu điện trường, gây tên dòng điện

trong ban dan

aww

Hình 23.4 Trong linh thổ S¡ ở nhiệt

độ rất thấp không cô hat mang điện

tựa

Môi đoạn thẳng biếu thị một

liên kết giữa hai nguyên tự, đo một

€lectron thu& hiện,

Hình 335 Trong bnh thế Sỉ ở nhiệt

GO) tong Oi cao, co su phat sinh

cập Ôlectrona - lỗ trồng,

Minh tròn màu vành Biểu thị

Èlev tron tự do, vòng trón rộng biểu thị

là trang

11§

n trong bán dân là dòng chuyên ¿„

fare aude aur i Vay dong die

(4 Giai thich vi sao điền tò ) electron và lỗ trồng

Suất của kim loại và bản dẫn lại _ có hướng của CÁC

phụ thuộc vào nhiớt đó theo Gi ban dan tinh khiết, số #lectron và số lá trấn

Cách khác nhau, như thây ở

Hình 232 bảng nhau, NỘI chính xác hơn, trong bán dẫn tạ

khiết, mật độ êlectron và mật độ lò trồng báng nhạy

Sự dẫn điện trong trường hợp này gọi là s dân diey

giếng của bản dẫn, Bán dân tính khiết còn được sa

kếm, vì có rất ILếlecton tự do và lô trong

Người tá ứng dụng sự phụ thuộc mạnh của đới

HỞ bản dẫn vào nhiệt độ đè lạm suốt điện el dân, Độ là dụng cụ gồm một mẫu bán dẫn nói

Hình 236 Quang đen wd nan abn

a

Người tà ứng dụng Sử phú thuộc mạnh của đụ,

trở ban dan vào nhiệt đồ để lam alert deen tre

đân, Đó là đụng cụ gốm một mẫu bán dẫn nó hai dấy dẫn, Nhiết điện trợ được dụng để đo ;

độ, đề điệu chính và không chế nhiệt do

« Cáp electron - lỗ trồng còn phát sinh kh a

chiếu ảnh sàng có bước sóng thích hợp vao ban di

Do đó, điện trở suất của bán dẫn giảm Khi có anà sảng thích hơn chiếu vào, ĐỒ là hren name quảng

đán Hiện tường này được ứng dụng để làm quar

shee tet ban din tHÌnh 23.6) ; điện trở của nó g;

khi cương độ ánh sáng chiếu vào tăng

3 Sư dẫn điện của bán dẫn cỏ tạp chất

Nếu bán dân Sĩ có pha tap chất, tức là ngoài c€

EUYẾH TH NÓ CÔN CO can nguyên tự khác, thị 2

dân điện của bản dẫn thấy đối rất nhiều Chỉ cẽ thôi lường rất nhỏ tạp chất (vớ tỉ lẻ vài phan tnee

đồ dân điện của bàn dân vò thể tang hàng van, huy

tiểu lần, Klù đồ, cũng với sự dẫn điện tiếng, côn $Ẽ

suckin điện đo fap chat.

a) Ban dan loai ø

Gia sử trong mang tính thể Sĩ có lẫn mô

nguyên tử phêtpho (9), Nguyên từ P có năm nee ;

até ngoài (Hình 23 7a), trong đó bốn êlectron am

ga liên kết công hoá trì với các Nguyen tt St xung

gaanh Electron con bar hen kết yêu win nguyen tir

nên ngay ở nhiết đồ tháp, nó đã có thể để dang bứt

khối nguyên tư P và trở thành êlectron tự do (Hình

337Tbì Nguyện từ P trở thanh môi sòn dương, nâm tại

at mang

Như vậy, tấp chết P đã tạo nên thêm các electron

| đền mà không làm tang them số lô trong Do do, bán

din Se pha Pod số elecron dan nhieu hen 90 15 wong,

tứ Ìà sửa đề ekecuaa loi le mật đó lô trông Tà gỌi

lectron la har tar điền cơ hàn hay đụ số, lô trông lÀ pinh 23.7 Tao chất P tạo thêm

hat tar điển Lhoòng cự bản hay tuếu vô Hàn dẫn như - éectron nước

vay duce por La han dn electron hay ben chin feast te

bị Hán đân loại p

Nếu tấp chat la nguyen 10 he ae

CÔ NÀY NÊN để Íogi p b) Ban dan loại p

Nêu tạp chất là nguyên tố hoá trì 3 như bọ (B)

(Mình 23 Sai thì còn thiếu một êlectron để tạo

thành hiến kết giữa nguyên tự H với bon liRUWeitJở

§ làn can Mot électron 6 hen ket gan do có thế

chuyển đến lập đây hen ket nay và tạo thành lỗ

trống Còn nguyên từ B thì trở thành một tòn âm

nằm ở nút mang (Hình ^3 Rhị

Jap chat H phá vào bán dân Sĩ đã tạo thêm lỏ

trống, lam cho sé lô trông nhiều hơn số électron dẫn,

tức la mất đó lô trong lớn hơn mát đố electron, LA

ting fo hài tài điển co ban hay da st, electron là

hat ta: dan khong co ban thay tuêu sôi Độ là bắn

dẫn lô trông hay bán dán loại p'

vào ban dan Si thy ban dan nay co the 1a lon p hay

foal n tuy thee tte gette haa lương HẠ" chất

4 Lop chuyén tiép p-n

a) Sự hình thành lớp chuyen tiep p-n

Lớp chuyến tiếp p-n được binh thant

hai mẫu bán đắn khác loại, loại / và io‹: ;

với nhau (xem Hình 23,9)

Khi có sự tiếp xúc, lỗ trống và electron khusy

tấn từ mẫu ø sang mau ø+ và ngược lạ Ï uy nhien

ở bán đắn p, lỗ trống là hạt tải điện da so nên: dòng

khuếch tần từ bán đẫn p sang ø chủ yẻu La dong

Trong thực tế, lớp chuyển tiếp

pen duoc tao thành khí ngườn ta phá

các tạp chát một cách thịch hơi vào

các phấn khác nhau cua một mẫu

hán dân,

Lớp này côn được gọi là đập

nghào hạt tái điện, hếy gợi ta (là

lớp nghèo

lớp điện tích dương, bên phía bán dan p66 mer is

điện tích âm Tại đó xuất hiện mot dien Iitimy trong L3 „ hướng từ phía ø sang 7 có tắc dung hata

cần sự khuếch tán các hạt mang điện đa số (và thụ,

đẩy sự khuếch tán các hạt thiểu số) Cường đỏ cự

điện trường E, tầng dân làm cho dòng khuếch tự

các hạt tài điện đã số giảm dẫn, Sự khuéch tần dimg

lan khi cutmg do dhén trong nay dat gia trị On ding

Tà nói rằng ở chỗ tiếp xúc hài loại bán dẫn di hb thành tp chuyến riếp pn, Lớp chuyền tiếp có đến

trở lớn, vì ở đó hấu như không có hạt tải điển nự do

b) Đông điện quả lớp chuyển tiếp p¬a

* Tà mác hai đầu của mẫu bán dẫn có lớp chuyể

REP pon van MOL neue den cd hiệu điện thé U, 2

Điện trường ngoài È, do nguồn điện gây n

HgƯỢC chiêu với điện trƯỜng trong E eta KP

chuyến tiên, làm yếu điện trường trong D6 đ

dong —_ túng cường BAY trên dòng điện / có cường đô lớm ee ie hát tải điện đa số được

chay ed —_e = dan p sang hin dần n Đó là

ons ae aes S uve Bay nên ben hiệu điện thế

thuần Của điển, Dòng này tầng nhanh khi

kiêu điện thể Ê tàng Đây là trường hợp lớp chuyển

tép pen mac theo chiếu thuan, con gọi là lap

chayén nép pon duce phan cuc thudn

Như váy, khi lớp chuyến bếp được phân cực

thuận, các hat tại điện đa số ó hại phía đếu đì đến

lớp chuyền tIÈj và vưỢI qua lop này, gây nên sự

phun li trúng vàu bán dẫn loại n và phán electron

tảo bản dân loại p

+ Ta đối cực của nguồn điện mắc vào mẫu bán

đẩn tức là mắc cực đường vào bán din a, cur am

tảo bán dân ø (Hình 33 11)

Điện trương qgoái Ế, cùng chiều với điện trường

tong „Vì thể, chuyền dới của các Hạt tái điện đa số

Í

—> £,

váo nguồn điện theo chiều thuận: Điện trường ngoài FE, ngược

chiếu với điện trường trong Ết

Đông điện thuận (/,) cd cudmg dd lớn chạy tứ p sang 2

Hinh 23.11 Lop chuyén pép pve mac

vao ngudn điện theo Chiỗu “QƯỢC

Điện trường ngoet Ế,, cùng chiếu

với điện trutmg tong & Dong dite:

hoàn vs EM nàn cần xua lớp chuyển tiếp chỉ có

đồng các hat tai điện thiểu s6, Rầy nên đồng điện ƒ

cháy từ phía ø sang phía ò, có cường đô nhỏ và hầu

như không thav đôi khi tà tầng hiệu điện thế f2 Đó

lb dòng điện ngướợi, do liệu điện thế new cha

nguồn gây nên, Đây là trường hợp lớp chuyến tiếp

ma mắc theo chiếu ngược thay phán cức ngược)

© Như vậy dòng điện qua lớp chuyển tiếp p-n

mắc theo chiêu thuận (tự p sang n) có cường độ lớn,

đảng điến qua lớp chuyến tiếp ìn mác theo chiếu

tgước có cường đo rất nho 4p chuyến tiếp p¬n đắn

Ân tới theo mới chiều, tí p tang ® Lớp chuyển tiếp

n có tinh chat chinh lưài

©) Đặc tuyến vón-ampe của lớp chuyền tiep pra

Kháo sát sự biến tuên của cường đo dòng điện

theo hiệu điện thế, có thế thụ được đường đạc trưng

Yôn-ampe, côn gọi là đặc tuyển vốn -anipe, của lip

thuyên uép pon như trên Hình 23,12

kh 0ý é tiếp gu được ứng du E

Tĩnh chất của lớp chuyes HÀ diệt, tra0/110

ứng nhiều dụng cy ban dân nÌ!

AM 23.TTL 2p chuyến hiếp pn mắc

vÂo nquấn điện thea chóấu ngược

Điện trưng ngoài Ea cùng chiều với điên trường trong , Dòng điện

PEƯỢC Ísẹ có cường độ rất nhỏ, chạy

từ n sang p

t

Minh 2312 Đặc tuyến vômampe

của iớp chuyến tiếp pm

Dòng điện thuận có cường độ

lớn và tạng nhanh theo hiệu điền thé

thuận Dong điện ngược rất Ho và ft

phú thuốc hiệu điện thê

119

1 Hãy nêu sự khắc nhau về nh chất điện giữa kim loại và bán dẫn nh khiết

2 C6 những loại bán dẫn nào ? Trong mỗi loại bán đẫn đó, các hạt tải điện lâ những leat no, oy lượng ra sao và được tạo thành như thế não ?

3 Hãy giải thích sự hình thánh lớp chuyển tid p-n Vi sao ta nói lớp chuyển tiếp p-n có tinh 2g

chính lưu ?

4 Hãy giải thích hình dạng của đường đặc trưng vóo-ampe của lớp chuyển tiép p-n

EB BAI TAP

A Trong ban dẫn, mật độ ðlectron luôn luôn bằng rnật độ lỗ trong

B Nhiệt độ cảng cao, bản dẫn dẫn điện cảng tốt

C Bán dẫn loại p tích điện đương, vi mẬt đô lỗ trống lon han mat do électron

Chọn câu đúng,

À ĐC, Võ của lớp chuyến bếp p là nhỏ, kh lớp chuyển tiếp được mắc vâo nguồn đến

Chiếu ngược

B Nhiệt Óộ công cao, lính chỉnh lưu của lớp chuyển bếp p-n cảng kêm

€ Khi lớp chuyén ti6p p-n được ranh thành ý luôn cô dông điện chay theo chiéu hr ban dn ea

P sang bên din iow n oo sự khuếch tàn của các họt tải điện cơ bản mạnh hơn so vệ s

khuếch tân của các hạt tải điện không œở bán

D Kh lop cy Up p-n Gg: nh thành B luôn có động điện từ bản dẫn loại n sang band 'O0p đo điện trường tong Ô lp chuyển bếp túc đầy chuyền động của các họi tả điện elo

nis anh rr và được cấp điên bằng nhdin

m pin mật t t t w

Nhưng tâm pàn một trời tương tự con được vụ đụng trẻ

1 Didt

Địớt là các |

tiờt lớp chủy €n LIẾP pon

viên bán dfn hai cuc, trong đó có

a) Didt chink tw

Điệt chính lưu dụng để chink fiw dong điện xoay

thiểu, Nó hoạt đong trên cơ sở tính chải + lunh lưu

tua lớn chuyến tiếp pon Diot ban dân đực kí hiệu

ee

ee SY AORY

quấu, NÓ hoạt động trên cơ sơ tính chất chính lưu

sa lớp chuyên tiếp pen, Điốt bán dẫn được kí hiệu

ghư trên Hình 24.1

Hình 24.2 là sơ đố chỉnh lưa môi nửa chu kì

đồng đốt Mach góm một điệt chính lưu 7) mắc nối

tiếp với điện trở tài

Khi một hiệu điện thế xoay chiếu được đật vào

mach, thi dong di¢n chi chay qua mạch ở nửa chủ kì

mà lớp chuyến tiếp ma được mắc theo chiếu thuận,

tức là điển thể piua bán dẫn loại £ cao hơn đ›ện thé

theo chiếu môi tên

Ô nữa chủ kì sau, điêt được mắc theo chiếu

ñgướ& Dong điện cháy trong mìách Íä rất nhĩ và có

Bế họ quá Vi vay, dong dicen qua dite to tay treat

thức tế chị chạy theo mới chiểu (1U 0Ề5 kuông dưỜi,

Hình 34 2), và ở môi chủ kì cua đồng điện xoay

chiếu, dòng điện chỉ chày qua W trong HIẾU nữa

Phía trái là bán dấn loa p phía

hướng sang phải chà chiếu cua đóng

điên thuận qua lớp chuyển tiếp, rỡ £r

sưng m

GBD Hay nau mot thi nghiam dan

giản để minh hoa tính chất chỉnh kêu của một điệt ban đắn

Minh 24.2 Mach chinn kas mot ode

hủ kt Gury hot Barr dade

‡

l21

b) Photodiot

chuyển tiếp /Ø-w tạo lhêm các cáp ‹

lỗ trồng Do đó nếu đit tắc vào hiệu 2

ngược, thì đồng rtgược qua lớp chuy én hep »

lên rõ rột khi có ánh sáng Anh Sing càng

i lcàng lớn Nguis ta im;

Cưỡng đô ảnh sang

he E234

cdc 16 tr6ng sar

bán dẫn p vàc+

hai đầu của diệt

suất điện đồng quan

điệt, phía p và 0Ô bảng

nạ điện, Điột được chiếu

với phía p là cực dương „

Hiện nay cdc tam pin quang he

duce ding rong rit dé chuye mat tren thành điện Do La nhumg pu

Nếu điờt đức chế tạo từ nhữt

thích họp thị khí đong điển thuận chay qua J

phat quany Mau sac cua anh sang phat ra tus

các hàn dân đụng lam điột và cách ph

Lae bin dân cũng hoạt động trên cơ sở sự phá

ø Pin nhiệt điện bán dan

«Cap nhiệt điện làm từ hai thanh bán dẫn khác

ing n và pì có thể có hệ số nhiệt điện đồng ơy lớn

gm hang iam hin so với ở cập nhiệt điện kim loại

sem Bài 1§) Da đó các qxn nhiệt điện dụng trong

tự tế đều được làm bàng bán đắn (nhu Bile, BiSe )

„Õ đây các cấp nhiệt điện làm từ những thanh

iets cho dong điện chạy qua một đây nhự vậy, th

dc mối hàn hoặc là nóng lên hoặc l3 lạnh dị, các

mới hàn nóng và lanh xen kẻ ghau Hiện tượng ĐẤY

te, hitu qua cao dang trong bho bos} học

¢) Ki higu tanzito Apert

(Tir cau tao eda transite nhs