Bài 23. Dòng điện trong chất bán dẫn

Điện trở suất của kim loại phụ ăng, sự chuyển động nhiệt của các electron tự do ện trong kim loại?. Điện trở suất của kim loại phụ ển động nhiệt của các electron tự do điện trong kim loạ

TRƯỜNG THPT THIÊN HỘ DƯƠNG

huyện Cái Bè – Tiền Giang

 Tổ: Vật Lý

 GV: Huỳnh Công Vương

 Lớp dạy: 11A1, 11A2

 Ngày dạy: 12/11/2008

Kiểm tra bài cũ

Câu 1: Hãy nêu bản chất dòng điện trong chất khí

Câu 2: Miêu tả sự phụ thuộc của cường độ dòng điện vào hiệu điện thế.

Ibh

I

0

-C1: Bản chất dòng điện trong chất khí là dòng chuyển dời có hướng của các ion dương cùng chiều điện trường , các ion âm và electron

C2: U<Uc : U tăng I tăng

• Uo<U<Uc :I đạt giá trị bảo hòa I = Ibh

• U>Uc : U tăng  I tăng nhanh

- B n ch t dòng i n trong kim lo i l dòng chuy n d i có h ất dòng điện trong kim loại ? Điện trở suất của kim loại phụ điện trong kim loại ? Điện trở suất của kim loại phụ ện trong kim loại ? Điện trở suất của kim loại phụ ại ? Điện trở suất của kim loại phụ ào nhiệt độ như thế nào ? ển động nhiệt của các electron tự do ời có hướng ư thế nào ?ớng ng

c a các electron t do d ủa kim loại phụ ự chuyển động nhiệt của các electron tự do ư thế nào ?ớng i tác d ng c a i n tr ụ ủa kim loại phụ điện trong kim loại ? Điện trở suất của kim loại phụ ện trong kim loại ? Điện trở suất của kim loại phụ ư thế nào ?ời có hướng ng

- i n tr su t c a kim lo i t ng khi nhi t Điện trở suất của kim loại phụ ện trong kim loại ? Điện trở suất của kim loại phụ ở suất của kim loại phụ ất dòng điện trong kim loại ? Điện trở suất của kim loại phụ ủa kim loại phụ ại ? Điện trở suất của kim loại phụ ăng, sự chuyển động nhiệt của các electron tự do ện trong kim loại ? Điện trở suất của kim loại phụ điện trong kim loại ? Điện trở suất của kim loại phụ ộc vào nhiệt độ như thế nào ? ăng, sự chuyển động nhiệt của các electron tự do t ng v ng ào nhiệt độ như thế nào ? ư thế nào ?ợc lại ại ? Điện trở suất của kim loại phụ c l i

Khi nhi t ện trong kim loại ? Điện trở suất của kim loại phụ điện trong kim loại ? Điện trở suất của kim loại phụ ộc vào nhiệt độ như thế nào ? ăng, sự chuyển động nhiệt của các electron tự do t ng các electron trong kim lo i chuy n ại ? Điện trở suất của kim loại phụ ển động nhiệt của các electron tự do điện trong kim loại ? Điện trở suất của kim loại phụ ộc vào nhiệt độ như thế nào ? ng nhi t ện trong kim loại ? Điện trở suất của kim loại phụ

c ng nhanh ào nhiệt độ như thế nào ?

Điện trở suất của bán dẫn tinh

khiết giảm mạnh khi nhiệt độ tăng ở nhiệt độ thấp, bán

dẫn dẫn nhiệt rất kém ở nhiệt độ cao, bán dẫn dẫn điện khá tốt.

Hình 23.2

b Tính chất : -

Tính chất điện của bán dẫn phụ thuộc rất

nhiều vào các tạp chất có mặt trong tinh thể.

nguyên tử bền vững.

- Nhiệt độ thấp: không dẫn điện.

Si Si

Si

Si

Si Si

Si

- Nhiệt độ tương đối cao:

+ Các nguyên tử dao động nhiệt mạnh, sinh ra electron tự do và lỗ trống.

+ Ở một nhiệt độ xác định số lượng electron tự do và lỗ trống trong một chất bán dẫn là hằng số.

+ Khi có điện trường: electron chuyển động ngược chiều điện trường, lỗ trống chuyển động cùng chiều điện trường gây nên dòng điện trong bán dẫn.

* Nhận xét:

- Vậy, dòng điện trong bán dẫn là dòng chuyển dời có hướng của các electron và lỗ trống.

- Bán dẫn tinh khiết gọi là bán dẫn loại

i, ở bán dẫn tinh khiết, số electron bằng số lỗ trống Sự dẫn điện này gọi là sự dẫn điện riêng.

- Độ dẫn điện của bán dẫn tinh khiết

tăng khi nhiệt độ tăng, giảm khi nhiệt độ giảm.

- Điện trở suất của bán dẫn giảm khi

• Nếu bán dẫn Silic có pha tạp chất,

tức là ngoài các nguyên tử Silic, còn các nguyên tử khác, thì tính dẫn điện của bán dẫn thay đổi rất nhiều

• Cùng với sự dẫn điện riêng còn

Mô hình mạng tinh thể bán dẫn

có tạp chất P:

Si Si

- 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.

Mô hình mạng tinh thể bán dẫn

có tạp chất B:

Si Si

b Bán dẫn loại p:

* Nhận xét:

-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.

-Ta gọi lỗ trống là hạt tải điện cơ bản hay đa số, electron là hạt tải điện không cơ bản hay

• Chú ý:

- Nếu pha 2 loại tạp chất, chẳng hạn

cả P và B, vào bán dẫn Silic, thì bán dẫn này có thể là bán dẫn loại

p hay loại n, tùy theo tỷ lệ giữa 2 loại tạp chất.

- Như vậy, bằng cách chọn loại tạp chất và nồng độ tạp chất pha vào bán dẫn, người ta có thể tạo ra bán dẫn thuộc loại mong muốn Đây chính là tính chất rất đặc biệt của bán dẫn, khiến cho nó có

a/ Sự hình thành lớp chuyển tiếp p-n.

- Cho hai bán dẫn loại p và n tiếp xúc nhau.

- Tại lớp tiếp xúc chủ yếu:

+ Lỗ trống từ p sang n tái hợp với các electron

+ Electron từ n sang p tái hợp với lỗ trống.

- Tại lớp tiếp xúc: bên p có các ion âm tạp chất, bên n có các ion dương tạp chất điện trường trong .

-Tại lớp tiếp xúc hình thành lớp chuyển tiếp p-n lớp này gọi là lớp nghèo hạt tải điện, gọi tắt là lớp nghèo

b) Dòng điện qua lớp chuyển tiếp p – n:

 Trường hợp 1: cực dương nối với bán

dẫn p, cực âm nối với bán dẫn n.

n p

phía đều đi đến lớp chuyển tiếp và vượt

qua lớp này, gây nên sự phun lỗ trống

vào bán dẫn loại n, và phun electron vào bán dẫn loại p.

b) Dòng điện qua lớp chuyển tiếp p – n:

 Trường hợp 1: cực dương nối với bán

dẫn p, cực âm nối với bán dẫn n.

 Trường hợp 2: cực dương nối với bán dẫn n, cực

âm nối với bán dẫn p.

n p

b) Dòng điện qua lớp chuyển tiếp p – n:

 Trường hợp 1: cực dương nối với bán dẫn

p, cực âm nối với bán dẫn n.

Ing nhỏ

b) Dòng điện qua lớp chuyển tiếp p – n:

 Trường hợp 1: cực dương nối với bán dẫn p, cực âm

nối với bán dẫn n.

 Trường hợp 2: cực dương nối với bán dẫn n, cực

âm nối với bán dẫn p.

-Đây là trường hợp lớp chuyển tiếp p – n mắc theo chiều ngược, còn gọi là lớp chuyển tiếp p – n được

phân cực ngược.

-Như vậy, lớp chuyển tiếp p – n mắc theo chiều thuận (từ p sang n) có cường độ lớn, dòng điện qua lớp chuyển tiếp p – n mắc theo chiều ngược có

cường độ rất nhỏ.

=> Lớp chuyển tiếp p – n dẫn điện tốt theo

1 chiều, từ p sang n Lớp chuyển tiếp p – n

có tính chất chỉnh lưu.

c Đặc tuyến vôn-ampe của lớp chuyển tiếp p-n

* Câu hỏi và Bài tập.

Bài Bài 3 Bài 1 Bài Bài 2 Bài 4

Câu 1: Tìm câu đúng:

Trong chất bán dẫn, mật độ electron luôn bằng mật

độ lỗ trống Nhiệt độ càng cao, bán dẫn dẫn điện càng tốt.

Bán dẫn loại p tích điện dương vì mật độ lỗ trống lớn hơn mật độ electron.

Bán dẫn có điện trở xuất cao hơn kim loại, vì trong bán dẫn có 2 loại hạt tải điện trái dấu, còn kim loại chỉ có một.

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.

Câu 3:

ở nhiệt độ phòng, trong bán dẫn Si tinh khiết, số cặp

pha P vào Si với tỉ lệ một phần triệu, thì số hạt tải địên tăng lên bao nhiêu lần?

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?