bài 17 Dòng điện trong chất bán dẫn

Dòng điện trong chất khí là dòng dịch chuyển có hướng của các ion dương theo chiều điện dương và các ion âm, electron ngược chiều điện trường... - Ở nhiệt độ cao hạt mang điện tự do tro

Trang 1

CHÀO MỪNG QÚY THẦY CÔ GIÁO CÙNG CÁC EM HỌC SINH

Trang 2

NHẮC LẠI KIẾN THỨC CŨ

Câu 01

Chọn câu đúng?

A Dòng điện trong chất khí là dòng các ion.

B Dòng điện trong chất khí tuân theo định luật

Ôm.

C Dòng điện trong chất khí là dòng dịch chuyển

có hướng của các ion dương theo chiều điện dương và các ion âm, electron ngược chiều điện trường.

Trang 3

NHẮC LẠI KIẾN THỨC CŨ

Câu 02

Chọn phương án đúng :

Dòng dịch chuyển có hướng của các ion

là bản chất của dòng điện trong môi trường

A kim loại

B chất điện phân

C chất khí

D chân không

Trang 4

Bài 17 DÒNG ĐIỆN TRONG

CHẤT BÁN DẪN

Chương III: Dòng điện trong các môi trường

Tiết 33

Trang 5

Bài 17 DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN

II Bản chất dòng điện trong chất bán dẫn

IV Giới thiệu một số linh kiện bán dẫn thường gặp

2 Tranzito lưỡng cực p – n – p và n – p - n

1 Điôt bán dẫn

III Lớp chuyển tiếp p - n

Trang 6

Bài 17 DỊNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN

I Cấu tạo của chất bán dẫn – Phân loại bán dẫn

1 Cấu tạo của chất bán dẫn

Điện trở suất  của bán dẫn có giá trị trung gian giữa kim loại và điện môi

Điện trở suất của bán dẫn giảm mạnh khi chiếu sáng,

nhiệt độ tăng Do đó ở nhiệt độ thấp, bán dẫn dẫn điện rất kém (giống như điện môi), còn ở nhiệt độ cao, bán

Trang 7

b Cấu tạo của chất bán dẫn tinh khiết

Khảo sát đối với bán dẫn silic

Si

Xét tinh thể Silic đơn nguyên tử

Trang 9

• Xét một bán dẫn silic (Si)

- Ở nhiệt độ thấp: các liên kết trong

mạng tinh thể silic đều rất bền vững,

trong bán dẫn không có hạt mang điện tự

do và bán dẫn không dẫn điện.

Trang 12

- Ở nhiệt độ tương đối cao một số liên kết bị phá vỡ, electron được giải phóng và trở thành electron tự

do đồng thời để lại một lỗ trống mang điện dương

ở trong tinh thể Ở nhiệt độ càng cao liên kết bị

phá vỡ càng nhiều, số electron tự do cũng tăng lên và số lỗ trống cũng tăng lên

Si Si

Electron tự do

Lỗ trống

Trang 13

• - Lỗ trống bên trong mạng tinh thể có thể

di chuyển từ chỗ này đến chỗ khác, giống như sự di chuyển của một điện tích

dương.

• - Nhiệt độ càng cao thì số electron và lỗ

trống càng nhiều, vì vậy độ dẫn điện của bán dẫn tăng theo nhiệt độ.Với bán dẫn

tinh khiết độ dẫn điện thường là nhỏ

- Ở nhiệt độ cao hạt mang điện tự do trong chất bán dẫn tinh khiết là electron và lỗ trống mang điện tích dương

 Kết Luận

Trang 14

b Cấu tạo của chất bán dẫn tinh khiết

c Cấu tạo của chất bán dẫn pha tạp chất

Để tăng độ dẫn điện người

ta pha thêm tạp chất vào

bán dẫn.

Trang 15

a Bán dẫn loại n

- Giả sử pha vào tinh thể silic một

lượng rất nhỏ các nguyên tử P

Nguyên tử P có 5 electron ở lớp

ngoài cùng, 4 electron trong số đó

tham gia vào liên kết cộng hóa trị

với 4 nguyên tử silic ở gần còn

electron thứ 5 của P thì liên kết

rất yếu với hạt nhân và dễ dàng

tách khỏi nguyên tử để trở thành

electron tự do

2 Phân loại bán dẫn tạp chất

Trang 17

- Mật độ electron rất lớn so với mật độ lỗ trống

- Trong bán dẫn loại n hạt mang điện cơ bản là

electron , còn lỗ trống là hạt mang điện không cơ bản

 Kết quả

Trang 18

b Bán dẫn loại p

- Giả sử pha vào tinh thể silic một lượng rất nhỏ các nguyên tử B Nguyên tử B có 3 electron ở lớp ngoài cùng, 3 electron này tham gia vào liên kết cộng hóa trị với 3 nguyên tử silic ở gần Vậy nguyên tử B còn thiếu

1 electron để tham gia vào liên kết với nguyên tử silic

Trang 20

b Bán dẫn loại p

- Mật độ lỗ trống rất lớn so với mật độ electron

- Trong bán dẫn loại p, hạt mang điện cơ bản là lỗ trống còn electron là hạt mang điện không cơ bản

 Kết quả

Trang 21

 Bản chất dòng điện trong chất bán dẫn

Si Si

II Bản chất dịng điện trong chất bán dẫn

Trang 22

Si Si Si Si Si

E

-Khi không có điện trường ngoài đặt vào tinh thể bán

dẫn: các electron và lỗ trống chuyển động nhiệt hỗn loạn

 Trong bán dẫn không có dòng điện

- Khi có điện trường ngoài đặt vào tinh thể bán dẫn

Trang 23

- Khi có điện trường ngoài đặt vào tinh bán dẫn : các electron chuyển động ngược chiều điện trường, còn lỗ trống chuyển động theo chiều điện trường

 Trong bán dẫn có dòng điện

Trang 24

- Dòng điện trong bán dẫn là dòng chuyển dời có hướng đồng thời của các electron và lỗ trống dưới tác dụng của điện trường ngoài

 Kết Luận

- Các electron chuyển động ngược chiều điện trường,

các lỗ trống “chuyển động” cùng chiều điện trường

Trang 25

Trang 26

1 Sự hình thành lớp chuyển tiếp p - n

Trang 27

- Khi có 2 loại bán dẫn p và n đặt tiếp xúc nhau thì có sự khuyếch tán electron tự do từ phần bán dẫn

n sang p và lỗ trống khuyếch tán từ phần bán dẫn

p sang n, kết quả là ở mặt phân cách giữa 2 bán dẫn hình thành một lớp tiếp xúc tích điện dương về phía bán dẫn n và tích điện âm về phía bán dẫn p

Do đó trong lớp tiếp xúc có điện trường E hướng từ

n sang p làm ngăn cản sự khuyếch tán của các hạt mang điện Do có sự khuyếch tán nói trên nên số hạt mang điện cơ bản ở sát hai bên của lớp tiếp xúc giảm đi nên điện trở của lớp tiếp xúc rất lớn.

Trang 28

2 Dòng điện qua lớp chuyển tiếp p-n

n

Trang 29

- Khi nối bán dẫn loại p vào cực dương, bán dẫn loại n vào cực âm của nguồn điện Điện trường E

do nguồn điện tạo ra hướng từ p sang n làm cho hạt mang điện cơ bản di chuyển qua lớp tiếp xúc, nên có dòng điện thuận qua lớp tiếp xúc.

Trang 30

Trang 31

- Khi nối bán dẫn loại n vào cực dương, bán dẫn loại p vào cực âm của nguồn điện Điện trường E do nguồn điện tạo ra hướng từ n sang p làm cho hạt mang điện

cơ bản không di chuyển qua lớp tiếp xúc, chỉ có hạt mang điện không cơ bản đi qua lớp tiếp xúc tạo ra dòng điện có cường độ rất nhỏ gọi là dòng điện ngược

Trang 32

- Lớp tiếp xúc p-n chỉ dẫn điện theo một chiều từ p sang n

 Kết luận

Trang 33

Đặc trưng vôn-ampe của lớp chuyển tiếp p-n

- Khảo sát sự biến thiên

của cường độ dòng điện

theo hiệu điện thế, ta có

thể thu được đường đặc

trưng vôn ampe của lớp

chuyển tiếp p-n như trên

hình bên

- Tính chất của lớp

chuyển tiếp p-n được ứng

dụng trong nhiều dụng cụ

bán dẫn như điôt, tranzito

U

O I

Trang 34

Trang 36

1 Điôt bán dẫn

Trang 37

- Cực góp hay colectơ; kí hiệu C

-Cực đáy hay cực gốc, hoặc Bazơ; kí hiệu B

- Cực phát hay emitơ; kí hiệu E

Trang 38

b Hoạt động

Nối hai cực E và B

vào nguồn 1 cho dòng

điện theo chiều thuận

Nối hai cực C và B

vào nguồn 2 lớn hơn

1 từ 5 đến 10 lần đặt

vào lớp chuyển tiếp B

– C một hiệu điện thế

CI

BI

R

2 TRANZITO

a Cấu tạo và Phân loại

Trang 39

Nếu hiệu điện thế

giữa E và B biến thiên

một lượng UEB  IB và

IE biến thiên  IC cũng

biến thiên theo  xuất

hiện IC  xuất hiện :

CI

BI

Trang 40

Biến thiên hiệu điện thế UEB được khuyếch đại trong mạch tranzito

 Cấu tạo

Khi IB = 0  Tranzito

ở trạng thái ngắt

Khi IB có giá trị lớn và

IC đạt giá trị cực đại

 Tranzito ở giá trị bảo

C (mA) I



B = 80 A I



B = 60 A I



B = 40 A I



B = 20 A I

b Hoạt động

2 TRANZITO

a Cấu tạo và Phân loại

Trang 41

MỘT SỐ DỤNG CỤ BÁN DẪN

Trang 42

CỦNG CỐ BÀI

Câu 01

Tìm câu đúng?

A Trong bán dẫn, mật độ electron luôn luôn

bằng mật độ lỗ trống.

B Nhiệt độ càng cao, bán dẫn dẫn điện càng tốt.

C Bán dẫn loại p tích điện dương, vì mật độ lỗ

trống hơn mật độ electron.

D Bán dẫn có điện trở suất cao hơn kim loại, vì

trong bán dẫn có hai loại hạt tải điện trái dấu, còn trong kim loại chỉ có một loại

Trang 43

CỦNG CỐ BÀI

Câu 02

Chọn câu đúng?

A iện trở của lớp chuyển tiếp p-n là nhỏ, khi lớp chuyển

tiếp được mắc vào nguồn điện theo chiều ngược

B Nhiệt độ càng cao, tính chỉnh lưu của lớp chuyển tiếp

p-n càng kém

C Khi lớp chuyển tiếp p-n được hình thành thì luôn có

dòng điện chạy theo chiều từ bán dẫn loại p sang bán dẫn loại n, do sự khuếch tán của các hạt tải điện cơ bản mạnh hơn so với sự khuếch tán của các hạt tải điện không cơ bản

D Khi lớp chuyển tiếp p-n được hình thành thì luôn có

dòng điện từ bán dẫn loại n sang bán dẫn loại p, do điện trường trong ở lớp chuyển tiếp thúc đẩy chuyển động của các hạt tải điện thiểu số

Tiêu đề	Dòng điện trong chất bán dẫn
Trường học	Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Vật lý
Thể loại	Bài giảng
Thành phố	Thành phố Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	43
Dung lượng	3,14 MB