Dòng điện trong chất bán dẫn

Tổ 4 I. Chất bán dẫn và tính chất 1. Chất bán dẫn Chất bán dẫn là chất có điện trở suất nằm trong khoảng trung gian giữa kim loại và chất điện môi. Nhóm vật liệu bán dẫn tiêu biểu là gecmani và silic. I. Chất bán dẫn và tính chất 2. Tính chất của chất bán dẫn Ở nhiệt độ thấp, điện trở suất của chất bán dẫn siêu tinh khiết rất lớn. Khi nhiệt độ tăng, điện trở suất giảm nhanh. Điện trở suất của chất bán dẫn giảm rất mạnh khi pha một ít tạp chất. Điện trở của bán dẫn giảm đáng kể khi bị chiếu sáng hoặc bị tác dụng của các tác nhân ion hóa khác. II. Sự đẫn điện của bán dẫn tinh khiết Ta xét trường hợp bán dẫn điển hình là Si. Nếu mạng tinh thể chỉ có một loại nguyên tử Si, thì ta gọi đó là bán dẫn tinh khiết. Si Si Bán dẫn tinh khiết II. Sự đẫn điện của bán dẫn tinh khiết II. Sự dẫn diện cùa bán dẫn tinh khiết II. Sự đẫn điện của bán dẫn tinh khiết II. Sự đẫn điện của bán dẫn tinh khiết Bản chất dòng điện tinh khiết Dòng điện trong chất bán dẫn là dòng dịch chuyển có hướng của các eletron và lỗ trống. Độ dẫn điện của chất bán dẫn tăng khi nhiệt độ tăng và độ dẫn điện giảm khi nhiệt độ giảm. Điện trở suất của chất bán dẫn giảm khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào. III. Sự đẫn điện của bán dẫn có tạp chất III. Sự đẫn điện của bán dẫn có tạp chất Bán dẫn loại n và bán dẫn loại p Nếu bán dẫn Silic có pha tạp chất, tức là ngoài các nguyên tử Silic còn có các nguyên tử của nguyên tố khác, thì tính dẫn điện của bán dẫn thay đổi rất nhiều. III. Sự đẫn điện của bán dẫncó tạp chất - Bán dẫn có hạt tải điện âm gọi là bán dẫn loại n (negative). - Bán dẫn có hạt tải điện dương gọi là bán dẫn loại p (positive). a) Bán dẫn loại n Giả sử trong mạng tinh thể có lẫn một nguyên tử Photpho (P). P Si Electorn dư trong nguyên tử Photpho liên kết yếu với nguyên tử Photpho. Mô hình mạng tinh thể bán dẫn có tạp chất Si Si Si Si Si Si Si Si P Electron dư thừa dễ dàng tách ra khỏi nguyên tử Nhận xét Như vậy, tạp chất P đã tạo thêm các electron tự do mà không làm tăng số lỗ trống. 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. b) Bán dẫn loại p: Giả sử trong mạng tinh thể Sillic có một nguyên tử Bo (B). Si B Lỗ trống tạo nên do nguyên tử Bo thiếu một electron liên kết với một nguyên tử Sillic lân cận. Mô hình mạng tinh thể bán dẫn có tạp chất B Một electron ở liên kết gần đó có thể chuyển đến lấp đầy liên kết trống này và tạo thành một lỗ trống mới. Si Si Si Si Si Si Si Si B Nhận xét: Như vậy, tạp chất Bo pha vào bán dẫn Sillic 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 hạt tải điện đa số), electron là hạt tải điện không cơ bản (hay hạt tải điện thiểu số). Bán dẫn như vậy được gọi là bán dẫn lỗ trống hay bán dẫn loại p. Nếu pha hai loại tạp chất, chẳng hạn như cả Photpho và Bo vào bán dẫn Sillic thì bán dẫn này có thể là bán dẫn loại p hoặc bán dẫn loại n, tùy theo tỉ lệ giữa hai loại tạp chất. Như vậy, bằng cách chọn tạp chất và nồng độ tạp chất pha vào bán dẫn, người ta có thể tạo ra bán dẫn thuộc loại mình mong muốn. Đây chính là tính chất rất đặc biệt của bán dẫn, khiến cho nó có nhiều ứng dụng.  Lớp chuyển tiếp p – n a) Sự hình thành lớp chuyển tiếp p – n: b) Dòng điện qua lớp chuyển tiếp p – n: a) Sự hình thành lớp chuyển tiếp p – n: n p + + + + + + + + - - - - - - - - Et Chỗ tiếp xúc hai loại bán dẫn đã hình thành lớp chuyển tiếp p – n. Lớp này còn được gọi là lớp nghèo hạt tải điện, gọi tắt là lớp nghèo. Đây là trường hợp lớp chuyển tiếp p – n mắc theo chiều thuận, còn gọi là lớp chuyển tiếp p – n được phân cực thuận. Như vậy, khi lớp chuyển tiếp được phân cực thuận, các hạt tải điện đa số ở hai phía đều đi đến lớp chuyển tiếp và vược qua lớp này, gây nên sự phun lỗ trống vào bán dẫn loại n, và phun electron vào bán dẫn loại p. a. Phân cực thuận 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. b.Phân cực ngược: c.Kết luận =>Lớp chuyển tiếp p – n đẫn điện tốt theo một chiều, từ p sang n. Lớp chuyển tiếp p-n có tính chất chỉnh lưu =>Dòng diện qua lớp tiếp xúc p-n không tuân theo định luất Ohm Cảm ơn cô và các bạn đã lắng nghe