Vật liệu điện. Nguyễn Tiến Hiển - Bộ môn Vật lý

Chương Vật liệu điện Nguyễn Tiến Hiển - Bộ mơn Vật lý Email: nguyentienhien@vnua.edu.vn Webpage: http://fita.vnua.edu.vn/nthien/ Nội dung v v v v Cấu trúc vùng lượng Vật liệu dẫn điện Vật liệu cách điện Vật liệu bán dẫn Cấu trúc vùng lượng v Sự hình thành vùng lượng Cấu trúc vùng lượng v Sự hình thành vùng lượng Cấu trúc vùng lượng v Sự hình thành vùng lượng Cấu trúc vùng lượng v Sự hình thành vùng lượng Cấu trúc vùng lượng v Sự hình thành vùng lượng Cấu trúc vùng lượng v Sự hình thành vùng lượng Cấu trúc vùng lượng v Sự hình thành vùng lượng Cấu trúc vùng lượng v Sự hình thành vùng lượng Chất bán dẫn v Các loại bán dẫn o Bán dẫn pha tạp loại p § Cấy nguyên tử B vào mạng tinh thể Silic § B có electron hóa trị, electron so với Silic § B dùng electron vào liên kết cộng hóa trị cịn thiếu electron liên kết § Có thêm nhiều lỗ trống thào thành tham gia vào q trình dẫn điện § Bán dẫn loại P (p – hạt tải điện chủ yếu điện tích dương) Chất bán dẫn v Lớp tiếp xúc p–n o Khi cho hai bán dẫn loại p loại n tiếp xúc với nồng độ hạt tải điện hai bên chênh lệch mà có khuếch tán hạt tải điện: § Electron khuếch tán từ miền n sang miền p § Lỗ trống khuếch tán từ miền p sang miền n o Do khuếch tán điện tử lỗ trống cách tự nhiên: § Lớp bán dẫn loại p bớt lỗ trống nhận thêm điện tử => tích điện âm § Lớp bán dẫn loại n bớt điện tử nhận thêm lỗ trống => tích điện dương Chất bán dẫn v Lớp tiếp xúc p–n o Nếu chênh lệch nồng độ loại hạt mang điện hai khối lớn khuếch tán diễn mạnh o Kết lớp tiếp xúc p–n có điện trường hướng từ n sang p ngăn cản trình khuếch tán hạt tải điện o Mặt khác, lớp tiếp xúc, xảy tái hợp điện tử lỗ trống hình thành ngun tử trung hịa cịn ion khơng di chuyển nên lớp tiếp xúc p–n gọi vùng nghèo (vùng thiếu vắng hạt tải điện) Chất bán dẫn v Điốt bán dẫn o Điốt bán dẫn linh kiện điện tử cho phép dòng điện qua theo chiều mà khơng theo chiều ngược lại o Cấu tạo: Đi ốt thực chất tiếp giáp p–n o Điện cực nối với khối p gọi Anốt (ký hiệu A) o Điện cực nối với khối n gọi Katốt (ký hiệu K) Chất bán dẫn v Điốt bán dẫn o Phân cực thuận điốt § Cực dương nối vào khối p, cực âm nối vào khối n § Điện áp ngồi ngược chiều với điện trường tiếp xúc Etx § Độ dày lớp tiếp xúc thu hẹp lại § Dịng điện dễ dàng di chuyển từ cực (+) qua diot sang cực (–) điốt thông ==> Chất bán dẫn v Điốt bán dẫn o Phân cực ngược ốt § Cực dương nối vào khối n, cực âm nối vào khối p § Điện áp ngồi chiều với điện trường tiếp xúc Etx § Độ dày lớp tiếp xúc mở rộng § Dịng điện khó di chuyển từ cực (+) qua diot sang cực (–) điốt không thông ==> o Vậy lớp tiếp xúc p–n dẫn điện theo chiều phân cực thuận => tính chỉnh lưu diode bán dẫn Chất bán dẫn v Điốt bán dẫn o Mạch chỉnh lưu dùng ốt § Chỉnh lưu nửa chu kỳ Chất bán dẫn v Điốt bán dẫn o Mạch chỉnh lưu dùng ốt § Chỉnh lưu hai nửa chu kỳ: Hai sơ đồ mắc mạch Chất bán dẫn v Transistor o Gồm lớp bán dẫn ghép với thành lớp tiếp xúc p – n o Lớp gọi cực gốc Base (B), lớp mỏng có nồng độ tạp chất thấp o Hai lớp bán dẫn bên nối thành cực phát Emitter (E), cực thu Collector (C) Vùng bán dẫn E C có loại bán dẫn (loại n hay p) có kích thước nồng độ tạp chất khác nên khơng hốn vị cho Chất bán dẫn v Nguyên tắc hoạt động transistor o Để hoạt động ta phải cấp cho transistor nguồn điện, nguồn điện cung cấp cho transistor quy ước nguồn cấp cho cực CE o K mở, khơng có dịng qua mối CE, hay IC = 0, đèn tắt o K đóng, mối p – n phân cực thuận => xuất dòng IB o Khi dòng IB xuất hiện, có dịng IC xuất chạy qua mối CE, làm đèn sáng Dòng IC mạnh dòng IB gấp nhiều lần Dịng IC phụ thuộc vào dịng IB theo cơng thức o � gọi hệ số khuếch đại transistor Chất bán dẫn v Nguyên tắc hoạt động transistor o Giải thích chế hoạt động § Khi xuất dòng IB lớp bán dẫn p cực B mỏng nồng độ pha tạp thấp, số điện tử tự từ lớp bán dẫn n (cực E) vượt qua tiếp giáp sang lớp bán dẫn p (cực B) lớn số lượng lỗ trống nhiều § Một phần nhỏ số điện tử vào lỗ trống tạo thành dòng IB phần lớn số điện tử bị hút phía cực C tác dụng điện áp UCE => tạo thành dòng IC chạy qua Transistor Chất bán dẫn v Nguyên tắc hoạt động transistor o Giải thích chế hoạt động § Khi xuất dòng IB, transistor cho phép dòng điện từ Collector đến Emitter § IC tăng giảm tỉ lệ thuận với IB § IE = IB + IC § UB ln gần UE § Chênh lệch UB - UE lớn dòng điện qua transistor lớn Chất bán dẫn v Đường đặc trưng Vôn-Ampe transistor Chất bán dẫn v Mạch khuếch đại dùng transistor Hết chương Nguyễn Tiến Hiển - Bộ môn Vật lý Email: nguyentienhien@vnua.edu.vn Webpage: http://fita.vnua.edu.vn/nthien/