bg vat ly dien tu bai 9 chat ban dan 087

BÀI 9: CHẤT BÁN DẪN I ĐẠI CƯƠNG VỀ CHẤT BÁN DẪN Các Vật Liệu Điện: Người ta chia vật liệu điện làm nhóm chính: Chất dẫn điện Chất cách điện Chất bán dẫn PHÂN BIỆT DỰA VÀO ĐỒ THỊ NĂNG LƯỢNG W Hình 1: Đồ thị lượng chất rắn Miền (1)gọi là: miền hoá trị hay miền đầy Miền (2): miền dẫn Ở là: miền cấm PHÂN BIỆT DỰA VÀO ĐỒ THỊ NĂNG LƯỢNG Chất bán dẫn vật liệu để chế tạo loại linh kiện bán dẫn như: - Diode - Transistor - FET - IC… mà ta thấy thiết bị điện tử ngày - Chất bán dẫn chất có đặc điểm trung gian chất dẫn điện chất cách điện, phương diện hố học bán dẫn chất có điện tử lớp ngồi ngun tử chất Germanium (Ge) Silicium (Si), có hố trị 4, tức lớp ngồi có điện tử, thể tinh khiết nguyên tử Si (Ge) liên kế Phân biệt loại vật liệu điện dựa vào đồ thị NL chất rắn tinh thể a Khái niệm dãi lượng b Phân biệt loại vật liệu điện dựa vào đồ thị lượng Vùng (2): vùng dẫn Ở là: vùng cấm Vùng (1) gọi là: vùng hố trị hay miền đầy Hình : Đồ thị lượng chất rắn tinh thể b Phân biệt loại chất dựa vào đồ thị lượng chất rắn tinh thể Eg < 2eV a Chất cách điện b Chất dẫn điện c Chất bán dẫn Hai chất bán dẫn điển hình Gemanium (Ge) Silicium (Si) với cấu trúc dãi lượng vùng cấm: Ge: Eg = 0.72 eV Si: Eg = 1.12 eV thuộc nhóm bốn bảng tuần hồn Mendeleep b Phân biệt loại chất dựa vào đồ thị lượng chất rắn tinh thể CHẤT BÁN DẪN TINH KHIẾT (CHẤT BÁN DẪN THUẦN) CHẤT BÁN DẪN TẠP: a Chất bán dẫn tạp loại N: pha tạp chất nhóm V P, As Tạp chất gọi tạp chất cho (Donor) - Nồng độ hạt electron N (Negative) >> nồng độ lỗ trống P (Positive) nn  pn - Electron hạt dẫn đa số, lỗ trống hạt thiểu số Chất bán dẫn N a Chất bán dẫn tạp loại N • Nếu mật độ nguyên tử tạp chất cho (Donor) Nd bán dẫn loại N tương đối lớn so với ni nhiệt độ phịng, chúng hồn tồn bị ion hố thì: nn  Nd (9.8) • Điện dẫn suất bán dẫn loại N là:  n  enn n  epn  p  enn n  eN d n (9.9) b Chất bán dẫn loại P: pha tạp chất nhóm II Ga, B - Nồng độ hạt lỗ trống P (Positive) >> nồng độ electron N (Negative) pp np - Lỗ trống hạt dẫn đa số, Electron hạt thiểu số Chất bán dẫn loại P b Chất bán dẫn loại P • Nếu mật độ nguyên tử tạp chất cho (acceptor) Na thì: p p  Na (9.11) • Điện dẫn suất bán dẫn loại p là:  p  en p n  epn  p  ep p  p  eNa  p Lưu ý: • Chú ý chất bán dẫn có có tạp chất cho tạp chất nhận Nếu N d  N a  ni  pi tất nguyên tử tạp chất bị ion hố dẫn điện suất bán dẫn là:   e Nd  Na  - Khi ta có bán dẫn loại N, N  N d a - Ngược lại bán dẫn loại P, Na  Nd Cả hai trường hợp coi nn  N d  N a p p  Na  Nd Người ta chứng minh trạng thái cân tích mật độ hai loại hạt dẫn bán dẫn số: i nn pn  pp np  ni pi  n  const Ví dụ 9.1: Tính mật độ điện tử lỗ trống Si 270C, pha tạp chất gồm 1015 nguyên tử As/cm3, biết nguyên tử tạp chất bị ion hố hồn tồn, với mật độ hai loại hạt dẫn bán dẫn cm ) ni  1.45.1010 (cm3 ) Tính điện dẫn suất điện trở suất  n   p  10 ( vs Giải Giải Giải Giải Giải Tóm lại • Đối với bán dẫn thuần: Nồng độ electron = nồng độ lỗ trống (n = p) • Đối với chất bán dẫn loại N : Nồng độ e- lớn nồng độ lỗ trống (n >> p) e- hạt đa số, lỗ trống hạ tải thiểu số • Đối với chất bán dẫn loại P : Nồng độ lỗ trống lớn nồng độ e- (p >> n) e- hạt thiểu số, lỗ trống hạt đa số Ví dụ: + - + + - n - + p Bây ta đổi cực nguồn điện Điện trường hướng từ n sang p h+ - h+ - h+ h+ h+ - h+ p h+ - n dòng điện qua lớp tiếp xúc nhỏ (dòng điện ngược) Bật nguồn Vậy lớp tiếp xúc p – n, tính dẫn điện chủ yếu theo chiều từ P sang N