Bài 17 Dòng điện trong chất bán dẫn 1 Chất bán dẫn và tính chất Điện trở suất của chất bán dẫn có giá trị nằm trong khoảng trung gian giữa điện trở suất của kim loại và điện môi Ở nhiệt độ thấp, điện[.]
Bài 17 Dòng điện chất bán dẫn Chất bán dẫn tính chất - Điện trở suất chất bán dẫn có giá trị nằm khoảng trung gian điện trở suất kim loại điện môi Ở nhiệt độ thấp, điện trở suất chất bán dẫn siêu tinh khiết lớn Khi nhiệt độ tăng, điện trở suất giảm nhanh, hệ số nhiệt điện trở có giá trị âm - Điện trở suất chất bán dẫn phụ thuộc mạnh vào tạp chất - Điện trở bán dẫn giảm đáng kể bị chiếu sáng bị tác dụng tác nhân ion hóa khác Sự phụ điện trở suất chất vào nhiệt độ II Hạt tải điện chất bán dẫn Bán dẫn loại n bán dẫn loại p Bán dẫn loại n bán dẫn loại p - Xác định hạt tải điện bán dẫn mang điện tích cách làm cho đầu chất bán dẫn nhiệt độ cao vào nhiệt độ thấp, chuyển động nhiệt có xu hướng đẩy hạt tải điện phía đầu lạnh, nên đầu lạnh tích điện dấu với hạt tải điện + Bán dẫn có hạt tải điện âm gọi bán dẫn loại n + Bán dẫn có hạt tải điện dương gọi bán dẫn loại p Electron lỗ trống - Chất bán dẫn có hai loại hạt tải điện electron lỗ trống - Dòng điện chất bán dẫn dòng electron dẫn chuyển động ngược chiều điện trường dòng lỗ trống chuyển động chiều điện trường 3 Tạp chất cho (đôno) tạp chất nhận (axepto) - Khi pha tạp chất nguyên tố có năm electron hóa trị vào tinh thể silic nguyên tử tạp chất cho tinh thể electron dẫn Ta gọi chúng tạp chất cho hay đôno Bán dẫn có pha đơno bán dẫn loại n, hạt tải điện chủ yếu electron - Khi pha tạp chất nguyên tố có ba electron hóa trị vào tinh thể silic nguyên tử tạp chất nhận electron liên kết sinh lỗ trống nên gọi tạp chất nhận hay axepto Bán dẫn có pha axepto bán dẫn loại p, hạt tải điện chủ yếu lỗ trống III Lớp chuyển tiếp p – n Lớp chuyển tiếp p – n chỗ tiếp xúc miền mang tính dẫn p miền mang tính dẫn n tạo tinh thể bán dẫn Lớp nghèo - Ghép bán dẫn loại n bán dẫn loại p với Tại lớp chuyển tiếp p – n electron tự lỗ trống trà trộn vào - Khi electron gặp lỗ trống (là chỗ liên kết bị thiếu electron), nối lại mối liên kết cặp electron – lỗ trống biến Ở lớp chuyển tiếp p – n hình thành lớp khơng có hạt tải điện gọi lớp nghèo Điện trở lớp nghèo lớn - Ở lớp chuyển tiếp p – n, lớp nghèo, phía bán dẫn n có ion đơno tích điện dương, phía bán dẫn p có ion axepto tích điện âm Dịng điện chạy qua lớp nghèo - Nếu đặt điện trường có chiều hướng từ bán dẫn p sang bán dẫn n thì: + Lỗ trống bán dẫn p chạy theo điện trường vào lớp nghèo + Electron bán dẫn n chạy ngược chiều điện trường vào lớp nghèo - Quy ước: + Chiều dòng điện qua lớp nghèo (từ p sang n) chiều thuận + Chiều dịng điện khơng qua lớp nghèo (từ n sang p) chiều ngược Hiện tượng phun hạt tải điện - Khi dòng điện qua lớp chuyển tiếp p – n theo chiều thuận, hạt tải điện vào lớp nghèo tiếp sang miền đối diện Ta nói có tượng phun hạt tải điện từ miền sang miền khác - Các hạt tải điện khơng thể xa q 0,1 mm hai miền p n lúc có electron lỗ trống nên chúng dễ gặp biến cặp IV Điôt bán dẫn mạch chỉnh lưu dùng điơt bán dẫn - Điơt bán dẫn có tính chỉnh lưu dịng điện chủ yếu chạy qua điôt theo chiều từ p sang n nên nối vào mạch điện xoay chiều, dịng điện chạy theo chiều - Một số loại điôt bán dẫn: Điôt chỉnh lưu Điôt phát quang Điôt ổn áp V Tranzito lưỡng cực n – p –n Cấu tạo nguyên lí hoạt động Hiệu ứng tranzito - Hiệu ứng dòng điện chạy từ B sang E làm thay đổi điện trở R CB gọi hiệu ứng tranzito - Xét tinh thể bán dẫn n1 – p – n2, điện cực B, C, E + Mật độ electron n2 >> mật độ lỗ trống p + UBE điện áp thuận, UCE lớn (10V) a Khi miền p dày, n1 n2 cách xa nhau: + Lớp n1 – p phân cực ngược, RCB lớn + Lớp p – n2 phân cực thuận, electron phun từ n2 sang p, không tới lớp p – n1; không ảnh hưởng tới RCB b Khi miền p mỏng, n1 n2 gần nhau: Electron từ n2 phun vào p lan sang n1 làm cho RCB giảm đáng kể Tranziro lưỡng cực n – p - n Một lớp bán dẫn p mỏng kẹp hai lớp bán dẫn loại n thực tinh thể bán dẫn (Ge, Si,…) tranzito lưỡng cực n – p – n - Tranzito có ba cực: + Cực góp hay colectơ, kí hiệu C + Cực đáy hay cực gốc bazơ, kí hiệu B + Cực phát hay emitơ, kí hiệu E + Ứng dụng: lắp mạch khuếch đại khóa điện tử Mạch khuếch đại Mạch điều khiển ... bán dẫn: Điôt chỉnh lưu Điôt phát quang Điôt ổn áp V Tranzito lưỡng cực n – p –n Cấu tạo nguyên lí hoạt động Hiệu ứng tranzito - Hiệu ứng dòng điện chạy từ B sang E làm thay đổi điện trở R CB