Tìm hiểu về chất bán dẫn

GVHD: NGUYỄN ĐĂNG NHẬT Nhóm SV thực hiện: (Nhóm 6) Nguyễn Hữu Tâm Bùi Bá Tây Hoàng Quốc Thắng Phan Thành Trung Lưu Xuân Vương SEMINAR Chủ đề : TÌM HIỂU VỀ CHẤT BÁN DẪN I. Chất bán dẫn Là vật liệu trung gian giữa chất cách điện và chất dẫn điện. Về phương diện hóa học thì bán dẫn là những chất có 4 điện tử ở lớp ngoài cùng của nguyên tử. Đó là các chất Germanium (Ge) và Silicium (Si).Si và Ge đều có hoá trị 4, tức là lớp ngoài cùng có 4 điện tử . Là nguyên liệu để sản xuất ra các loại linh kiện bán dẫn như Diode, Transistor, IC mà ta đã thấy trong các thiết bị điện tử ngày nay. II. Tính chất của chất bán dẫn 1 2 3 Điện trở suất của bán dẫn có giá trị trung gian giữa kim loại và điện môi. Điện trở suất của bán dẫn tinh khiết giảm mạnh khi nhiệt độ tăng. Do đó ở nhiệt độ thấp, bán dẫn dẫn điện kém, còn ở nhiệt độ cao, bán dẫn dẫn điện khá tốt Dòng điện trong chất bán dẫn là dòng dịch chuyển có hướng của các eletron và lỗ trống a.Khái niệm Bán dẫn tinh khiết gọi là bán dẫn loại i, ở bán dẫn tinh khiết số electron bằng số lỗ trống. Thường gặp như : Si, Ge,… Từ các chất bán dẫn đầu ( tinh khiết) người ta phải tạo ra hai loại bán dẫn là bán dẫn loại N và bán dẫn loại P, sau đó ghép các miếng bán dẫn loại N và P lại ta thu được Diode hay Transistor III. Phân loại chất bán dẫn 1.Chất bán dẫn tinh khiết . b.Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết: Độ dẫn điện của chất bán dẫn Điện trở suất của chất bán dẫn khi nhiệt độ tăng khi nhiệt độ giảm Tăng Giảm Giảm Khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào . Sự dẫn điện của bán dẫn có tạp chất Nếu bán dẫn có pha tạp chất thì tính dẫn điện của bán dẫn thay đổi rất nhiều. Chất bán dẫn tạp chất có hai loại Chất bán dẫn loại N và chất bán dẫn loại P 2. Chất bán dẫn có tạp chất Bán dẫn có tạp chất thường gặp là: GaAs, CdTe, ZnS,…, nhiều oxit, sunfua, selenua, telurua,… và một số chất polime Dạng thường gặp  Chất bán dẫn loại N Khi ta pha một lượng nhỏ chất có hoá trị 5 như Phospho (P) vào chất bán dẫn Si thì một nguyên tử P liên kết với 4 nguyên tử Si theo liên kết cộng hoá trị, nguyên tử Phospho chỉ có 4 điện tử tham gia liên kết và còn dư một điện tử và trở thành điện tử tự do => Chất bán dẫn lúc này trở thành thừa điện tử mang điện âm) và được gọi là bán dẫn N ( Negative : âm ). Nhận xét Tạp chất P đã tạo thêm các electron tự do mà không làm tăng số lỗ trống Giả sử trong mạng tinh thể có lẫn một nguyên tử Photpho (P). Chất bán dẫn loại P Nguyên tử Indium sẽ liên kết với 4 nguyên tử Si theo liên kết cộng hoá trị và liên kết bị thiếu một điện tử => trở thành lỗ trống ( mang điện dương) và được gọi là chất bán dẫn P. Chất bán dẫn P Giả sử trong mạng tinh thể Sillic có một nguyên tử Indium(In). Mô hình mạng tinh thể bán dẫn có tạp chất In Nhận xét Tạp chất In pha vào bán dẫn Si 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, electron là hạt tải điện không cơ bản. Nếu pha hai loại tạp chất 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. IV. Lớp chuyển tiếp p-n 1. Sự hình thành lớp chuyển tiếp p-n: Khi đặt một bán dẫn loại n và p tiếp xúc nhau thì nơi tiếp xúc sẽ có hiện tượng khuếch tán các hạt mang điện qua lại Làm xuất hiện một lớp phân cách gọi là lớp tiếp xúc p-n ( có bề dày rất nhỏ cỡ mm), điện trường ở lớp tiếp xúc có tác dụng ngăn cản sự khuếch tán các hạt mang điện cơ bản nhưng lại giúp sức cho sự chuyển động của các hạt mang điện không cơ bản; dòng điện đi qua lớp tiếp xúc rất nhỏ. Khi đạt một giá trị nào đó thì sự khuếch tán ngừng lại. 2.Dòng điện đi qua lớp chuyển tiếp p-n TH1: Cường độ điện trường hướng từ p sang n TH2: cường độ điện trường hướng từ n sang p Có sự dịch chuyển các hạt mang điện cơ bản, kết quả là xuất hiện một dòng điện đáng kể qua khối bán dẫn từ p sang n, gọi là dòng điện thuận, hiệu điện thế đặt vào gọi là hiệu điện thế thuận. Ngăn cản sự dịch chuyển các hạt mang điện cơ bản, khuyến khích sự di chuyển của các hạt mang điện không cơ bản; kết quả là xuất hiện một dòng điện rất nhỏ, không đáng kể qua khối bán dẫn từ n sang p; gọi là dòng điện ngược, hiệu điện thế đặt vào gọi là hiệu điện thế ngược. [...]...V Các dụng cụ bán dẫn: Nhiệt điện trở bán dẫn (rêdisto) Khi đã có Điốt bán chất bán dẫn là được hai P và N , nếu ghép hai chất bán dẫn dẫn theo một tiếp giáp P - N ta được một Diode, tiếp giáp P -N có đặc Một số loại dụng điểm cụ bán dẫn thường sử dụng Quang điện trở bán dẫn (phôtôrêdistô) Tại bề mặtcòn xúc, các điện tử Trandito tiếp Mối tiếp xúc P - N => Cấu tạo của dư thừa triot bán dẫn N khuyếch... 10 lần Là dụng cụ bán dẫn dựa trên sự phụ thuộc mạnh của điện trở bán dẫn vào nhiệt độ c Nhiệt điện trở bán dẫn: (rêdisto ) Được chế tạo từ các chất bán dẫn khác nhau như Ge, Si, Se, một số oxit kim loại,… Dùng trong các thiết bị đo nhiệt độ, khống chế nhiệt độ từ xa, thiết bị báo cháy Hệ thống báo cháy có sử dụng redisto d Quang điện trở bán dẫn e Vi mạch điện tử Là dụng cụ bán dẫn dựa trên sự phụ... Mối tiếp xúc P - N => Cấu tạo của dư thừa triot bán dẫn N khuyếch trong gọi là Diode tán sang vùng bán dẫn P để lấp bán dẫn Vi mạch điện vào các lỗ trống Tạo thành một tử lớp Ion trung hoà về điện * Phân cực thuận cho Diode Khi cấp điện áp (+) vào Anôt (vùng bán dẫn P) và điện áp (-) vào Katôt (vùng bán dẫn N), dưới tác dụng của điện áp, miền cách điện thu hẹp lại, khi điện áp chênh lệch giữ hai cực... năng lượng - Chi phí cao * Nhược điểm - Thời gian sử dụng được dài - Chỉ cần nguồn hiệu điện thế thấp Ứng dụng của chất bán dẫn Mẫu xe gia đình, máy tính bỏ túi Âm ly bán dẫn có lỗ D_HA_5 Thiết bị bán dẫn được chứa trong máy thu hình, radio cầm tay, thiết bị âm thanh nổi, và nhiều Bóng bán dẫn thông minh mô hơn nữa phỏng hệ thần kinh Cảm ơn thầy và các bạn đã lắng nghe ... thuộc điện trở một số bán dẫn vào cường độ ánh sáng chiếu vào nó Là những vi mạch có kích thước rất nhỏ nhưng chứa hàng trăm, hàng Được chế tạo từ Ge, Si, Se và một số bán trở,…) nghìn chi tiết khác nhau (điốt, tradito, điện dẫn hợp điện tử CdS, PbS,… thay thế cho các mạchchất nhưcồng kềnh Dùng trong các thiết bị kiểm tra và điều khiển tự động f Ưu nhược điểm của các dụng cụ bán dẫn * Ưu điểm - Kích... Diode bắt đầu dẫn điện Nếu tiếp tục tăng điện áp nguồn thì dòng qua Diode tăng nhanh nhưng chênh lệch điện áp giữa hai cực của Diode không tăng Diode (Si) phân cực thuận - Khi Dode dẫn điện áp thuận đựơc giảm ở mức 0,6V Đường đặc tuyến của điện áp thuận qua Diode * Phân cực ngược cho Diode Khi phân cực ngược cho Diode tức là cấp nguồn (+) vào Katôt (bán dẫn N), nguồn (-) vào Anôt (bán dẫn P), dưới sự... của Diode bán dẫn Diode được sử dụng trong các mạch chỉnh lưu nguồn xoay chiều thành một chiều, các mạch tách sóng, mạch giảm áp phân cực cho transistor hoạt động, trong mạch chỉnh lưu Diode có thể được tích hợp thành Diode cầu có dạng Diode cầu trong mạch chỉnh lưu điện xoay chiều b Trandito bán dẫn * Có 2 loại Trandito Loại Một phần là cực phát hay p-n-p êmetơ, kí hiệu E Phần giữa là bán dẫn loại... Loại Một phần là cực phát hay p-n-p êmetơ, kí hiệu E Phần giữa là bán dẫn loại n, hai bên là bán dẫn loại p Phần còn lại là cực góp hay côlectơ, kí hiệu C Phần giữa gọi là cực gốc hay cực Loại bazơ,nký hiệu B, có bề dày rất nhỏ n-p(cỡ vài µm ) và có điện trở suất lớn Phần giữa là bán dẫn loại p, hai bên là bán dẫn loại n Hoạt động: Mắc nguồn E1 vào 2 cực E và B và nguồn E2 vào B và C sao cho hiệu điện . tạp chất Nếu bán dẫn có pha tạp chất thì tính dẫn điện của bán dẫn thay đổi rất nhiều. Chất bán dẫn tạp chất có hai loại Chất bán dẫn loại N và chất bán dẫn loại P 2. Chất bán dẫn có tạp chất Bán. Vương SEMINAR Chủ đề : TÌM HIỂU VỀ CHẤT BÁN DẪN I. Chất bán dẫn Là vật liệu trung gian giữa chất cách điện và chất dẫn điện. Về phương diện hóa học thì bán dẫn là những chất có 4 điện tử. N và bán dẫn loại P, sau đó ghép các miếng bán dẫn loại N và P lại ta thu được Diode hay Transistor III. Phân loại chất bán dẫn 1 .Chất bán dẫn tinh khiết . b.Sự dẫn điện của bán dẫn tinh