Bài 17. DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN I. MỤC TIÊU: Kiến thức: - Lấy được ví dụ về bán dẫn tinh khiết, bán dẫn n, bán dẫn p. - Nêu được các đặc điểm về điện của các loại bán dẫn. - Nêu được đặc điểm của lớp tiếp xúc p-n. - Nêu cấu tạo và hoạt động của diod bán dẫn và transistor. Kĩ năng: - Nhận ra được điod bán dẫn và transistor trên các bản mạch điện tử. II. CHUẨN BỊ: Giáo viên: 1. Phấn màu, thước kẻ. 2. Diod và transistor. 3. Chuẩn bị phiếu: Phiếu học tập 1 (PC1) - Lấy ví dụ về bán dẫn. - Nêu đặc điểm về điện của bán dẫn. TL1: - Ví dụ: Silic (Si); Gecmani (Ge). - Đặc điểm về mặt điện của bán dẫn: + Điện trở của bán dẫn siêu tinh khí ở nhiệt độ thấp rất lớn. + Điện trở của bán dẫn thay đổi rất nhiều khi bị pha tạp. + Điện trở suất của chất bán dẫn giảm đáng kể khi nó bị chiếu sáng hoặc bị tác dụng của các tác nhân ion hóa khác. Phiếu học tập 2 (PC2) - Bán dẫn loại p và bán dẫn loại n là gì? - Nêu đặc điểm hạt tải điện ở bán dẫn tinh khiết, bán dẫn loại p, bán dẫn loại n. TL2: - Bán dẫn: + Bán dẫn loại p là bán dẫn pha tạp giữa nguyên tố phân nhóm 4 (Si, Ge) với nguyên t ố nhóm 3 (Bo, Al, Ga). + Bán dẫn loại n là bán dẫn pha tạp giữa nguyên tố phân nhóm 4 (Si, Ge) với nguyên tố nhóm 5 (P, As, Sb). - Đặc điểm về hạt tải điện ở: + Bán dẫn tinh khiết: Nồng độ electron tự do bằng nồng độ lỗ trống. + Bán dẫn loại p: Nồng độ lỗ trống rất lớn so với nồng độ electron tự do. + Bán dẫn loại n: Nồng độ electron tự do rất lớn so với nồng độ lỗ trống. Phiếu học tập 3 (PC3) - Lớp tiếp xúc p – n là gì? - Lớp nghèo là gì? - Đặc điểm của dòng điện chạy qua lớp nghèo? TL3: - Lớp tiếp xúc p – n là chỗ giao nhau của miền mang tính dẫn p và miền mang tính dẫn n được tạo ra trên một tinh thể bán dẫn. - Lớp nghèo: Khi bán dẫn p và bán dẫn n tiếp xúc, cácelectron ở bán dẫn n khuyếch tán sang lớp p lấp vào lỗ trống làm cho ở lớp tiếp xúc không còn hạt tải điện, lớp này gọi là lớp nghèo. - Đặc điểm của dòng điện chạy qua lớp nghèo: Ở lớp nghèo do sự khuyếch tán hạt tải lớp phía bên n mang điện dương, lớp p mang điện âm và hình thành một điện trường hướng từ lớp n sang lớp p. Điện trường ở đây chỉ cho dòng điện chạy từ p sang miền n. Khi đó, các hạt tại điện cơ bản chạy đến lớp nghèo làm cho điện trở của nó giảm và dòng điện qua lớp đó là đáng kể. Dòng điện không thể chạy theo chiều ngược lại, vì điện trở của lớp ngheo tăng lên lên rất lớn. Phiếu học tập 4 (PC4) - Diod bán dẫn có cấu tạo như thể nào? - Nêu cách mắc mạch để chỉnh lưu một dòng điện qua một dụng cụ điện. TL4: - Diod bán dẫn là một lớp tiếp xúc p – n. - Để chỉnh lưu dòng điện đi qua một dụng cụ điện có thể thực hiện bằng 2 cách: + Cách 1: Mắc nối tiếp diod với dụng cụ điện. + Cách 2: Mắc theo sơ đồ để chỉnh lưu dòng xoay chiều: Phiếu học tập 5 (PC5) - Transistor lương cực n – p – n có cấu tạo và hoạt động thế nào? TL5: - Transistor lưỡng cực n – p – n: + Cấu tạo: là tinh thể bán dẫn tạo ra miền p rất mỏng kẹp giữa hai miền n 1 và n 2 . Trong đó: C: là cực collector hay cực góp; B: là cực base hay cực gốc; E: là cực emiter hay cực phát. + Hoạt động: Dòng điện cực gốc nhỏ nhưng nhưng cùng với dòng điện qua cực phát làm cho dòng điệnqua cực gốc lớn. Vì vậy transistor có tác dụng khuyếch đại dòng điện. Phiếu học tập 6 (PC6): - Trong sơ đồ mạch khuyếch đại dùng transitor n – p – n, tín hiệu cần khuyếch đại cần đưa vào ở cực nào và lấy ra ở cực nào? - Để khuyếch đại tín hiệu nhiều lần người ta làm thế nào? TL6: - Để khuyếch đại, người ta đưa tín hiệu vào cực phát (E) và lấy tín hiệu ra ở cực góp (C). - Để khuyếch đại tín hiệu nhiều lần, người ta mắc các tầng khuyếch đại nối tiếp nhau sau cho tín hiệu ra ở tầng trước làm tín hiệu đầu vào cho tầng tiếp theo. Phiếu học tập 7 (PC7): có thể ứng dụng CNTT hoặc dùng bản trong 1. Nhận định nào sau đây không đúng về điện trở của chất bán dẫn ? A. thay đổi khi nhiệt độ thay đổi; B. thay đổi khi có ánh sáng chiếu vào; C. phụ thuộc vào bản chất; D. không phụ thuộc vào kích thước. 2. Silic pha tạp asen thì nó là bán dẫn A. mang điện âm và là bán dẫn loại n. B. mang điện âm và là bán dẫn loại p. C. mang điện dương và là bán dẫn loại n. D. mang điện dương và là bán dẫn loại p. E B C 3. Silic pha pha t ạp với chất n ào sau đây không cho bán d ẫn loại p? A. bo; B. nhôm; C. gali; D. phốt pho. 4. Lỗ trống là A. một hạt có khối lượng bằng electron nhưng mang điện +e. B. một ion dương có thể di chuyển tụ do trong bán dẫn. C. một vị trí liên kết bị thếu electron nên mang điện dương. D. một vị trí lỗ nhỏ trên bề mặt khối chất bán dẫn. 5. Pha tạp chất đonơ vào silic sẽ làm A. mật độ electron dẫn trong bán dẫn rất lớn hơn so với mật độ lỗ trống. B. mật độ lỗ trống trong bán dẫn rất lớn hơn so với mật độ electron dẫn. C. các electron liên kết chặt chẽ hơn với hạt nhân. D. các ion trong bán dẫn có thể dịch chuyển. 6. Trong các chất sau, tạp chất nhận là A. nhôm. B. phốt pho. C. asen. D. atimon. 7. Nhận xét nào sau đây không đúng về lớp tiếp xúc p – n ? A. là chỗ tiếp xúc bán dẫn loại p và bán dẫn loại n; B. lớp tiếp xúc này có điện trở lớn hơn so với lân cận; C. lớp tiếp xúc cho dòng điện dễ dàng đi qua theo chiều từ bán dẫn n sang bán dẫn p; D. lớp tiếp xúc cho dòng điện đi qua dễ dàng theo chiều từ bán dẫn p sang bán dẫn n. 8. Tranzito có cấu tạo A. gồm một lớp bán dẫn pha tạp loại n (p) nằm giữa 2 bán dẫn pha tạp loại p (n). B. 2 lớp bán dẫn pha tạp loại p và loại n tiếp xúc với nhau. C. 4 lớp lớp bán dẫn loại p và loại n xen kẽ tiếp xúc nhau. D. một miếng silic tinh khiết có hình dạng xác định. TL7: Đáp án Câu 1: D; Câu 2: A; Câu 3: D; Câu 4: C; Câu 5: A; Câu 6: A; Câu 7: C; Câu 8: A. 4. Gợi ý ứng dụng công nghệ thông tin (UD): có thể sử dụng phần mềm Crocodile Physic để hướng dẫn HS nghiên cứu một phần bài này. 5. Nội dung ghi bảng (ghi tóm tắt kiến thức SGK theo các đầu mục); HS tự ghi chép các nội dung trên bảng và những điều cần thiết cho họ: Bài 17. Dòng điện trong chất bán dẫn. I. Chất bán dẫn và tính chất 1… 2. … II. Hạt tải điện trong chất bán dẫn. Bán dẫn loại n và bán dẫn loại p 1.Bán dẫn loại n và bán dẫn loại p… 2. Electron và lỗ trống… 3. Tạp chất cho và tạp chất nhận… III. Lớp chuyển tiếp 1.Lớp nghèo … 2. Dòng điện chạy qua lớp nghèo… 3. Hiện tượng phun hạt tải… IV. Diod bán dẫn và mạch chỉnh lưu dùng diod bán dẫn. V. Transistor lưỡng cực n – p – n. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động 1.Bán dẫn loại n và bán dẫn loại p… 2. Electron và lỗ trống… 3. Tạp chất cho và tạp chất nhận… VI. Mạch khuyếch đại dòng transistor Học sinh: - Chuẩn bị bài mới. III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC: Hoạt động 1 ( phút): Kiểm tra bài cũ. Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên - Trả lời miệng hoặc bằng phiếu. - Dùng PC 1- 5 bài 16 để kiểm tra. Hoạt động 2 ( phút): Tìm hiểu về chất bán dẫn và tính chất của nó. Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên - Đọc SGK mục I, tìm hiểu và trả lời câu hỏi PC1. - Trả lời C 1; C2. - Nhận xét câu trả lời của bạn - Cho HS đọc SGK, nêu câu hỏi PC1. - Có thể hướng dẫn HS chi tiết bằng những câu hỏi nhỏ nếu cần. - Nêu câu hỏi C1; C2. - Gợi ý trả lời, khẳng định các ý cơ bản của mục I. Hoạt động 3 ( phút): Tìm hiểu về hạt tải điện trong các loại bán dẫn. Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên - Trả lời các câu hỏi PC2. - Trả lời C2. - Trả lời câu hỏi C3. - Nêu câu hỏi PC2. - Hướng dẫn HS trả lời từng ý. - Nêu câu hỏi C3. - Khẳng định kiến thức cơ bản của mục II. Hoạt động 4 ( phút): Tìm hiểu về lớp chuyển tiếp p – n. Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên - Trả lời các câu hỏi PC3. - Nêu câu hỏi trong phiếu PC 3. - Hướng dẫn trả lời HS trả lời từng ý. Hoạt động 5 ( phút): Tìm hiểu về diod bán dẫn và cách chỉnh lưu dòng điện bằng diod bán dẫn. Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên - Trả lời các câu hỏi PC4. - Quan sát mô phỏng làm theo hướng dẫn. - Nêu câu hỏi trong phiếu PC4. - Hướng dẫn trả lời HS trả lời từng ý. - (Có thể sử dụng UD để hướng dẫn HS nghiên cứu mục này II). Hoạt động 6 ( phút): Tìm hiểu về transistor lưỡng cực n – p – n. Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên - Trả lời các câu hỏi PC5. - Nhận xét câu trả lời của bạn. - Trả lời C5. - Trả lời câu hỏi trong PC6. - Nêu câu hỏi trong phiếu PC5. - Hướng dẫn trả lời HS trả lời từng ý. - Nêu câu hỏi C5. - Nêu câu hỏi trong PC6. Hoạt động 7 ( phút): Vận dụng, củng cố. Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên - Thảo luận, trả lời câu hỏi theo phiếu PC7. - Nhận xét câu trả lời của bạn. - Cho HS thảo luận theo PC7. - Nhận xét, đánh giá nhấn mạnh kiến thức trong bài. Hoạt động 6 ( phút): Giao nhiệm vụ về nhà. Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên - Ghi bài tập về nhà. - Ghi chuẩn bị cho bài sau. - Cho bài tập trong SGK: bài tập 8 đến 9 (trang 125). - Dặn dò HS chuẩn bị bài sau. . Bài 17. Dòng điện trong chất bán dẫn. I. Chất bán dẫn và tính chất 1… 2. … II. Hạt tải điện trong chất bán dẫn. Bán dẫn loại n và bán dẫn loại p 1 .Bán dẫn loại n và bán dẫn loại p… 2 tập 2 (PC2) - Bán dẫn loại p và bán dẫn loại n là gì? - Nêu đặc điểm hạt tải điện ở bán dẫn tinh khiết, bán dẫn loại p, bán dẫn loại n. TL2: - Bán dẫn: + Bán dẫn loại p là bán dẫn pha tạp. Bài 17. DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN I. MỤC TIÊU: Kiến thức: - Lấy được ví dụ về bán dẫn tinh khiết, bán dẫn n, bán dẫn p. - Nêu được các đặc điểm về điện của các loại bán dẫn. -