bài giảng chất bán dẫn

Chöông VII NỘI DUNG PHẦN I Giới thiệu chất bán dẫn: nguyên tố, hợp chất Tạp chất hình thành chất bán dẫn Tạp chất thay chất bán dẫn nhóm IV 3.1 Tạp chất thuộc nhóm V bán dẫn nhóm IV + Cấu trúc vùng lượng + Nồng độ hạt dẫn theo nhiệt độ 3.2 Tạp chất thuộc nhóm III bán dẫn nhóm IV + Cấu trúc vùng lượng + Nồng độ hạt dẫn theo nhiệt độ   m  ne  eFp eFn [...]...Các chất bán dẫn ngun tố Chu kỳ Nhóm II 2 III IV V B C N VI 3 Mg Al Si P S 4 Zn Ga Ge As Se 5 Cd In Sn Sb Te 6 Hg Pb 11 Các chất bán dẫn ngun tố và hợp chất: AxB8-x Ngun tố Si Ge Hợp chất IV-IV SiC Hợp chất III-V AlAs AlSb BN GaAs GaP GaSb InAs InP InSb Hợp chất II-VI CdS CdSe CdTe ZnS ZnSe ZnTe Chất bán dẫn nhiều thành phần: AlGaAs, InGaAsN,… 12 Tạp chất trong các chất bán dẫn Chất bán dẫn Si Tạp chất. .. tạp chất As: m* E i  13,6 2 m r    Các mức năng lượng tạp chất trong vùng cấm III B Al Ga In Tl IV C Si Ge Sn Pb V N P As Sb Bi Mức donor Tạp chất có thể cung cấp điện tử dẫn điện: + Tạp chất donor + Mức tạp chất được gọi là mức donor 21 Mức năng lượng tạp chất donor Sb P 0,039 eV 0,045 eV As Ec 0,054 eV Si 1,12 eV EV 22 Chất bán dẫn loại N: chất bán dẫn có chứa tạp chất donor n >> p Chất bán dẫn. .. chủ yếu  Tạp chất nhóm ba này được gọi là tạp chất nhận (acceptor) – mức tạp xuất hiện trong vùng cấm EA gọi là mức Acceptor  Bán dẫn loại P Trong bán dẫn loại P: np >> nn , với np là nồng độ lỗ trống trong vùng hóa trò, nn là nồng độ electron trong vùng dẫn Lỗ trống là hạt tải điện chủ yếu trong bán dẫn loại P Sự phụ thuộc của nA (nồng độ lỗ trống) ở vùng hóa trò theo nhiệt độ trong bán dẫn loại P... vùng này mở rộng và chạm vào đáy vùng dẫn  năng lượng ion hóa bằng 0  Nồng độ electron tự do không đổi từ nhiệt độ rất thấp  Nhiệt độ bắt đầu quá trình dẫn điện riêng (đến khi các electron từ vùng hóa trò nhảy lên vùng dẫn)  Chất bán kim loại Ở nhiệt độ thấp chúng có tính chất của kim loại n = const Ở nhiệt độ đủ cao nồng độ tạp đủ để biến chất bán dẫn thành bán kim loại Một nguyên tử B thay thế... tử As gốc của nó  hạt tải điện chính là electron  As được gọi là tạp chất cho (Donor)  bán dẫn này là bán dẫn loại n Mức năng lượng của electron của tạp chất ED này nằm trong vùng cấm và gần đáy vùng dẫn Chú ý: Các electron nằm ở các mức tạp chất không hoàn toàn tự do như các electron trên vùng dẫn mà phân bố gần các tâm tạp chất  mức tạp là mức đònh xứ Để tách electron thứ 5 khỏi nguyên tử As... riêng Chất bán dẫn N Mức donor Hạt tải điện cơ bản: electron; Nồng độ electron: n Hạt tải điện khơng cơ bản: lỗ trống; Nồng độ lỗ trống: p 23 Nồng độ hạt tải (cm-3) Sự phụ thuộc của nồng độ electron dẫn vào nhiệt độ Silicon chứa 1,151016 ngun tử As/cm3 Germanium chứa 7,51015 ngun tử As/cm3 24 Ln(n) Sự phụ thuộc của nồng độ electron dẫn vào nhiệt độ ND3 ND2 ND1 0 Dẫn điện riêng Dẫn điện tạp chất 1/2kT... dẫn nhiều thành phần: AlGaAs, InGaAsN,… 12 Tạp chất trong các chất bán dẫn Chất bán dẫn Si Tạp chất thay thế Tạp chất điền khích 13 Tạp chất thuộc nhóm V trong chất bán dẫn nhóm IV III B Al IV C Si V N P Ga In Tl Ge Sn Pb As Sb Bi Ngun tử P Liên kết bình thường Electron khơng liên kết Tạp chất donor 15 Nguyên tử As thế chỗ một nguyên tử Ge ở nút: + bốn hóa trò của As liên kết với bốn nguyên tử Ge lân... chất 1/2kT 26 Khi tăng nồng độ tạp chất ND N D  N D   phần nằm 1 ngang của đường biểu diễn LnnD theo giảm 2 1 2 kT   thì đoạn nằm và khi đạt tới một nồng độ thích hợp ND3 ngang biến mất  chứng tỏ các electron từ vùng hóa trò đã nhảy lên vùng dẫn trước khi hết electron ở mức ED và năng lượng ion hóa của nguyên tử tạp chất giảm GIẢI THÍCH Khi có quá nhiều tạp chất  khoảng cách giữa các nguyên... trong vùng dẫn Lỗ trống là hạt tải điện chủ yếu trong bán dẫn loại P Sự phụ thuộc của nA (nồng độ lỗ trống) ở vùng hóa trò theo nhiệt độ trong bán dẫn loại P tương tự như sự phụ thuộc của nD ở vùng dẫn trong bán dẫn loại n ... hướng lấy thêm một electron ở các nguyên tử Si lân cận Năng lượng cần thiết để thực hiện điều đó nhỏ hơn nhiều so với Eg  tạo thành mức năng lượng tạp EA vùng cấm gần đỉnh vùng hóa trò  nguyên tử tạp chất chiếm một electron của ngun tử Si  thiếu một electron  tạo thành lỗ trống  electron của các nguyên tử Si dễ dàng nhảy vào lỗ trống đó và tạo thành một lỗ trống mới  cứ như thế lỗ trống có thể ... thiệu chất bán dẫn: ngun tố, hợp chất Tạp chất hình thành chất bán dẫn Tạp chất thay chất bán dẫn nhóm IV 3.1 Tạp chất thuộc nhóm V bán dẫn nhóm IV + Cấu trúc vùng lượng + Nồng độ hạt dẫn theo... 21 Mức lượng tạp chất donor Sb P 0,039 eV 0,045 eV As Ec 0,054 eV Si 1,12 eV EV 22 Chất bán dẫn loại N: chất bán dẫn có chứa tạp chất donor n >> p Chất bán dẫn riêng Chất bán dẫn N Mức donor Hạt... dẫn nhiều thành phần: AlGaAs, InGaAsN,… 12 Tạp chất chất bán dẫn Chất bán dẫn Si Tạp chất thay Tạp chất điền khích 13 Tạp chất thuộc nhóm V chất bán dẫn nhóm IV III B Al IV C Si V N P Ga In Tl Ge