Giáo trình Bài giảng cấu kiện điện tử

Giáo trình Bài giảng cấu kiện điện tử gồm các nội dung: cơ sở vật lý của vật liệu linh kiện, các linh kiện thụ động, linh kiện tích cực, linh kiện quang điện tử.

Phạm Thanh Huyền - - Bài giảng Cấu kiện điện tử Chuyên ngành: KTVT, KTTT, ĐKH-THGT Hà nội 5/ 2005 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Lời nói đầu Cấu kiện Điện tử môn học nghiên cứu cấu tạo, nguyên tắc làm việc nh ứng dụng điển hình linh kiện điện tử Đây đợc coi môn sở quan trọng trớc tiếp cận sâu vào phần kỹ thuật điện tử Môn học trang bị kiến thức tảng để sinh viên tiếp thu kiến thức môn học nh Kỹ thuật mạch điện tử, Kỹ thuật xung, Kỹ thuật đo lờng thực tập phòng thí nghiệm Bài giảng Cấu kiện Điện tử đợc biên soạn với mục đích nh dựa giáo trình tài liệu tham khảo nay, đợc dùng làm tài liệu tham khảo cho sinh viên qui chuyên ngành: Kỹ thuật Viễn thông, Kỹ thuật Thông tin, Tự động hoá, Trang thiết bị điện, Điều khiển học Tín hiệu Giao thông Ngoài ra, tài liệu tham khảo bổ ích cho sinh viên ngành Cơ khí sinh viên hệ chức cần tìm hiểu sâu điện tử Mặc dù đợc kiểm tra cẩn thận nhng tài liệu chắn có sai sót Tác giả xin gửi lời cám ơn chân thành tới đồng nghiệp môn Kỹ thuật Điện tử đóng góp nhiều ý kiến quí báu cho tài liệu Rất mong nhận đợc ý kiến đóng góp bạn đọc Các ý kiến đóng góp xin gửi Bộ mô Kỹ thuật Điện tử - Khoa Điện Điện tử - ĐH GTVT Hà Nội tháng năm 2005 Tác giả CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chơng I: C¬ së vËt lý cđa vËt liƯu linh kiƯn Ch−¬ng I C¬ së vËt lý cđa vËt liƯu linh kiƯn I Khái niệm lý thuyết vùng lợng Bản chất nguyên tử Tất vật chất hình thành từ hạt nhỏ li ti Những hạt có mật độ dày đặc làm cho vật chất dờng nh liên tục chúng nhỏ di chuyển với tốc độ cực nhanh Các nhà khoa học nhận biết đợc 92 loại vật chất tự nhiên, chúng đợc gọi nguyên tố Sau có vài nguyên tố ngời tạo Mỗi nguyên tố có cấu trúc hạt riêng nó, gọi nguyªn tư Cho tíi ci thÕ kû 19 ng−êi ta cho nguyên tử phần tử vật chất cấu trúc phân chia Tuy nhiên, sau hàng loạt nghiên cứu, tới ngời ta đa mô hình đắn nguyên tử cha thực biết đợc có hạt vật chất nhỏ hay không Dới số kết lý thuyết nguyên tử đợc thừa nhận rộng rãi, giải thích đặc tính vật chất tốt lý thuyết khác Tất nguyên tử bao gồm hạt nhân nhỏ tập trung hầu hết khối lợng nguyên tử Quay xung quanh hạt nhân điện tử (electron) mang điện tích âm, nhỏ nhẹ nhiều Hạt nhân bao gồm hạt proton nơtron, proton mang điện tích dơng nơtron không mang điện qp = - qe = 1,6 x 10-19 C Khi nguyên tử trạng thái bình thờng số proton = số điện tử nên nguyên tử trung hoà điện Một thay đổi nhỏ cấu tạo nguyên tử tạo nên sù kh¸c biƯt cùc kú lín vỊ tÝnh chÊt cđa Ví dụ, sống đợc thở oxy tuý nhng sống nÕu chØ cã khÝ nito oxy cã thĨ lµm kim loại bị ăn mòn nhng nito không Mặc dù điều kiện bình thờng oxy nito không màu, không mùi, không vị trọng lợng nguyên tử gần Chúng khác oxy có proton nito có Mô hình lợng tử nguyên tử Điện tử quỹ đạo lợng tử xác định, quay quanh hạt nhân nhờ cân lực: Lực điện điện tích (-) điện tử điện tích (+) hạt nhân Lực hấp dẫn (lực hớng tâm) thực thể có khối lợng điện tử hạt nhân CuuDuongThanCong.com Cấu kiện điện tư https://fb.com/tailieudientucntt Ch−¬ng I: C¬ së vËt lý cđa vËt liệu linh kiện Các điện tử liên kết với hạt nhân mức lợng mà mức lợng rời rạc xác định theo quỹ đạo cho phép Những mức lợng gọi mức lợng tử Các mức lợng không cách Các điện tử xa hạt nhân liên kết với hạt nhân yếu Mỗi nguyên tử có vô số quỹ đạo nhng tất quỹ đạo có điện tử Bohr cho rằng: Các e không chuyển động nguyên tử theo quỹ đạo mà theo quỹ đạo xác định gọi quỹ đạo lợng tử Khi chuyển động quỹ đạo e không bị lợng Chỉ e nhảy từ quỹ đạo sang quỹ đạo khác trạng thái lợng thay đổi Khi lợng tử ánh sáng photon bị xạ hay hấp thụ Hai tiên đề Bohr: + Tiên đề trạng thái dừng: nguyên tử tồn trạng thái có lợng xác định gọi trạng thái dừng Trong trạng thái dừng nguyên tử không xạ + Tiên đề xạ hấp thụ lợng nguyên tử: trạng thái dừng có lợng thấp bền vững Khi nguyên tử trạng thái dừng có lợng lớn có xu hớng chuyển sang trạng thái dừng có lợng nhỏ Khi xạ photon có lợng hiệu mức lợng Số điện tử tối đa quỹ đạo số xác định: (2n2) n=1 lớp K ®iƯn tư n=2 líp L ®iƯn tư n=3 líp M 18 ®iƯn tư n=4 líp N 32 ®iƯn tư n=5 lớp O 50 điện tử Các điện tử lớp đợc gọi điện tử hoá trị Điện tử hóa trị xác định tính chất vật lý nh hoá học nguyên tố Số điện tử hoá trị lớn (với khí trơ) Số điện tử hoá trị nhỏ (với kiềm) Bán kính quỹ đạo lợng tö h2 r = n2 Z me e K Pham Thanh Huyen_GTVT CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Ch−¬ng I: C¬ së vËt lý cđa vËt liƯu linh kiƯn đó: n = 1, 2, 3, số lợng tử Z: số thứ tự nguyên tố bảng tuần hoàn (số proton hạt nhân) me = 9,1 x 10-31 kg khối lợng điện tử -19 e = -1,6 x 10 C điện tích ®iƯn tư h h= = 1,054.10 −34 Js lµ momen gãc cđa ®iƯn tư (h»ng sè Plank rót gän) 2π h = 6,625.10-34 Js lµ h»ng sè Plank K0 = 9.109 Nm2/C hệ số tỉ lệ Năng lợng điện tử quỹ đạo (còn gọi lợng trạng thái dừng hay lợng trạng th¸i nghØ) Wn = − me e = − R.h.Z Z 2 n 2.(4πε ) h n me e = 3,27.1015.s −1 4π (4πε ) h Tần số photon xạ điện tử nhảy từ quỹ đạo có mức lợng WK sang mức lợng Wi đợc tính theo công thức: W − Wi 1 f = K = R.Z ( − ) h ni nK nK, ni số lợng tử ứng với trạng thái dõng WK vµ Wi Ng−êi ta gäi d·y phỉ bøc xạ điện tử nhảy: + Từ quỹ đạo quỹ đạo thứ dãy vạch phổ Lyman + Từ quỹ đạo quỹ đạo thứ hai dãy vạch phổ Banme + Từ quỹ đạo quỹ đạo thứ ba dãy vạch phổ Paschen + Từ quỹ đạo quỹ đạo thứ t dãy vạch phổ Bracket Với R số Ritbe R = Các mức lợng nguyên tử Theo công thức: Wn = me e = − R.h.Z Z 2 n 2.( 4πε ) h n Ta thấy ứng với giá trị n có mức lợng tơng ứng Tập hợp mức lợng cho ta giản đồ lợng nguyên tử Dới giản đồ lợng nguyên tử Hidro CuuDuongThanCong.com Cấu kiện điện tử https://fb.com/tailieudientucntt Chơng I: Cơ sở vật lý cđa vËt liƯu linh kiƯn E(eV) O – ion ho¸ 13,6 12,07 M – 2nd L – 1st 91nm 121nm 10,2 486.1nm N – 3rd 656.3nm 12,74 K - ground Ngời ta chọn mức lợng thấp mức (mức đất- ground) mức khác gọi mức kích thích Khi nhận lợng điện tử chuyển lên mức lợng cao xa hạt nhân bứt khỏi nguyên tử lợng nhận đợc đủ lớn, giá trị lớn giản đồ lợng (năng lợng ion hoá) Nguyên tử tồn trạng thái kích thích (có lợng W2) khoảng từ -10 10 ữ 10-7 s sau trở trạng thái tĩnh (năng lợng W1) Khi đó, xạ photon có tần số: W W1 [Hz] với W2 > W1 tính đơn vị [J] f = h 12400 hay photon cã b−íc sóng = với E đơn vị [eV] [A0] E E1 eV lợng đợc tính công 1e chuyển dời điện trờng điểm có hiệu điện 1V 1eV = 1,6.10-19 C x 1V = 1,6.10-19 J Các phơng pháp cung cấp lợng cho nguyên tử a Sự va chạm điện tử với nguyên tử: Gia tèc cho ®iƯn tư èng phãng ®Ĩ cung cấp cho điện tử lợng lớn với vận tốc cao Khi điện tử va đập với nguyên tử, truyền lợng cho nguyên tử làm cho điện tử (chủ yếu điện tử hoá trị) nhảy lên mức lợng cao Khi lợng cung cấp đủ lớn điện tử hoá trị nguyên tử bị bật khỏi nguyên tử, lợng gọi ion hoá Mọi vật chất ion hoá từ ữ 25 eV Năng lợng d thừa tồn dới dạng động điện tử mét ion d−¬ng Pham Thanh Huyen_GTVT CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Ch−¬ng I: C¬ së vËt lý cđa vËt liƯu linh kiƯn b Sự va chạm quang tử với nguyên tử Kích thích loại thực đợc photon có lợng độ chênh lệch lợng mức lợng tĩnh W1 W2 nguyên tử Nói cách khác, photon bị hấp thụ lợng bằng: h.f = W2 W1 Nếu tần số ánh sáng chiếu vào đủ lớn để ion hoá nguyên tử lợng hf lớn ion hoá Năng lợng d thừa tồn dới dạng động điện tử phát ion dơng vừa hình thành Chú ý: Nguyên tử bị kích thích trở trạng thái ban đầu lần vài lần nhảy (bức xạ một vài photon) Lý thuyết dải lợng chất rắn Hầu hết kim loại bán dẫn có cấu trúc mạng tinh thể, nghĩa nguyên tử bố trí theo quy luật định hình thành nên mạng tinh thể Khi tạo nên mạng tinh thể điện tử chịu ảnh hởng ràng buộc lẫn Đặc biệt điện tử hoá trị, chúng không liên kết với nguyên tử riêng lẻ mà chúng thuộc hệ nguyên tử nh hệ thống Kết hình thành nên dải lợng thay cho mức lợng nh nguyên tử độc lập Giải thích: XÐt cÊu tróc cđa mét khèi tinh thĨ gåm N nguyên tử (khoảng 1023 nguyên tử) Si: 1s2 2s2 p6 3s2 3p2 (14 ®iƯn tư ) Ge: 1s2 2s2 p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p2 (32 ®iƯn tư) Nh vậy, khoảng cách nguyên tử lớn (đủ để coi chúng không gây ảnh hởng tới nhau), có 2N điện tử chiếm hết 2N trạng thái s tất có mức lợng; có 2N điện tử chiếm 2N trạng thái số 6N trạng thái p tất mức lợng Khi khoảng cách nguyên tử giảm xuống hình thành nên mạng tinh thể theo quy tắc hạn chế Pauli điện tử có mức lợng, mà chúng hình thành nên số lợng lớn mức lợng tách rời nhng gần gọi vùng lợng Tiếp tục giảm khoảng cách nguyên tử dải lợng gối phủ lên nh có 4N điện tử chiếm 4N trạng thái số 8N trạng thái có Nh vậy, nguyên tử bỏ điện tử đóng góp vào mạng tinh thể, dải lợng mà chúng chiếm gọi dải hoá trị (valance band) 4N trạng thái lại điện tử chiếm giữ gọi dải dẫn (conduction band), phân cách dải dẫn dải hoá trị gọi dải cấm, không cho phép tồn mức lợng Cấu trúc dải lợng phụ thuộc vào hớng tác động nguyên tử với số nguyên tử mạng Dựa vào cấu trúc vùng lợng ngời ta phân loại chất rắn thành loại: Eg > eV cách ®iƯn CuuDuongThanCong.com CÊu kiƯn ®iƯn tư https://fb.com/tailieudientucntt Ch−¬ng I: C¬ së vËt lý cđa vËt liƯu linh kiƯn Eg < eV bán dẫn Eg dẫn điện Chú ý : Độ rộng dải cấm phụ thuộc vào nhiệt độ, Eg giảm nhiệt độ tăng với tốc độ Eg>2eV Eg>2eV Cách điện Bán dẫn Dẫn điện giảm 3,6.10-4eV/K Vật liệu Ge Eg K 0,785 eV Eg t¹i 300 K 0,72 eV Si 1,21 eV 1,1 eV Sự phân bố lợng điện tử hàm Fecmi nhiệt độ tuyệt đối, tất điện tử trạng thái lợng thấp tuân theo nguyên lý loại trừ Pauli Vùng hoá trị đợc điền đầy hoàn toàn vùng dẫn trống hoàn toàn Khi nhiệt độ tăng dới tác dụng kích thích nhiệt số điện tử vùng hoá trị nhảy lên vùng dẫn để lại lỗ trống (trạng thái điện tử chiếm giữ) vùng hoá trị Theo định luật học thống kê điều kiện cân nhiệt xác suất điền đầy điện tử mức lợng đợc xác định hàm Fecmi: f (E) = ( E − E F ) / KT 1+ e víi K = 1,38.10-23 J/K ~ 8,625.10-5 eV/K (h»ng sè Bozman) tơng tự có hàm phân bố lỗ trống: – f(E) = ( E F − E ) / KT 1+ e Khi E – EF > 3KT th× f ( E ) = e − ( E EF ) / KT Định nghĩa mức Fecmi: nhiệt độ độ tuyệt đối, tất mức lợng dới mức bị điện tử chiếm đầy mức lợng cao bỏ trống, ngời ta gọi mức lợng ranh giới mức đợc chiếm đầy mức trống mức lợng Fecmi K Nói cách khác, mức Fecmi mức lợng mà xác suất xuất điện tử 1/2 EF thớc đo xác suất chiếm đóng trạng thái lợng cho phép EF = 3,64.10-19.n2/3 với n mật độ điện tử tự / m3 Pham Thanh Huyen_GTVT CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Ch−¬ng I: C¬ së vËt lý cđa vËt liƯu linh kiƯn NhËn xÐt: f(E) T¹i T = K + f(E) = E > EF, nghĩa trạng thái lợng tử cao EF có xuất điện tử + f(E) = E < EF, nghÜa lµ tất 1/2 trạng thái lợng tử có lợng nhỏ EF bị điện tử chiếm đóng T=0K T = 300 K T = 2500 K E - EF Xác suất vùng chiếm đóng T 1/2 E = EF, không phụ thuộc vào T Hàm phân bố Fecmi f(E) đối xứng qua EF nghĩa xác suất điện tử chiếm đóng mức lợng ( E F E ) xác suất điện tử chiếm đóng mức lợng ( E F + E ) Vị trí mức Fecmi giản đồ lợng cho phép xác định tính chất vật liệu Nếu mức Fecmi thuộc: Dải dẫn chất dẫn điện Dải hoá trị chất cách điện Giữa vùng cấm bán dẫn nguyên tính Gần đáy vùng dẫn Ec bán dẫn loại N Gần đỉnh vùng hoá trị Ev bán dẫn loại P II Chất cách điện (dielectric) Định nghĩa Chất cách điện (còn gọi chất khử điện) chất ngăn không cho dòng điện lu thông Tuy nhiªn, trªn thùc tÕ ng−êi ta cã thĨ coi chất cách điện chất có điện trở suất cao vào khoảng 107 ữ 1017 m nhiệt độ bình thờng Hầu hết chất khí chất cách điện tốt, thuỷ tinh, giấy khô, gỗ khô chất dẻo chất cách điện Nớc tuý chất cách điện tốt nhng bị ô nhiễm, dù nhỏ, cho phép dòng điện chạy qua Oxit kim loại chất cách điện kim loại dạng tuý lại chất dẫn điện Trong kỹ thuật điện tử, chất cách điện đợc sử dụng chất điện môi, dới ta xét tới chất điện môi Các tham số chất điện môi a Độ thẩm thấu tơng đối (hằng số ®iƯn m«i) Cã thĨ nãi chÊt ®iƯn m«i chØ có hạt mang điện ràng buộc Dới tác dụng điện trờng điện tử ràng buộc (liên kết) tiếp nhận lợng điện dịch khỏi vị trí cân hình thành nên lỡng cực điện, ngời ta gọi tợng phân cực điện môi Mức độ thay đổi điện dung tụ điện thay đổi chân không 10 CuuDuongThanCong.com Cấu kiện điện tử https://fb.com/tailieudientucntt Chơng IV: Linh kiện quang điện tử Loại Hệ số đáp ứng [A/W] Phototransistor (Si) 18 Photodarlington (Si) 500 PiN photodiode (Si) 0,5 PiN photodiode (InGaAs) 0,8 APD (Ge) 0,6 APD (InGaAs) 0,75 PiN FET (Si) 15000V/W PiN FET (InGaAs) 5000V/W Thời gian tăng sờn xung [às] 2,5 40 0,1 – 0,01 – 0,3 – 0,3 10 - 10 Dßng tèi [nA] 25 100 10 0,1 400 30 Các thông số thu quang Hiệu suất lợng tử hoá: tỉ số số lợng đôi điện tử lỗ trống sinh số photon có lợng hf đến I /q = P (30 95 %) P0 / hf Độ nhạy S Đây thông số liên quan tới khả đáp ứng cđa bé thu ®èi víi tÝn hiƯu Nã phơ thc vào thân tách sóng, mạch khuếch đại mạch xử lý tín hiệu điện Độ nhạy S tỉ số dòng quang điện sinh công suất ánh sáng đến diode I q S = P = η P0 hf C¸c tham sè tách sóng ảnh hởng tới độ nhạy là: + Hệ số đáp ứng tỉ số lợng điện đầu lợng quang đầu vào P R = η hf + HiƯu st l−ỵng tư hoá + Độ khuếch đại mạch Có thể sử dụng khuếch đại điện nh khuếch đại quang để làm tăng công suất tín hiệu nhng chúng khuếch đại nhiễu tín hiệu + Vật liệu chế tạo tách sóng quang Đây thông số định bớc sóng công tác, nghĩa dải bớc sóng mà tách sóng làm việc tốt Một số giá trị độ nhạy PiN VËt liƯu Si Ge InGaAs B−íc sãng 900 1300 1300 Độ nhạy [àA/àW] 0,65 0,45 0,6 120 CuuDuongThanCong.com Cấu kiện ®iƯn tư https://fb.com/tailieudientucntt Ch−¬ng IV: Linh kiƯn quang ®iƯn tư Bớc sóng hoạt động vật liệu chế tạo Vật liệu bán dẫn thành phần pha tạp định dải bớc sóng hoạt động thu quang Ví dụ, GaAlAs làm việc dải 800 900 nm; Ge, InGaAs, In GaAsP làm việc dải 1300 1500 nm Bằng cách thay đổi số In, Ga, As, P đợc bớc sóng khác dải Thêm vào đó, ứng với loại vật liệu có hiệu suất lợng tư kh¸c Mét sè linh kiƯn thu quang a Điện trở quang Điện trở quang linh kiện quang thụ động, tiếp xúc P N Nó hoạt động dựa tính chất bán dẫn điện trở bán dẫn phụ thuộc vào nồng độ hạt dẫn điện Khi vật liệu hấp thụ ánh sáng, nồng độ hạt dẫn điện tăng lên, điện trở giảm xuống Hàm điện trở phụ thuộc vào cờng độ ánh sáng chiếu vào Cấu tạo ký hiệu Điện trở quang thờng đợc chế tạo vật liệu CdS, CdSe, ZnS hỗn hợp tinh thể khác, nói chung vật liệu nhạy quang Điện trở quang gồm : Chân cực Lớp chống phản quang Điện cực Vật liệu nhạy quang Bán dẫn nhạy quang Chất cách điện + Một lớp vật liệu bán dẫn nhạy quang (có bề dày từ àm đến 0,1 mm, tuỳ theo vật liệu sử dụng công nghệ chế tạo) + Đế chất cách điện + Tất đợc phủ lớp chống ẩm suốt vùng ánh sáng hoạt động quang trở + Vỏ bọc chất dẻo có cửa sổ cho ánh sáng qua Nguyên tắc làm việc: Khi chiếu ánh sáng vào lớp vật liệu nhạy quang cặp điện tử lỗ trống xuất làm cho nồng độ hạt dẫn điện tăng lên, nói cách khác điện trở khối bán dẫn giảm xuống Độ dẫn điện vật liệu bán dẫn nhạy quang đợc tính theo công thức: σ = q(nµ n + pµ p ) CÊu kiƯn ®iƯn tư CuuDuongThanCong.com 121 https://fb.com/tailieudientucntt Ch−¬ng IV: Linh kiƯn quang ®iƯn tư víi µ n , µ p lµ ®é linh động điện tử lỗ trống n,p nồng độ hạt dẫn điện tử lỗ trống Nh vậy, điện trở quang trở phụ thuộc vào cờng đồ ánh sáng chiếu vào, nghĩa cờng độ dòng qua điện trở thay đổi Nói cách khác, biến đổi cờng độ ánh sáng chuyển thành biến đổi cờng độ dòng điện mạch, hay tín hiệu quang đợc chuyển thành tín hiệu điện Các tham số quang trở + Điện dẫn suất P hàm số mật độ quang độ dài bớc sóng thay đổi + Độ nhạy tơng đối quang trở S() tỉ số ®iƯn dÉn st thay ®ỉi theo b−íc sãng vµ ®iƯn dẫn suất cực đại mật độ lợng quang không thay đổi p ( ) S ( ) = ρ p (λ ) = const σ p max(λ ) + Thời gian đáp ứng thời gian hồi ®¸p cđa quang trë cã sù thay ®ỉi c−êng độ sáng Thông thờng cờng độ ánh sáng mạnh quang trở làm việc nhanh + Hệ số nhiệt quang trở Hệ số tỉ lệ nghịch với cờng độ chiếu sáng Do quang trở cần làm việc mức chiếu sáng tốt để giảm thiểu thay đổi trị số theo nhiệt độ + Điện trở tối Rd Rd điện trở điều kiện không đợc chiếu sáng quang trở, cho biết dòng tối (hay dòng rò) lớn + Công suất tiêu tán lớn Khi hoạt động cần giữ cho nhiệt độ quang trở nhỏ nhiệt độ cho phép Kích thớc quang trở lớn khả tiêu tán nhiệt tốt Vật liệu chế tạo giới hạn dải nhiệt độ quang trở từ 40 750C b Tế bào quang điện Cấu tạo Vật liệu dùng để chế tạo tế bào quang điện Ge, Si, CdS, ZnS Phần nhạy quang bán dẫn Rt Si - N loại N với cửa sổ suốt cho ánh UF Etx sáng vào (thờng đợc phủ thêm chất + Si P chống phản xạ quang) Phía đối diện với bán dẫn N lớp bán dẫn loại P+ Tất đợc bọc lớp vỏ bảo vệ có điện cực nối Nguyên tắc làm việc Khi chiếu sáng lên lớp bán dẫn N, trình lợng tử hoá cặp điện tử lỗ trống đợc sinh Dới tác dụng ®iƯn tr−êng tiÕp xóc chóng sÏ di chun vỊ điện cực Lỗ trống di chuyển phía N ®iƯn tư di chun vỊ phÝa P ViƯc di chun hạt dẫn hình thành hiệu điện đầu điện cực có chiều từ P 122 CuuDuongThanCong.com Cấu kiện điện tử https://fb.com/tailieudientucntt Chơng IV: Linh kiện quang điện tử sang N Khi trạng thái cân đợc thiết lập giá trị hiệu điện ổn định mắc điện trở tải có dòng qua điện trở Nh lợng quang đợc chuyển thành lợng điện c Diode quang (Photodiode) Diode quang t−¬ng tù nh− mét diode bán dẫn thông thờng Nó đợc chế tạo cho, có ánh sáng ngẫu nhiên rơi chất bán dẫn, ánh sáng tiếp cận tới vùng chuyển tiếp Năng lợng ánh sáng ngẫu nhiên phá huỷ liên kết cặp điện tửlỗ trống, điện tử tự bị hút miền N lỗ trống bị hút miền P Dòng quang điện đợc tạo diode phụ thuộc vào cờng độ ánh sáng Hớng dòng quang điện từ cathode đến anode; thế, ứng dụng thông thờng, diode đợc phân cực ngợc Khi diode không đợc chiếu sáng (0 lux), cã mét dßng tèi Id qua chun tiÕp P-N, b»ng với dòng rò diode thông thờng đợc phân cực ngợc Khi photodiode đợc chiếu sáng, dòng tổng It tổng dòng tối Id dòng quang I p tøc lµ: It = Id + Ip Hình bên đặc tuyến dòng/áp diode quang giá trị khác lợng quang ngẫu nhiên chiếu vào Trong hệ thống yêu cầu cao độ nhạy thu ngời ta sử dụng hai loại diode quang diode quang qua miền tự dẫn (PiN) diode quang thác (APD) Hai loại đợc ứng dụng đặc biệt hệ thống thông tin quang nên không trình bày chi tiết d Transistor quang l−ìng cùc (Phototransistor) Transistor quang cã nhiƯm vơ biến đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điện, chúng có khả khuếch đại tín hiệu lên Cấu tạo ký hiệu transistor quang Còng gièng nh− transistor l−ìng cùc th«ng th−êng, transistor quang đợc chế tạo từ chất bán dẫn Si, Ge Nã cã chuyÓn tiÕp P – N, cã chân cực E B C SiO2 N+ P B C B C E E Transistor quang cã loại PNP NPN Trên hình vẽ cấu tạo transistor loại NPN, loại PNP có cấu tạo tơng tự nh Cấu kiện điện tử CuuDuongThanCong.com 123 https://fb.com/tailieudientucntt Chơng IV: Linh kiện quang điện tử Cực gốc B có bề mặt đợc ánh sáng chiếu vào, đợc chế tạo mỏng để có điện trở nhỏ thờng để trống (phủ lớp phản quang) Nguyên tắc hoạt động: IC (mA) C hf3 N hf Rt hf1 P N E hf2 Ecc hf0=0 UCB (V) 10 15 Nguån cung cấp Ecc tạo cho chuyển tiếp phát phân cực thuận chuyển tiếp góp phân cực ngợc Tải Rt để sụt bớt phần điện áp phân cực cho C lấy tín hiệu điện Khi ánh sáng chiếu vào (không có tín hiệu quang hay hf = 0, IB = 0) mạch có dòng tối ICtối Đây dòng điện điện tử khuếch tán từ phần phát sang phần góp có trị số nhỏ Khi có tín hiệu quang đến, phần gốc xuất cặp điện tử lỗ trống Các điện tử di chuyển cực góp, lỗ trống di chuyển phía cực phát tạo thành dòng quang điện Ip Các lỗ trống tập trung tiếp giáp phát làm cho tiếp giáp phát phân cực thuận mạnh, mặt khác điện tử tập trung tiếp giáp góp làm cho phân cực ngợc mạnh Kết điện tử dễ dàng từ E, qua B sang C làm chọ dòng điện cực góp IC tăng rõ rệt Nhận xét: Dòng cực gốc để hở có ánh sáng chiếu vào nên dòng điện cực gốc dòng tín hiệu quang Hệ số khuếch đại dòng quang điện hệ số khuếch đại transistor sơ đồ mắc cực phát chung Transistor có cách mắc BC, EC CC với dòng C điều khiển dòng tín hiệu quang Về mặt cấu trúc coi transistor quang nh mạch gồm diode quang làm nhiệm vụ biến đổi tín hiệu quang thành B tín hiệu điện transistor có nhiệm vụ khuếch đại Khi độ nhạy tăng lên vài trăm lần so với diode quang E đơn nhng dải tần làm việc lại bị hạn chế nhiều Transistor quang có dải tần làm việc rộng 300 kHz diode quang có dải 124 CuuDuongThanCong.com Cấu kiện điện tử https://fb.com/tailieudientucntt Chơng IV: Linh kiện quang điện tử tần làm việc cỡ vài chục MHz Hình bên đờng cong biểu diễn mối quan hệ dòng emitter ®iƯn ¸p collectoremitter cđa transistor quang NPN víi c¸c gi¸ trị khác cờng độ sáng Nếu cực B đợc nối vào mạch, có dòng base Ib dòng collector đợc tăng thêm lợng .Ib IV Mặt thị tinh thể lỏng LCD Khái niệm LCD linh kiện quang thụ động đợc chế tạo dới dạng chấm ma trận Hiện LCD đợc sử dụng làm bảng hiển thị hình Ưu điểm: Công suất tiêu thụ thấp, kích thớc nhỏ gọn LCD không phát sáng nên dễ đọc môi trờng xung quanh sáng Cấu trúc phẳng dẹt có độ bền học cao Có thể ®iỊu khiĨn trùc tiÕp b»ng linh kiƯn b¸n dÉn TTL CMOS Nhợc điểm: Tuổi thọ ngắn LED Chỉ đọc đợc với nguồn sáng bên Thời gian tắt mở tơng đối chậm Khoảng nhiệt độ làm việc hẹp Cấu tạo LCD LCD gồm kính đặt cách 10 àm, mặt tráng lớp ZnO suốt làm điện cực Gơng phản chiếu Tấm nhựa phân cùc KÝnh Keo Tinh thĨ láng TÊm nhùa ph©n cực điện cực suốt ánh sáng chiếu Mắt quan sát Xung quanh bên kính hàn kín sau đổ đầy tinh thể lỏng vào Hai nhựa có tính phân cực ánh sáng đợc dán bên kính cho Cấu kiện điện tử CuuDuongThanCong.com 125 https://fb.com/tailieudientucntt Chơng IV: Linh kiện quang điện tử hình ảnh đợc nhìn từ phía nhờ gơng phản xạ lại Vật liệu làm tinh thể lỏng hợp chất hữu Tuỳ theo nhiệt độ làm việc mà tinh thể lỏng trạng thái khác Thể rắn Lỏng không đẳng hớng t0 nóng chảy Lỏng đẳng hớng t0 suốt Nhiệt độ thấp: tinh thể lỏng thể rắn Nhiệt độ nóng chảy: tinh thể lỏng thể lỏng không đẳng hớng Nhiệt độ suốt: tinh thể lỏng thể lỏng đẳng hớng Hiệu ứng quang học dùng cho mặt thị LCD hạn chế khoảng nhiệt độ mà tinh thể lỏng dạng không đẳng hớng Nguyên tắc làm việc a Chế độ phản chiếu Khi cha có điện áp đặt vào, LCD không làm việc, ánh sáng xuyên qua mặt thị bị phản chiếu gơng quay trở mắt ngời quan sát Lúc mặt thị suốt Khi có điện áp cung cấp, trụcdài phân tử chất tinh thể lỏng đợc định hớng theo hớng điện trờng Nh vậy, ánh sáng qua nhựa phân cực thứ bị thay đổi chất tinh thể hoạt hoá, ánh sáng qua thứ Thanh tinh thể lỏng chịu tác động điện trờng bị tối ánh sáng không quay trở lại mắt ngời quan sát chế độ phản chiếu thị suốt ký tự hiển thị bị tối đen Khi nguồn ánh sáng mặt thị không nhìn thấy Màn hình hiển thị máy tính cá nhân, máy điện thoại di động chủ yếu LCD hoạt động chế độ phản chiếu b Chế độ thông sáng Chế độ ngợc với chế độ trên, màng lọc phân cực song song ta có mặt thị có tối ký tự hiển thị suốt Loại thích hợp cho chiếu sáng từ phía sau Loại LCD cần có điện áp xoay chiều tõ – VAC Thêi gian hiƯn sè lµ 100 ms thời gian tắt 200 300 ms Hầu hết loại đồng hồ hiển thị số kết hợp hai chế độ phản chiếu thông sáng Chú ý: Để LCD làm việc ta cần điện áp xoay chiều lẫn điện áp chiều Nếu điện áp chiều lớn màng điện cực suốt ZnO bị khử thành Zn có màu tối Khi LCD không hiển thị đợc nữa, ngời ta gọi tợng tợng mù LCD LCD thông thờng yêu cầu điện áp chiều nhỏ 100 mV LCD màu yêu cầu điện áp chiều nhỏ 50 mV 126 CuuDuongThanCong.com Cấu kiện điện tử https://fb.com/tailieudientucntt Chơng IV: Linh kiện quang điện tử Một số loại LCD tiêu biểu LCD loại thông sáng LCD loại phản chiếu LCD loại thông sáng + phản chiếu LCD màu LCD ghép kênh loại LCD LCD hoạt động chế độ phản chiếu, thông sáng phản chiếu + thông sáng LCD màu: Để chế tạo LCD màu hạt màu đợc trộn lẫn với tinh thể lỏng Khi điện áp tinh thể lỏng nằm song song với phần tử màu Khi điện áp xoay chiều đặt vào đủ lớn phần tử màu tinh thể lỏng đợc xếp lại để tạo thành màu sắc khác LCD loại ghép kênh: LCD cã cÊu tróc theo kiĨu ma trËn m x n nhằm giảm thiểu số dây điều khiển LCD có điểm thị Tham số LCD Khoảng nhiệt độ làm việc C Giá trị nhỏ - 10 Khoảng nhiệt độ dự trữ C - 25 Điện áp làm việc VAC Thành phần chiều mV Tần số điều khiển Hz Tham số Dòng tiêu thụ lợng Đơn vị Giá trị tiêu chuẩn + 70 4,5 100 30 200 nA/mm 15 Thời gian lên hình ms 40 Thời gian tắt hình ms 80 Thời gian lên + tắt ms 30 250 Cấu kiện điện tử CuuDuongThanCong.com Giá trị lớn + 60 127 https://fb.com/tailieudientucntt Chơng IV: Linh kiện quang điện tử Tài liệu tham khảo Kỹ thuật điện tử - Đỗ Xuân Thụ Kỹ thuật mạch điện tử Phạm Minh Hà Linh kiện bán dẫn vi mạch Hồ Văn Sung Electronic Devices and Circuits Mac Grar Hill Sơ Đồ Linh Kiện-Tạp chí ®iƯn tư B¶ng mét sè h»ng sè vËt lý Stt Hằng số Ký hiệu Giá trị Đơn vị c 299792458 m s-1 Tốc độ ánh sáng chân không Độ từ thẩm chân không à0 Hằng số điện môi chân không 8.854187817E-12 F m-1 H»ng sè Planck h 6.6260755E-34 ± 4E - 40 Js Hằng số Planck theo đơn vị eV h 4.1356692E-15 ± 1.2E-21 eV s H»ng sè Boltzmann k 1.380658E-23 ± 1.2E-28 J K-1 H»ng sè Boltzmann tính theo đơn vị eV k 8.617385e-05 7.3e-10 eV K-1 Hằng số Boltzmann tính theo đơn vị Hz k 20836740000 ± 180000 K-1 s-1 Khèi l−ỵng cđa electron me 9.1093897E-31 ± 5.4E-37 kg 10 Electron volt eV 1.60217733E-19 ± 4.9E-26 J 11 §iƯn tÝch cđa electron e 1.60217733E-19 ± 4.9E-26 C 12 B¸n kÝnh Bohr a0 5.29177249E-11 ± 2.4E-18 m 13 Khèi l−ỵng Proton mp 1.6726231E-27 ± 1.0E-33 kg CuuDuongThanCong.com π 10 https://fb.com/tailieudientucntt −7 N A-2 Mơc lơc Mơc lơc CH−¬NG I C¬ së vËt lý cđa vËt liƯu linh kiƯn I Kh¸i niƯm vỊ lý thut vïng lợng Bản chất nguyên tử Các mức lợng nguyên tử C¸c phơng pháp cung cấp lợng cho nguyên tử a Sù va ch¹m cđa ®iƯn tư víi nguyªn tư: b Sù va ch¹m cđa quang tư víi nguyªn tư Lý thuyết dải lợng chất rắn Sù phân bố lợng điện tử hàm Fecmi II ChÊt cách điện (dielectric) 10 Định nghĩa 10 Các tham số chất ®iƯn m«i 10 a Độ thẩm thấu tơng đối (hằng số điện môi) 10 b Độ tổn hao điện môi Pa 11 c §é bỊn vỊ ®iƯn (E®t) 12 d Nhiệt độ chịu đựng 12 e Dòng điện chất điện môi 12 f §é dẫn điện chất điện môi 12 Phân loại ứng dụng chất điện môi 13 a Chất điện môi thụ động 13 b Chất điện môi tích cực 13 III ChÊt dÉn ®iƯn (conductor) .14 Định nghĩa 14 Các tham số vật liệu dẫn ®iÖn 14 a §iƯn trë st: 14 b HÖ sè nhiÖt cđa ®iƯn trë st α 14 c HÖ sè dÉn nhiÖt λ 15 d Công thoát điện tử kim lo¹i 15 e §iƯn thÕ tiÕp xóc 16 Phân loại øng dông 16 a VËt liƯu dÉn ®iƯn cã ®iƯn trë st thÊp 16 b ChÊt dÉn ®iƯn cã ®iƯn trë st cao 16 IV VËt liÖu tõ 17 §Þnh nghÜa 17 TÝnh chÊt 17 a Tõ trë vµ tõ thÈm 17 b Độ từ thẩm tơng đối àr 17 c §é tõ d− 18 d §−êng cong tõ ho¸ B = f (H) 18 CÊu kiÖn điện tử CuuDuongThanCong.com 129 https://fb.com/tailieudientucntt Mục lục Phân loại vµ øng dơng cđa vËt liƯu tõ 20 a VËt liÖu tõ mÒm 20 b VËt liÖu tõ cøng 20 V ChÊt b¸n dÉn (Semiconductor) 21 Định nghĩa tính chÊt 21 Bán dẫn (bán dẫn nguyªn tÝnh – Intrinsic) 23 a Định nghĩa tính chất 23 b Mét số chất bán dẫn thông dụng 23 Bán dẫn pha tạp (bán dẫn ngoại tính Extrinsic) 24 a Bán dẫn loại N (bán dẫn lo¹i cho, pha t¹p chÊt donor) 24 b Bán dẫn loại P (bán dẫn loại nhận, pha t¹p chÊt acceptor) 25 Møc Fecmi chÊt b¸n dÉn (Fecmi energy level) 26 Dòng điện chất b¸n dÉn 26 a Dòng điện khuếch tán (diffusion current) 26 b Dòng điện tr«i (drift current) 27 CH−¬NG II 28 linh kiện thụ động I Điện trë (Resistor) 28 - Định nghĩa vµ ký hiƯu 28 a - Định nghĩa 28 b - Ký hiƯu cđa ®iƯn trë m ạch điện 28 c - CÊu tróc cđa ®iƯn trë 29 - Các tham số kỹ thuật đặc trng cho ®iÖn trë 29 a - Trị số điện trở dung sai 29 b - Công suất tiêu tán cho phép (Ptt max) 30 c - HÖ sè nhiƯt cđa ®iƯn trë: TCR (temperature co-efficient of resistor) 31 d - Tạp âm điện trở 31 - Cách ghi đọc tham số thân ®iÖn trë 31 a - C¸ch ghi trùc tiÕp 31 b - Ghi theo qui −íc 31 Các kiểu mắc điện trë 33 a M¾c nèi tiÕp 33 b M¾c song song 34 - Ph©n loại ứng dụng điện trở 34 a - Ph©n lo¹i 34 b - øng dơng cđa ®iƯn trë 36 c - Một số điện trở đặc biệt 36 II Tơ ®iƯn (capacitor) 38 Ký hiệu cấu tạo tụ điện 38 a Ký hiệu hình dáng tụ điện 38 b CÊu t¹o 39 130 CuuDuongThanCong.com CÊu kiƯn ®iƯn tư https://fb.com/tailieudientucntt Mục lục Đặc tính nạp xả điện tô 39 Đặc tính tụ điện dòng điện xoay chiều 40 Các tham số tụ điện 41 a Trị số điện dung dung sai 41 b Trë kh¸ng cđa tơ ®iƯn 42 c Điện áp làm việc 42 d HÖ sè nhiÖt 42 e Dßng ®iƯn rß 43 Cách ghi đọc tham số tụ điện 43 a C¸ch ghi trùc tiÕp 43 b C¸ch ghi theo quy −íc 43 C¸c kiĨu ghÐp tơ 46 a Tơ ®iƯn ghÐp nèi tiÕp 46 b Tụ điện mắc song song 46 Phân loại tụ điện 46 a Tụ oxit hoá (gọi tắt tụ hoá) 46 b Tô gèm (ceramic) 47 c Tô giÊy 47 d Tô mica 47 e Tơ mµng máng 48 f Tô tantan 48 g Tô xoay 49 h Tô vi chØnh (trimcap) 49 i Tơ ®ång trơc chØnh 49 C¸c øng dơng cđa tơ ®iƯn 50 a Tô dÉn ®iƯn ë tÇn sè cao 50 b Tụ nạp xả điện m¹ch läc nguån 51 III Cuén c¶m 52 Cấu tạo ký hiệu cuộn dây 52 Các tham số cuộn dây 53 a HƯ sè tù c¶m 53 b Trë kh¸ng cđa cn d©y 54 c HÖ sè phÈm chÊt Q cđa cn d©y 54 d Tần số làm việc giới hạn cuén d©y 54 Các cách ghép cuộn dây 55 a GhÐp nèi tiÕp 55 b GhÐp song song 55 Phân loại ứng dụng cuộn dây 55 a Theo lâi cđa cn d©y 55 b Theo h×nh d¸ng 56 c Theo sù thay ®ỉi cđa hƯ sè tù c¶m 57 d Theo khu vực tần số làm việc 57 e Theo øng dông 57 IV BiÕn ¸p 58 Ký hiệu cấu tạo cđa biÕn ¸p 58 Nguyên tắc hoạt động m¸y biÕn ¸p 59 CÊu kiƯn ®iƯn tư CuuDuongThanCong.com 131 https://fb.com/tailieudientucntt Mơc lơc C¸c tham sè kü tht cđa biÕn ¸p 59 a HƯ sè ghÐp biÕn ¸p K 59 b C¸c tØ lƯ cđa biÕn ¸p 60 Phân loại ứng dụng biến áp 61 a BiÕn ¸p nguån (biến áp cấp điện) 61 b BiÕn ¸p céng h−ëng 62 c BiÕn áp âm tần 62 CH−¬NG III 63 Linh kiÖn tÝch cùc I líp chun tiÕp P-n 63 Sù hình thành lớp chuyển tiếp P N tính chÊt cña nã 63 Líp chun tiÕp P – N ph©n cùc thn (Forward Bias) 64 Líp chun tiếp P N phân cực ngợc (Reverse Bias) 65 Đặc tuyến Von - Ampe cđa chun tiÕp P – N 66 II Diode .67 Cấu tạo ký hiệu 67 Nguyên tắc làm việc, đặc tuyến Von-ampe cđa diode 67 M« hình gần tham số diode 70 a Sơ đồ tơng đơng diode phân cực thuận 70 b Sơ đồ tơng đơng diode phân cực ngợc 71 C¸c tham sè tÜnh cđa diode 72 a §iƯn trë tÜnh R0 72 b Điện trở động Ri 73 c HÖ sè chØnh l−u k 73 d §iƯn dung Cd cđa diode 73 e Điện áp ngợc cực ®¹i cho phÐp 74 f Khoảng nhiệt độ làm việc 74 Ph©n loại ứng dụng 75 a Diode chØnh lu (nắn điện Rectifier) 75 b Diode ỉn ¸p (Zene) 76 c Diode xung 77 d Diode biÕn dung (Varicap) 78 e Diode tunen (diode xuyên hầm hay diode esaki) 78 f Diode cao tÇn 79 g Diode ph¸t s¸ng (LED – Light emitting Diode) 79 h Diode thu s¸ng (Photo diode) 80 i Tế bào quang điện 80 III Transistor l−ìng cùc - BJT .80 CÊu t¹o vµ ký hiƯu BJT 81 Nguyên tắc làm việc transistor chế độ tích cực (chế độ khuếch đại) 84 132 CuuDuongThanCong.com CÊu kiƯn ®iƯn tư https://fb.com/tailieudientucntt Mơc lơc Transistor làm việc nh khoá điện tử 86 a ChÕ ®é ng¾t 87 b Chế độ dẫn bo hoà 87 Đặc tính tần số Transistor 88 Ph©n cực định điểm làm việc cho Transistor 89 a Nguyên tắc chung 89 b Mạch phân dòng cố định 90 c M¹ch håi tiếp âm điện áp 91 d Mạch hồi tiếp âm dòng điện (mạch tự phân cực) 91 ổn định điểm công tác tĩnh 92 C¸c cách mắc transistor làm việc chế độ khuếch đại 92 a Sơ ®å m¾c cùc gèc chung (BC - base common) 93 b Sơ đồ mắc cực ph¸t chung (EC - Emitter Common) 95 c Sơ đồ mắc cực góp chung (CC Collector common) 97 IV Transistor hiÖu øng tr−êng (FET – Field effect Transistor) 98 Kh¸i niƯm chung 98 a Nguyªn tắc hoạt động 98 b Phân loại 98 c Ký hiệu FET sơ đồ mạch 99 d ¦u điểm nhợc điểm FET 99 Transistor tr−êng ®iỊu khiĨn b»ng tiÕp xóc P - N (JFET) 99 a Cấu tạo nguyên tắc hoạt động 99 b Đặc tuyến truyền đạt, đặc tuyến 101 Transistor tr−êng lo¹i MOSFET 102 a CÊu t¹o cña MOSFET 103 b Nguyên tắc làm việc 104 c C¸c sơ đồ mắc FET 105 V Mét sè lo¹i linh kiƯn tÝch cùc kh¸c 107 Transistor mét tiÕp gi¸p (UJT) 107 a CÊu tạo ký hiệu 107 b Nguyên tắc hoạt động 107 c Mét sè m¹ch øng dơng cđa UJT 108 PUT (Programmable UJT - UJT điều khiển đợc) 109 a Cấu tạo ký hiệu 109 b Nguyên tắc hoạt động 109 c C¸c øng dơng cđa PUT 110 ChØnh l−u cã ®iỊu khiĨn SCR (Silicon Controlled Rectifier) 110 a Cấu tạo ký hiÖu 110 b Nguyên tắc hoạt động 110 DIAC vµ TRIAC 111 a DIAC 111 b TRIAC 112 CÊu kiƯn ®iƯn tư CuuDuongThanCong.com 133 https://fb.com/tailieudientucntt Mơc lơc CH−¬NG IV 114 Linh kiƯn quang ®iƯn tử I khái niệm chung kỹ thuật quang điện tử 114 Định nghÜa 114 Phân loại linh kiện quang ®iƯn tư 114 II c¸c linh kiƯn ph¸t quang 114 Nguyên lý xạ 114 a Sù xạ ánh sáng không kết hợp (bức xạ tự phát) 115 b Sự xạ ánh sáng kết hợp (bức xạ kích thích) 115 Diode ph¸t quang - LED (Light Emitting Diode) 116 a CÊu tạo ký hiệu LED 116 b Nguyên tắc làm viƯc cđa LED 116 c Tham sè cña LED 117 d Phân loại ứng dụng LED 118 LASER 119 Nguyên tắc hoạt động 119 III C¸c linh kiÖn thu quang .119 Các thông số thu quang 120 Mét sè linh kiÖn thu quang 121 a §iƯn trë quang 121 b TÕ bµo quang ®iƯn 122 c Diode quang (Photodiode) 123 d Transistor quang l−ìng cùc (Phototransistor) 123 IV Mặt thị tinh thể lỏng LCD 125 Kh¸i niƯm 125 CÊu t¹o cđa LCD 125 Nguyên tắc làm việc 126 a Chế độ phản chiếu 126 b ChÕ ®é thông sáng 126 Một số loại LCD tiêu biểu 127 Tham sè cña LCD 127 Tài liệu tham khảo 134 CuuDuongThanCong.com Cấu kiện điện tử https://fb.com/tailieudientucntt ... điện tử va đập với nguyên tử, truyền lợng cho nguyên tử làm cho điện tử (chủ yếu điện tử hoá trị) nhảy lên mức lợng cao Khi lợng cung cấp đủ lớn điện tử hoá trị nguyên tử bị bật khỏi nguyên tử, ... coi nh chất cách điện Khi nhiệt độ tăng cao hơn, điện tử hoá trị nhận lợng dới dạng nhiệt Liên kết điện tử ion bị phá vỡ điện tử tách khỏi nguyên tử trở thành điện tử tự Các điện tử tự vừa tách... điện tử Theo chiều dòng điện lỗ trống mang điện tích dơng có độ lớn với điện tích điện tử Do chất bán dẫn hạt tải điện điện tử lỗ trống (điều hoàn toàn khác với kim loại kim loại có hạt tải điện