là các nguyên tố có chứa năm electron hóa trị vào Si có bốn electron hóa trị, chúng chỉ cần bốn electron hóa trị để liên kết với bốn nguyên tử Si lân cận, electron thứ năm dễ dàng trở th[r]
(1)Dòng điện chất bán dẫn I Chất bán dẫn tính chất
Có loại vật liệu xem kim loại chất điện mơi, chất bán dẫn
1 Điện trở suất chất bán dẫn có giá trị nằm khoảng trung gian điện trở suất kim loại điện trở suất 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 Ta gọi dẫn nhiệt riêng chất bán dẫn Điều ngược lại với phụ thuộc điện trở suât kim loại vào nhiệt độ
2 Điện trở suất chất bán dẫn nhạy cảm với tạp chất Chỉ cần lượng tạp chất nhỏ (khoảng 10-6% đến 10-3%) đủ làm điện trở suất lân cận nhiệt độ phòng giảm nhiều lần Lúc này, ta nói dẫn điện cuẩ chất bán dẫn dẫn điện tạp chất
3 Điện trở suất chất bán dẫn giảm đáng kể bị chiếu sáng bị tác dụng tác nhân ion hoá khác
II Hạt tải điện chất bán dẫn Bán dẫn loại n và bán dẫn loại p
Để hiểu tính chất điện chất bán dẫn, trước hết cần xác định hạt tải điện trogn chất bán dẫn mang điện tích Có thể lấy thỏi bán dẫn giữ đầu nhiệt độ cao, đầu 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
2 Êlectron lỗ trống
Trong hai loại bán dẫn p n, thực dòng điện chuyển động êlectron sinh Khi tạo thành tinh thể silic, tinh thể silic có bốn êlectron hố trị nên vừa đủ để tạo bốn liên kết với bốn nguyên tử lân cận
Các êlectron hoá trị bị liên kết, nên không tham giá vào việc dẫn điện
(2)đứt thiếu êlectron nên mang điện dương Khi êlectron từ mối liên kết nguyên tử silic lân cận chuyển tới mối liên kết đứt di chuyển ngược lại Chuyển động êlectron liên kết xem chuyển động điện tích dương theo chiều ngược Nó xem hạt tải điện mang điện dương gọi lỗ trống
Vậy, dòng điện chất bán dẫn dòng êlectron dẫn chuyển động ngwọc chiều điện trwòng dòng lỗ trống chuyển động chiều điện trường
3 Tạp chất cho (đôno) tạp chất nhận (axepto)
Hạt tải điện bán dẫn loại n chủ yếu êlectron Ta gọi tạp chất cho (đôno)
Hạt dẫn điện bán dẫn loại p chủ yếu lỗ trống Ta gọi tạp chất nhận (axepto)
III Lớp chuyển tiếp p - n
Lớp chuyển tiếp p - n chỗ tiếp xúc miền mang tính dẫn p miến mang tính dẫn n tạo tinh thể bán dẫn Lớp nghèo
Tại lớp nghèo tiếp p - n khuếch tán tái hợp êlectron lỗ trống nên hình thành lớp khơng có hạt tải điện gọi lớp nghèo Điện trở lớp nghèo lớn
2 Dòng điện chạy qua lớp nghèo
Qua lớp tiếp xúc p - n dòng điện chạy từ p sang n gọi chiều thuận, chiều gọi chiều ngược Vậy lớp chuyển tiếp p - n có tính chỉnh lưu
3 Hiện tượng phun hạt tải điện
Khi qua lớp tiếp xúc p-n dòng điện chạy từ p sang n theo chiều thuận hạt tải điện vào lớp nghèo tiếp sang miền đối diện ta nói có phun hạt tải
(3)Điốt bán dẫn thực chất lớp chuyển tiếp p -n, có tính chỉnh lưu dùng để lắp mạch chỉnh lưu biến điện xoay chiều thành chiều
V Tranzito lưỡng cực n-p-n Cấu tạo nguyên lí hoạt động
1 Hiệu ứng tranzito: Là hiệu ứng dòng điện chạy từ B sang E làm thay đổi điện trở RCB
2 Tranzito lưỡng cực n-p-n
Một lớp bán dẫn loại p mỏng kẹp hai lớp bán dẫn loại n thực tinh thể bán dẫn (Ge, Si, ) tranzito n-p-n
Tranzito có khả khuếch đại tín hiệu điện dùng để lắp khuếch đại khóa điện tử
Bài tập 1: Đề bài
So sánh điện trở suất germani tinh khiết, germani pha tạp gali với tỉ lệ 10-6 % 10-3 % nhiệt độ phòng với điện trở suất kim loại
Lời giải chi tiết
So sánh điện trở suất germani pha tạp gali nồng độ khác nhiệt độ phòng với điện trở suất kim loại
Nồng độ tạp chất 0 % 10-6 % 10-3 %
Điện trở suất (Ω.m) 0,5 0,01 10-4
Bài tập 2: Đề bài
Vì hai bên lớp nghèo lại có ion dương ion âm? Lời giải chi tiết
(4)• Khi êlectron gặp lỗ trống, chúng liên kết cặp êlectron lỗ trống biến Ở lớp chuyển tiếp p-n hình thành lớp
nghèo(khơng có hạt tải điện)
• Khi đó, hai bên lớp nghèo, phía bán dẫn n có ion đơno tích điện dương, cịn phía bán dẫn loại p có axepto tích điện âm Điện trở lớp nghèo lớn
Bài tập 3: Đề bài
Tinh thể bán dẫn pha tạp để tạo miền n mỏng kẹp hai miền p gọi tranzito không?
Lời giải chi tiết
Tinh thể bán dẫn pha tạp để tạo miền n mỏng kẹp hai miền p gọi tranzito p-n-p
Bài tập 4: Đề bài
Tính chất điện bán dẫn kim loại khác nào? Lời giải chi tiết
Trước hết phải khằn định kim loại chất dẫn điện tốt Trong đó, bán dẫn có tính chất khác biệt so với kim loại:
+ Điện trở suất bán dẫn có giá trị trung gian kim loại điện môi
+ Điện trở suất bán dẫn giảm mạnh nhiệt độ tăng Do đó, nhiệt độ thấp, bán dẫn dẫn điện (giống điện mơi), cịn nhiệt độ cao, bán dẫn dẫn điện tốt (giống kim loại) +Trong kim loại, có hạt tải điện electron tự do, bán dẫn có hai loại hạt tải điện electron tự lỗ trống
(5)Điểm khác nguyên tử đono axepto Silic gì?
Lời giải chi tiết
So với Silic, đono nguyên tố có năm electron hóa trị, tức nhiều electron so với silic), electron thừa dễ dàng trở thành electron tự Axepto nguyên tử có ba electron hóa trị (tức so với silic electron hóa trị), muốn liên kết với nguyên tử silic lân cận chúng nhận electron liên kết sinh lỗ trống
Bài tập 6: Đề bài
Mô tả cách sinh electron lỗ trống bán dẫn tinh khiết, bán dẫn n p
Lời giải chi tiết
- Trong bán dẫn tinh khiết, electron bứt khỏi liên kếtm trở thành hạt tải điện gọi electron dẫn Chỗ liên kết bị đứt (do electron thoát ra) mang điện tích dương, xem hạt tải điện gọi lỗ trống
- Trong chất bán dẫn loại n, pha tạp P, As, nguyên tố có chứa năm electron hóa trị vào Si có bốn electron hóa trị, chúng cần bốn electron hóa trị để liên kết với bốn nguyên tử Si lân cận, electron thứ năm dễ dàng trở thành electron tự do, nên nguyên tử tạp chất cho tinh thể electron dẫn Mặt khác chuyển động nhiệt tạo số electron lỗ trống số lượng nhỏ
- Trong bán dẫn loại p, pha tạp B, Al nguyên tố có ba electron hóa tri vào Si có bốn electron hóa trị, chúng phải lấy mọt electron nguyên tử Si lân cận để có đủ bốn liên kết Như chúng nhận electron liên kết sinh lỗ trống
(6)Dòng điện chạy qua lớp chuyển tiếp p-n theo chiều nào? Lời giải chi tiết
Dòng điện chạy qua lớp chuyển tiếp p-n theo chiều từ p sang n
Bài tập 8: Đề bài
Khi lớp bán dẫn p kẹp hai lớp bán dẫn n tinh thể xem tranzito n-p-n?
Lời giải chi tiết
Một lớp bán dẫn p kẹp hai lớp bán dẫn n tinh thể xem tranzito n-p-n miền p mỏng để gây hiệu ứng tranzito
Bài tập 9: Đề bài
Phát biểu xác? Người ta gọi silic chất bán dẫn
A Nó khơng phải kim loại, khơng phải điện mơi B Hạt tải điện êlectron lỗ trống
C Điện trở suất nhạy cảm với nhiệt độ, tạp chất, tác nhân ion hoá khác
D Cả ba lí
Phương pháp giải - Xem chi tiết
+ Chất bán dẫn nhóm vật liệu mà tiêu biểu gemani silic
(7)+ Điện trở suất chất bán dẫn phụ thuộc mạnh vào nhiệt độ tạp chất
+ Dòng điện chất bán dẫn dòng chuyển dời có hướng electron tự lỗ trống tác dụng điện trường