Electron ở mức năng lượng cuối cùng được lấp đầy gọi là electron hoá trị và ảnh hưởng quyết định tới tính chất hoá học của vật liệu... Vùng dẫn: vùng năng lượng thấp nhất mà ele[r]
(1)Chương 3: Điốt
Chương
(2)Chương 3: Điốt I – Chất bán dẫn
I.1 Phân loại vật liệu:
I.1.1 Các mức lượng
Trong nguyên tử lượng phân bố thành mức không liên tục
Mỗi mức lượng lấp đầy với số electron định Mức lượng thấp lấp đầy trước
(3)Chương 3: Điốt I – Chất bán dẫn
I.1 Phân loại vật liệu:
I.1.1 Các mức lượng
Khi nguyên tử liên kết với tạo thành mạng tinh thể mức lượng phân bố thành vùng lượng khoảng cách nhỏ ion
Vùng dẫn: vùng lượng thấp mà electron không gắn chặt vào nguyên tử
Vùng hoá trị: vùng lượng cao mà electron gắn chặt vào nguyên tử
Vùng dẫn
(4)Chương 3: Điốt I – Chất bán dẫn
I.1.2 Phân loại vật liệu:
Các loại vật liệu phân thành loại vật liệu dựa vào khoảng cách lượng (𝐸𝑔𝑎𝑝) vùng dẫn vùng hoá trị
Chất dẫn điện (Kim loại)
Chất Bán dẫn ( T=0K)
Chất Bán dẫn ( T>0K)
Chất cách điện
Vùng dẫn
Vùng dẫn (trống)
Vùng dẫn (trống)
Vùng hoá trị
(lấp đầy) Vùng hoá trị (lấp đầy)
Vùng dẫn
𝐸𝑔 𝐸
𝑔 𝐸𝑔
Vùng hoá trị
Vùng hoá trị (lấp đầy)
𝐸𝑔0eV < 𝐸𝑔2eV 𝐸
(5)Chương 3: Điốt I.2 Chất bán dẫn
I.2.1 Chất bán dẫn
Chất bán dẫn chất có đặc điểm trung gian chất dẫn điện
(6)Chương 3: Điốt
Si Ge có hố trị 4, tức lớp ngồi có điện tử, dạng tinh thể nguyên tử Si (Ge) liên kết với theo liên kết cộng hố trị hình
I.2 Chất bán dẫn
(7)Chương 3: Điốt I.2 Chất bán dẫn
I.2.1 Chất bán dẫn
(8)Chương 3: Điốt I.2 Chất bán dẫn
I.2.1 Chất bán dẫn
(9)Chương 3: Điốt I.2 Chất bán dẫn
I.2.1 Chất bán dẫn
(10)Chương 3: Điốt 10 I.2.2 - Chất bán dẫn loại n
Khi ta pha lượng nhỏ chất có hố trị (như Sb) vào chất bán dẫn (như Si) nguyên tử Sb liên kết với nguyên tử Si theo liên kết cộng hố trị, ngun tử Sb có điện tử tham gia liên kết dư điện tử điện tử trở thành điện tử tự
(11)Chương 3: Điốt 11
Khi ta pha thêm lượng nhỏ chất có hố trị B vào chất bán dẫn Si nguyên tử B liên kết với nguyên tử Si theo liên kết cộng hoá trị liên kết bị thiếu điện tử Vị trí thiếu trở thành lỗ trống
->Chất bán dẫn loại gọi
bán dẫn loại p, hạt tải đa số lỗ trống
(12)Chương 3: Điốt 12
(13)Chương 3: Điốt 13
Nếu ghép hai chất bán dẫn p n với ta tiếp xúc p-n có đặc điểm:
+ Do chênh lệch nồng độ, điện tử bán dẫn n khuyếch tán sang vùng bán dẫn p đồng thời lỗ trống khuếch tán từ p sang n
+ Tại vùng tiếp xúc diễn sụ kết hợp điện tử lỗ trống
(14)Chương 3: Điốt 14 I.3 Tiếp xúc p-n
Vùng nghèo
n- type p- type
+ Vùng tiếp xúc thiếu hạt dẫn trở thành vùng nghèo
+ Tại vùng tiếp xúc bán dẫn p ion âm (acceptor), bán dẫn n cịn ion dương (donor)
=> Hình thành hiệu điện tiếp xúc
(15)Chương 3: Điốt 15 II Diode bán dẫn
Thiết bị cấu tạo từ hai lớp bán dẫn p bán dẫn n đặt tiếp xúc tạo thành tiếp xúc p-n gọi diode
(16)Chương 3: Điốt 16
- Cung cấp điện áp dương (+) vào Anôt (vùng bán dẫn P) điện áp âm (-) vào Katôt (vùng bán dẫn n)
- Dưới tác dụng tương tác điện áp, miền nghèo thu hẹp
- Khi điện áp chênh lệch giữ hai cực đạt 0,7V (với Diode loại Si) 0,3V (với Diode loại Ge) diện tích miền cách điện giảm không
Diode bắt đầu dẫn điện
(17)Chương 3: Điốt 17
Nếu tiếp tục tăng điện áp nguồn dịng qua Diode tăng nhanh chênh lệch điện áp hai cực Diode không tăng (vẫn giữ mức 0,7V )
(18)Chương 3: Điốt 18
Khi phân cực ngược cho Diode:
+ Cấp nguồn (+) vào Katôt (bán dẫn n), nguồn (-) vào Anôt (bán dẫn p) + Dưới tương tác điện áp ngược, miền nghèo rộng ngăn cản dòng điện qua mối tiếp giáp
(19)Chương 3: Điốt 19 II.2 Phân cực ngược cho Diode
(20)Chương 3: Điốt 20
Khi điện áp phân cực ngược đủ lớn đạt giá trị điện áp đánh thủng (UBR), dòng I tăng đột ngột điện áp U khơng tăng Khi tiếp giáp p-n bị đánh thủng diode tính chất van Có hai tượng đánh thủng chính: Đánh thủng nhiệt đánh thủng điện