Tạp chất cho đôno và tạp chất nhận axepto tích từ hình vẽ 17.3 ; 17.4 sgk để hướng của gv: neâu quaù trình hình thaønh eâ vaø Bán dẫn chứa tạp chất cho là -Bán dẫn chứa tạp chất cho hay [r]
(1) Giáo án Vật Lý 11 – Ban Biên soạn : Nguyễn Văn Khai - Trường THPT Cầu Quan Trang Baøi 17 DOØNG ÑIEÄN TRONG CHAÁT BAÙN DAÃN Ngaøy 11/9/08 Tieát 32-33 I MUÏC TIEÂU Thực các câu hỏi: Chất bán dẫn là gì? Nêu đặc điểm chất bán dẫn? Hai loại hạt tải điện chất bán dẫn là gì? Lỗ trống là gì? Chất bán dẫn loại n và loại p là gì? Lớp chuyển tiếp p-n là gì? Tranzito n-pn là gì? II CHUAÅN BÒ Giaùo vieân: + Chuaån bò hình 17.1 vaø baûng 17.1 sgk giaáy to + Chuẫn bị số linh kiện bán dẫn thường dùng điôt bán dẫn, tranzito, LED, … Nếu có linh kiện hỏng thì bóc vỏ học sinh xem miếng bán dẫn linh kiện Học sinh: Oân tập các kiến thức quan trọng chính: + Thuyết electron tính dẫn điện kim loại + Vài thông số quan trọng kim loại điện trở suất, hệ số nhiệt điện trở, mật độ electron tự III TIEÁN TRÌNH DAÏY – HOÏC Hoạt động 1: Oån định lớp Hoạt động : Kiểm tra bài cũ : -Vì chân không không dẫn điện ? Bằng cách nào tạo dòng điện chân không ? -Tia catoât laø gì ? coù theå taïo catoât baèng caùch naøo ? -Hãy kể ứng dụng tia catôt mà em biết ? Hoạt động 3: Đặt vấn đề Trong công nghiệp củng đời sống, các linh kiện bán dẫn có mặt khắp nơi, hay nói cách khác là bùng nổ công nghệ thông tin Vậy bùng nổ bắt nguồn từ đâu ? nó bắt nguồn từ các chất bán dẫn Hoạt động : Tìm hiểu chất bán dẫn và tính chất Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh Noäi dung cô baûn -GV giới thiệu số bán dẫn thông -Nghe và quan sát mẫu bán dẫn I Chaát baùn daãn vaø tính chaát duïng nhaát vaø ñieån hình nhaát -Hướng dẫn hs nghiên cứu sgk theo định hướng điện trở suất bán dẫn và trả lời câu hỏi sau: + So sánh điện trở suất bán - So sánh: dẫn với điện trở suất kim loại kl bd đm với điện trở suất điện môi ? + Điện trở suất bán dẫn phụ -Ở nhiệt độ thấp, điện trở suất thuộc vào nhiệt độ nào ? bán dẫn tinh khiết lớn Khi nhiệt độ tăng, điện trở suất bán dẫn tinh khieát giaûm nhanh, heä soá nhieät điện trở có giá trị âm + Tính daãn ñieän cuûa baùn daãn phuï -Điện trở suất bán dẫn phụ thuoäc vaøo taïp chaát nhö theá naøo ? thuoäc maïnh vaøo taïp chaát, chæ caàn lượng nhỏ tạp chất đủ làm điện trở suất nó giảm -Điện trở suất các chất bán dẫn nằm nhiều Điện trở suất bán dẫn khoảng trung gian kim loại và giảm đáng kể nó bị chiếu chất điện môi sáng bị tác dụng tác nhân - Nhóm vật liệu bán dẫn tiêu biểu là gecmani vaø silic ion hoá - GV chốt lại kiến thức -Điện trở suất chất bán dẫn phụ thuộc -Nghe vaø ghi cheùp vaøo taäp hoïc mạnh vào nhiệt độ và tạp chất Hoạt động : Tìm hiểu hạt tải điện chất bán dẫn, bán dẫn loại n và bán dẫn loại p Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh Noäi dung cô baûn - Gv treo hình veõ 17.1 ; 17.2 ; 17.3 -HS quan saùt hveõ, nghe gv phaân II Haït taûi ñieän chaát baùn daãn, baùn và phân tích , giới thiệu cho hs tích và giới thiệu bán dẫn loại n dẫn loại n và bán dẫn loại p thaáy roõ: và bán dẫn loại p Bán dẫn loại n và bán dẫn loại p + Trong maïng tinh theå tinh khieát -Khi pha tạp chất có hoá trị vào bán silic, nguyên tử si liên kết với daãn tinh khieát, laøm soá haït eâ taêng leân Baùn nguyên tử Si gần cách dẫn có hạt tải điện âm gọi là bán dẫn loại có chung cặp ê hoá trị n + Khi chuyển động nhiệt, làm đứt - Khi pha tạp chất có hoá trị vào bán dẫn mối liên kết giửa nguyên tử Si tinh khieát, laøm soá loå troáng taêng leân Baùn tạo ê tự và lổ trống daãn coù haït taûi ñieän döông goïi laø baùn daãn Lop11.com (2) Giáo án Vật Lý 11 – Ban Biên soạn : Nguyễn Văn Khai - Trường THPT Cầu Quan Trang + Khi pha tạp chất có hoá trị 5( loại p nhö P, As,Sb) vaøo baùn daãn Si thì coù ê hoá trị liên kết với Si gần nó nhất, còn ê trở thành ê tự > laøm soá haït eâ taêng leân vaø haït mang ñieän chuû yeáu laø eâ, goïi laø baùn dẫn loại n + Khi pha tạp chất có hoá trị 3(như Al, Ga, B) có hoá trị liên kết với Si gần nhất, còn thiếu ê lieân keát neân laøm taêng soá loå troáng taêng leân, soá haït mang ñieän chuû yeáu Electron vaø loã troáng là lổ trống, gọi là bán dẫn loại p -Chất bán dẫn có hai loại hạt tải điện là Giới thiệu bán dẫn loại n và bán electron vaø loã troáng dẫn loại p -Doøng ñieän baùn daãn laø doøng caùc -Cho biết chất dòng điện -Nếu đặt vào đầu bán dẫn hiệu chaát baùn daãn ? điện thì xuất điện trường electron dẫn chuyển động ngược chiều tác dụng lên: ê và lổ trống chuyển điện trường và dòng các lỗ trống chuyển động cùng chiều điện trường dời có hướng -Yêu cầu hs đọc mục II.3 và phân -HS đọc sgk và trả lời theo định Tạp chất cho (đôno) và tạp chất nhận (axepto) tích từ hình vẽ 17.3 ; 17.4 sgk để hướng gv: neâu quaù trình hình thaønh eâ vaø Bán dẫn chứa tạp chất cho là -Bán dẫn chứa tạp chất cho hay đôno là chuyển động nó chất bán bán dẫn loại n, có mật độ ê lớn bán dẫn loại n, có mật độ ê lớn so với daãn ? mật độ lổ trống so với mật độ lỗ trống Bán dẫn chứa tạp chất nhận là -Bán dẫn chứa tạp chất nhận hay axepto bán dẫn loại p, có mật độ lổ trống là bán dẫn lại p, có mật độ lổ trống lớn so với mật độ ê lớn so với mật độ ê -Hãy xem bảng 17.1 và trả lời C1 ? -HS quan sát bảng 17.1 và trả lời caâu C1 -GV nhận xét câu trả lời hs -HS ghi nhận vào Hoạt động : Tìm hiểu lớp chuyển tiếp p-n Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh Noäi dung cô baûn III Lớp chuyển tiếp p-n Giới thiệu lớp khái niệm chuyển -Ghi nhận khái niệm lớp chuyển Lớp chuyển tiếp p-n là chổ tiếp xúc tiếp p-n, hình thành lớp chuyển tiếp p-n mieàn mang tính daãn p vaø mieàn mang tính tieáp p-n dẫn n tạo trên tinh thể bán dẫn -Hãy trả lời câu C2 ? -Các ion+ và ion- có mặt lớp Lớp nghèo dòng điện chạy qua lớp nghèo là kết nghèo ê và lỗ trống từ các mặt bên -Lớp chuyển tiếp p-n không có có đó vào lớp nghèo và tái hợp ích hạt tải điện, gọi là lớp nghèo với và điện trở lớp nghèo Dòng diện chạy qua lớp nghèo chủ yếu lớn từ p sang n Ta gọi dòng điện qua lớp -Từ hình vẽ 17.5, mắc nguồn -Nếu mắc cực + nguồn điện vào nghèo từ p sang n là chiều thuận, chiều từ điện vào đầu bán dẫn thì bán dẫn loại p và cực – vào bán n sang p là chiều ngược dòng điện qua bán dẫn dẫn loại n thì các hạt naøo? chuyển dời có hướng gây dòng Yêu cầu học sinh thực C2 điện thuận Nếu mắc ngược lại, thì lực điện trường tác dụng lên các hạt dừng lại, còn hạt không chuyển động có hướng gây doøng ñieän raát nhoû, goïi laø doøng ñieän nghòch Vaäy doøng ñieän chæ coù chiều qua lớp tiếp xúc từ p ->n -GV kết luận lớp nghèo và -HS ghi nhận khái niệm vào tập dòng điện qua lớp nghèo -Khi dòng điện qua lớp nghèo theo Hiện tượng phun hạt tải điện chiều thuận thì xẩy tượng gì -Xảy tượng phun hạt tải Khi dòng điện qua lớp nghèo theo ? điện cho nhau: Phần p phun lổ chiều thuận, các hạt tải điện vào lớp trống qua n và phần n phun ê qua p nghèo có thể tiếp sang miền đối diện Lop11.com (3) Giáo án Vật Lý 11 – Ban Biên soạn : Nguyễn Văn Khai - Trường THPT Cầu Quan Trang Đó phun hạt tải điện -Vaän duïng tính daãn ñieän chieàu 3.Ñioât baùn daãn vaø maïch chænh löu duøng bán dẫn qua lớp nghèo, người - Chế tạo điôt bán dẫn để chỉnh lưu điôt bán dẫn ta chế tạo thiết bị gì để biến dòng dòng điện xoay chiều thành dòng Dòng điện chạy theo chiều thuận nên ñieän xoay chieàu thaønh doøng ñieän ñieän chieàu dùng lớp nghèo làm điôt bán dẫn để chỉnh chieàu ? löu doøng ñieän xoay chieàu thaønh doøng ñieän -Haõy xem hình 17.7 veà caáu hình 1chieàu chænh löu -HS quan saùt chieàu doøng ñieän chaïy qua R chæ chieàu Hoạt động : Tìm hiểu cấu tạo và nguyên lí hoạt động tranzito lưỡng cực n-p-n Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh Noäi dung cô baûn -Treo hình 17.8 treân baûng IV Tranzito lưỡng cực n-p-n -Haõy xem hình 17.8a , ta thaáy p -Quan saùt hình veõ treân baûng Hiệu ứng tranzito daøy, coøn n1 vaø n2 raát xa Xét tinh thể bán dẫn trên đó có tạo -Hãy phân tích phân cực -Lớp n1 –p phân cực ngược, có miền p, và hai miền n1 và n2 Mật các lớp ? dòng ê nhỏ chạy từ p -> n1 và độ electron miền n2 lớn so với lổ trống từ p chạy ngược lại mật độ lỗ trống miền p Trên các => R lớn Lớp p – n2 phân cực miền này có hàn các điện cực C, B, E thuận, dòng điện chủ yếu là dòng Điện các cực E, B, C giữ các giá ê phun từ n2 -> p , các ê không tới trị VE = 0, VB vừa đủ để lớp chuyển tiếp pđược miền n1 – p nên không ảnh n2 phân cực thuận, VC có giá trị tương đối hưởng đến điện trở miền này lớn (cở 10V) -Khi miền p mỏng, n1 và n2 -Nếu miền p mỏng, dòng ê phun từ - Giã sử miền p dày, n1 cách xa n2 gần nhau, có phân cực thuận từ n2 sang p, các ê tới n1 –p Lớp chuyển tiếp n1-p phân cực ngược, lớp p – n2 và xảy phun làm điện trở miền này bị giảm điện trở RCB C và B lớn các hạt tải điện, có tượng xuống, gọi là hiệu ứng tranzito Lớp chuyển tiếp p-n2 phân cực thuận gì xaûy ? (hình 17.8b) nhöng vì mieàn p raát daøy neân caùc electron từ n2 không tới lớp chuyển tiếp p-n1, đó không ảnh hưởng tới RCB - Giã sử miền p mỏng, n1 gần n2 Đại phận dòng electron từ n2 phun sang p có thể tới lớp chuyển tiếp n1-p, tiếp tục chạy sang n1 đến cực C làm cho điện trở RCB giảm đáng kể -Hiện tượng dòng điện chạy từ B sang E làm thay đổi điện trở RCB gọi là hiệu ứng tranzito -Vì đại phận electron từ n2 phun vào p không chạy B mà chạy tới cực C, nên ta coù IB << IE vaø IC IE Doøng IB nhoû sinh dòng IC lớn, chứng tỏ có khuếch đại doøng ñieän Tranzito lưỡng cực n-p-n -Giới thiệu khái niệm tranzito -Theo dõi và hiểu khái niệm - Tinh thể bán dẫn pha tạp để tạo lưỡng cực ? miền p mỏng kẹp hai miền n1 và n2 gọi là tranzito lưỡng cực n-p-n -Từ hình vẽ 17.9 và xem sgk, hãy -HS dựa vào hình vẽ và trả lời - Tranzito có ba cực: tìm hiểu cấu tạo tranzito lưỡng cấu tạo tranzito + Cực góp hay là côlectơ (C) cực ? + Cực đáy hay cực gốc, bazơ (B) -Hướng dẫn hs trả lời cậu C3 -Được, đó là tranzito p-n-p + Cực phát hay Emitơ (E) -Tranzito ứng dụng để làm - Ứng dụng phổ biến tranzito - Ứng dụng phổ biến tranzito là để gì? là để lắp mạch khuếch đại và các lắp mạch khuếch đại và các khóa điện tử khóa điện tử Hoạt động : Củng cố, giao nhiệm vụ nhà Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh -Nhắc lại kiến thức đã học bài -Nắm kiến thức -Yêu cầu học sinh nhàthực các câu hỏi làm các -Nhận nhiệm vụ nhà làm bài tập baøi taäp trang 6, sgk -Về nhà xem bài học -Về nhà xem bài học Lop11.com (4) Giáo án Vật Lý 11 – Ban Biên soạn : Nguyễn Văn Khai - Trường THPT Cầu Quan Trang Lop11.com (5)