Trong trêng hîp c¸c ion nót m¹ng lµ c¸c nguyªn tè hãa trÞ 2 nghÜa lµ mçi nguyªn tö ®ãng gãp hai ®iÖn tö vµo vïng n¨ng lîng nªn sè nguyªn tö trong vïng nµy lµ 2N v× vËy vïng n¨ng lîng bÞ [r]
(1)Bài kiểm tra: Vật lý chất rắn @
Câu 1 Trình bày nội dung dạng liên kết vật rắn:
a) Liên kết cộng hoá trị:
Các trờng hợp điển hình loạu liên kết nguyêntử có hoá trị tức có cấu hình điện tử lớp vỏ Các phân tử nµy th êng
đ-ợc hình thành từ ngun tử hồn tồn bình đẳng ví dụ nh: H2; O2 Ta có thê
mơ tả kiểu liên kết cách xem điện tử hoá trị nguyên tử chuyển động miền chung xem nh điện tử chung hai nguyên tử, chúng có vai trị làm cầu nối hai ngun tử lại với tạo thành phân tử
Chỉ có điện tử hố trị có khả tạo tơng tác trao đổi Vì liên kết gọi cộng hố trị
b) Liªn kÕt ion( liên kết dị cực)
Khi nguyên tử bị ion hoá, chúng trở thành ion dơng ion âm Các ion tồn lực Coulomb hút chúng lại gần Để tạo thành phân tử hợp thành nguyên tử dễ dàng nh ờng điện tử hoá trị nguyên tử dể dàng tiếp nhận điện tử
VÝ dơ nh: NaCl, KCl KiĨu liªn kÕt nh gọi liên kết ion c) Liên kết kim lo¹i
Trong kim loại điện tử hố trị di chuyển tự khơng gian nút mạng tinh thể gọi điện tử tự ( Hay điện tử dẫn) Do có nhiều nguyên tử nên cần nguyên tử đóng góp số nhỏ điện tử hố trị chúng đủ để họp thành đám gọi đám mây điện tử ( hay gọi khí điện
tử) ( 1022 hạt/cm3) tơng tác ion dơng đám mây điện tử tạo nên mối
liên kết đặc trng kim loại d) Liên kết hyđrô
Liên kết hyđrô tồn phân tử gồm nguyên tử hyđrô với hai nguyên tử khác Liên kết đợc hợp thành điện tử hyđrô Liên kết với nguyên tử cịn prơton hạt nhân hyđrơ lại liên kết với nguyên tử lại Liên kết kiểu nh tồn tất hợp chất chứa hyđrô với nguyên tố kim
e) Liªn kÕt van đe Van xơ
Loi liờn kt ny cú mặt nơi Vì liên kết yếu nên liên kết van đe Van xơ thể loại liên kết khác không xảy ( Thí dụ liên kết ngun tử có lớp đợc lấp đầy phân tử bảo hoà) nguồn gốc liên kết thăng dáng điện tích nguyên tử dao động bậc không ( n=0) gây nên Vì lợng liên kết phụ thuộc vào độ phân cực nguyên tử
C©u 2 Trình bày khái niệm ô mạng sơ cấp
Trong vật rắn phân tử, nguyên tử xếp tuần hồn khơng gian tạo nên mạng tinh thể Nguyên nhân tạo xếp mối liên kết chỗt chẽ nguyên tử Tinh thể lý tởng có cấu trúc tuần hồn hồn hão đồng khơng gian Trong thực tế khơng có tinh thể nh Bao tồn sai hỏng nên tinh thể thực khơng cịn thính tuần hồn khơng gian Do toán khảo sát tinh thể thực phức tạp Để đơn giản, phần ta nói đến tinh thể lý tởng:
Mạng tinh thể đợc định nghĩa lặp lại không gian đơn vị cấu trúc đợc gọi ô sơ cấp Gắn với đỉnh ô sơ cấp nguyên tử nhóm nguyên tử Tất đỉnh ô tơng đơng đợc gọi nút mạng Trong không gian hai chiều ô sơ cấp đợc biểu diễn hình đa giác( thờng
hình đa giác đối xứng) Trong khơng gian ba chiều cách biểu diễn ô sơ cấp thông qua ba vectơ a a a1, ,2 3 (H1), ba vectơ gọi ba vectơ tịnh tiến sở Ba vectơ t
H1: Mạng tinh thể không gian chiỊu vµ chiỊu
(b) (a)
a3 a2
(2)tịnh tiến sở xác định trục hệ toạ độ tinh thể điểm tuỳ ý tinh
thể đợc xác định vectơ r giống nh bán kính r thoả mãn điều kiện:
r' r n a1 1 n a2 2n a3 3 r R
trong đó: n a1 1n a2 2n a3 3R
gọi vectơ mạng Tập hợp điểm có vectơ r xác
đinh theo (H1) với tất giá trị n1,n2, n3 lập thành mạng không
gian.Th-ng thỡ h to tinh thể hệ toạ độ khơng vng góc Hình hộp tạo thành từ ba vectơ sở sơ cấp mạng Nh để mô tả ô sơ cấp tối
thiểu ta phải biết đại lợng( ba vạch a,b,c ba góc , , ) (H2)
Các đại lợng gọi thông số ô sơ cấp Thờng đơn vị độ dài khơng dùng m mà dùng a,b,c ( ví dụ M(1,1,2) nghĩa M(x=1a, y=1b, z=2c))
Nh vậy, đơn giản mạng hai chiều ô sở đợc biu din bng cỏc hỡnh
bình hành với hai vectơ tịnh tiến sở a a 1, 2
với nhiều cách chọn khác chon khác nhng thể tích khơng đổi nh (H3)
Câu 3: Trình bày tính chất đối xứng mạng khơng gian.
Do có tính chất tuần hồn tạo nên mạng tinh thể, mà mạng không gian bất biến số phép biến đổi, điều thể trùng lặp trở lại ta thực phép biến đổi Khi ta nói: Mạng có tính đối xứng với phép biến đổi Tính đối xứng mạng đặc tính quan trọng để dựa vào mà nghiên cứu cấu trúc mạng tinh thể, mạng khơng gian thờng có phép biến đổi đối xứng nh sau:
1 Đối xứng với phép tịnh tiến Đối xứng với phép quay quanh trục xác định
3 Đối xứng với phép nghịch đảo: ( Phép nghich đảo phép biến đổi đối xứng, qua vectơ vị
trí đổi dấu cho r-r, nh
vậy mạng phải có tâm đối xứng)
4 §èi xøng víi phÐp phản xạ qua số mặt phẳng
Nu phõn loại hệ tinh thể theo tính chất đối xứng khơng gian hệ tinh thể đợc phân thành loại với 14 kiểu ô mạng đợc gọi 14 ụ mng Bravais:
Câu 4 Trình bày nội dung mô hình cổ điển nhiệt dung riêng vật rắn.
Bài toán nhiệt dung riêng vật rắn dựa sở:
-Tinh thể hệ gồm nhiều nguyên tử, nguyên tử có ba bËc tù
-Các nguyên tử không đứng yên nút mạng mà dao động nhiệt có liên kết nhng nhiệt độ T đủ lớn xem nguyên tử dao động độc lập với
Theo nguyên lý phân bố lợng cho bớc tự bậc tự
nguyên tử ứng với lợng trung bình dao động bao gồm động =kT
với k số Boltzơmann T nhiệt độ tuyệt đối
Nội tinh thể gồm N nguyên tử: E = 3N=3NkT Từ suy nhiệt
dung mol vật rắn với mạng tinh thể đơn nguyên tử
CM E 3N kA 25 /J mol K 5,67kal mol K/
T
(1)
( NA số hạt mol=số A vôgađrô=6.1023 hạt)
Công thức (1) công thức định luật Đuylong-Pơti tìm thực nghiệm Nội dung định luật đợc phát biểu: “Nhiệt dung vật rắn không phụ thuộc vào nhiệt độ nh với chất”
Kết với vùng nhiệt độ cao( T>2000) Thực tế cho thấy nhiệt độ hạ xuống thấp, nhiệt dung chất rắn phụ thuộc vào nhiệt độ khác
γ
α
β
H2: Các đại l ợng xác định ô sơ cấp
o o o o
o o o o o o o o
o o o o
o o
(3)nhau chất Theo định lý Necxt ì nhiệt độ giảm, c giảm T
0 c 0 Điều sai khác đợc giải thích vùng nhiệt độ thấp định
luật phân bố lợng khơng cịn lúc lợng dao động nhiệt phải mạng tính lợng tử, điều mơ hỡnh c in ó khụng tớnh n
Câu 5.Trình bày mô hình Anhxtanh nhiệt dung riêng vật r¾n.
Anhxtanh ( 1906) đa thuyết lợng tử vào lý thuyết nhiệt dung chất rắn Tinh thể hệ gồm N nguyên tử đợc coi giao động nh N giao động tử điều hoà l-ợng tử Giao động tất nguyên tử xảy không ảnh hởng đến với
cùng tần số gọi tần số Anhxtanh Các giao động mạng lợng tử hoá
năng lợng trung bình cho bậc tự nguyên tử với giao ng t tuyn tớnh
có tần số là: exp 1
n k
trong n đợc tính hàm phân bố Plank: n=
1 exp k
do lợng tinh thể là: E = 3N=3Nn=exp 1
k
Ta sÏ cã nhiÖt dung mol vật rắn là:
2
2 exp exp M A E kT C N T kT kT NhËn xÐt:
-Khi T>> C= 3NA.K điều hồn tồn phù hợp với định luật Đuylơng-Pơti
- Khi T nhỏ, C lớn, C giảm theo nhiệt độ, theo quy luật: C exp( )
kT
, điều
không phù hợp với kết thực nghiệm C = T3 T0 Điều hạn chế của
Anhxtanh giả thiết tinh thể có tần số giao động, nhng thực tế tần số giao động phụ thuộc vào vectơ sóng mơ hình Anhxtanh sai với thực tế vùng tần số thấp giao động mạng cở tần số sóng âm (gọi
phonon âm học) đóng vài trị (q) phụ thuộc yếu vào q mơ hỡnh
Anhxtanh phù hợp
Câu 6 Trình bày nội dung mô hình Đơbai nhiệt dung riêng vật rắn
õy l mụ hỡnh phù hợp cho vùng nhiệt đới thấp Năm 1912, Đơbai giả thiết rằng: tinh thể nh môi trờng liên tục, tần số dao động nguyên tử
tinh thể nằm khoảng đến 0(0 giá trị giới hạn (max) tần số dao
động mạng Lý thuyết Đơbai thu đợc công thức:
x T M x
dE T x e
C kT dx
dT e
trong gọi nhiệt độ Đơbai
k
biểu thức nhiệt dung vật rắn
theo Đơbai Nhận xét:
(4)- Khi T<<, C=
3
T
tức T C theo quy luật T3, điều phù
vi kt thực nghiệm nhiều vật rắn Tuy nhiên số trờng hợp cho thấy nhiệt độ Đơbai phụ thuộc vào nhiệt độ T, Chứ không nh công thức Điều sai lệch Đơbai so với thực tế đợc giải thích coi tinh thể nh mơi trờng liện tục Thực vùng tần số thấp bớc sóng lớn nhiều so với khoảng cách nguyên tử, vùng tần số cao muốn xác định phai kt hp vi mụ hỡnh Anhxtanh
Câu 7 Trình bày khái niệm thuyết vùng áp dụng cho vật r¾n
Cấu trúc vùng tinh thể sở phần lớn quan niệm đại chế tợng khác chất cách điện( Điện môi), chất bán dẫn chất dẫn điện ( Kim loại) Trong nét tổng quát quan niệm đợc rút điều là: electron vật rắn có lờng thay đối liên tục
khoảng xác định ( E1 min, E1 max, E2min, E2 max ) ngăn cách bi cỏc giỏ tr
cấm lợng
Các khoảng giá trị cho phép đợc gọi vùng giá trị cho phép lợng, lợng vùng lợng không thực đợc gọi vùng cấm Số trạng thái vùng cho phép hữu hạn, nguyên lý cấm Pauli, số trạng thái dẫn đến số hữu hạn electron có lợngtrong vùng xét Sự chuyển dời electron tg vùng sang vùng khác liên quan đến biến đổi lợng không nhỏ bề mặt vùng cấm (H4) Sự chuyển dời thực nhờ dao động nhiệt mạng tinh thể, nhờ chiếu sang hay điện trờng Về mặt lý thuyết vấn đề cấu trúc tinh thể xuất giải phơng trình
Schro
dinger cho tinh thể sau số đơn giản hoá để đa toán cho tinh thể tốn hạt Điều nói lên rằng: Các electron hấp thụ lợng khơng nhỏ
bỊ mỈt vïng cÊm: hv E n1min Emax
không lớn khoảng cách đáy vùng với lớp ca vựng khỏc
Câu 8.Trình bày nội dung kết luận rút từ thuyết vùng lợng.
Phổ lợng electron tinh thể gồm dãy vùng Khoảng cách giá trị lợng gọi vùng cho phép khoảng giá trị cấm lơng ngăn cách vùng cho phép đợc gọi vùng cấm Thuyết êlectron tự êlectron liên kết dẫn đến cấu trúc vùng lợng
Thuyết êlectron liên kết dẫn đến kết luận mức lợng ngun tử
dÞch chun mét lợng C tạo thành vùng có bề rộng ( Emax-Emin)
Bề rộng vùng tỉ lệ thuận với lợng trao đổi A Hệ số tỉ lệ phụ thuộc vào loại mạng tinh thể chẳng hạn băng 12,14,16 mạng lập phơng đơn giản, mạng diện tâm khối tâm
Độ lớn tích phân trao đổi A đợc xác định miền chồng lên hàm sóng hai nguyên tử lân cận, độ rộng vùng khơng phụ thuộc vào kích thớc tinh thể
Đối với tinh thể có lích thớc hữu hạn chứa N nguyên tử, vùng gồm N mức Khoảng cách mức tỉ lệ nghịch với sè nguyªn tư tinh thĨ
Khi lợng tăng, bề rộng vùng tăng, nhng bề rộng vùng lại giảm, số lợng tử êlectron nguyên tử tăng, lợng kích thớc lớp tăng, miền chồng lên hàm sóng nh độ lớn tích phân trao đổi A tăng chuyển dời từ lớp êlectron bên bên ngồi giảm bề rộng vùng cấm liên quan đến giảm khoảng cách mc nng lng nguyờn t
H4: Sự tạo thành vùng l ợng tinh thể Mức
của nguyên tử tự suy biến N
Khoảng cách NT a
(5)Sự biến đổi khoảng cách nguyên tử dẫn đến biến đổi bề rộng vùng
Nếu trạng thái nguyên tử suy biến, tơng tác với nguyên tử lân cận suy biến bị đi, trạng thái suy biến cho vùng nó, vùng chồng chất lên tạo thành vùng phức tạp
ứng với trạng thái lợng êlectron bên vùng lợng hẹp Nhng vùng lợng tinh thể không tơng ứng với mức lợng êlectron ngồi ngun tử tự Điều có ngun nhân từ tơng tác nguyên tử tinh thể dẫn đến biến đổi đột ngột lớp võ êlectron nguyên tử cấu trúc mức bị biến đổi cách
10 Để hiểu rõ trình chất rắn ta cần vùng đợc lấp đầy vùng tự khoảng cỏch gia chỳng
Câu 9. Trên sở lý thuyết vùng lợng cho vật rắn, hÃy phân loại vật rắn theo tính dẫn điện chúng.
Trong vùng lợng ứng với trạng thái lợng tử điện tử nguyên tử cô lập với số lợng tử quỹ đạo có tối đa 2(2l+1) trạng thái Theo nguyên lý Pauli, trạng thái có tối đa điện tử nh số điện tử tối đa 2(2l+1)N điện tử
Nếu vùng lợng cịn nhiều mức cịn trống, điện tử vùng lân cận chuyển đến có tác
dụng điện trờng nghĩa điện tử tham gia dẫn điện Vùng có trống nh gọi vùng dẫn
Trong tinh thÓ, néu ion nút mạng nguyên tố hóa trị 1, nguyên
t úng gúp điện tử vào vùng dẫn vùng dẫn chiếm nữa(H5) Tinh thể nh dẫn điện tốt Trong trờng hợp ion nút mạng nguyên tố hóa trị nghĩa nguyên tử đóng góp hai điện tử vào vùng lợng nên số nguyên tử vùng 2N vùng lợng bị lấp đầy, nguyên tắc tinh thể không dẫn điện Tuy nhiên tinh thể kim loại lí vùng lợng ứng với nguyên tử thờng cao vùng trống vào vùng phủ phần lên vùng lợng bị chiếm đầy
Nếu bề rộng vùng cấm Eg<2đến 3eV Tạ 0K chuyển động nhiệt làm
một số điện tử từ vùng hóa trị lên vùng dẫn Những điện tử này, nằm vùng dẫn tham gia dẫn điện đợc gọi điện tử tự hay điện tử dẫn
Trong trờng hợp Eg >> 3eV, chuyển động nhiệt không đủ để đa điện tử lên
vùng dẫn số lợng hạt tham gia dẫn điện coi nh không đáng kể tinh thể hồn tồn không dẫn điện.Những tinh thể nh gọi điện môi
Nh vậy, theo quan niệm thuyết vùng ta phân biệt vật rắn làm ba loại: Kim loại nguyên tố nhóm 1( Cu, Na, K ) Bán dẫn (Si, As ) điện môi nh C Trong thực tế trực quan ta phân biệt ba loại sở thông số thực nghiệm nh: mậtđộ hạt tải tự do, điện trở suất nhiệt độ phòng, phụ thuộc nhiệt độ vào điện trở R(T)
Câu 10.Trình bày quan điểm êlectron tự kim lo¹i.
Quan niệm cho kim loại có êlectron tự do, khơng liên kết với nguyên tử riêng biệt đợc phát triển thuyết êlectron cổ điển Theo Drude thỉ kim loại êlectron tự tạo thành chất khí êlectron đặc thù tham gia vào q trình nhiệt động tuân theo định luật nhiệt động nh khí lí tởng Từ ngời ta suy lờng trung bình êlectron xác định từ nhiệt
độ vật: E= 3
2kT
Các êlectron chuyển động hỗn loạn, điện tích trung bình chúng mạng qua tiết diện đơn vị thời gian Nhng có điện trờng ngồi tác dụng ngồi vận tốc chuyển động nhiệt êlectron cịn bị đẩy i vi mt
H5: Sắp xếp vùng l ợng nguyên tố
Vùng trống Vùng lấp đầy
Eg
c b
(6)vận tốc theo hớng ngợc với điện trờng Vận tốc trung bình vk đợc xác định
tõ k k
e
v v E
m
τ
= max=
1
2
trong E điện trờng, τlà thời gian trung bình quảng đờng tự hai lần
va chạm Hệ số tỷ lệ không phụ thuộc vào trờng đặc trng chất Nó
đ-ợc gọi độ linh động êlectron k
n
el
v E
mv
τ
μ μ
= víi = e =
2m
trong l độ dài quảng đờng vận tốc chuyển động nhiệt Từ thu đợc
c«ng thøc cđa Drude:j envk en n E n
m
τ
μ σ σ
= = =
2
e , víi =
2
Khi nhiệt độ tăng, độ dài quảng đờng tự giảm vận tố tăng, thời gian quảng đờng tự giảm cịn điện trở tăng Việc giải thích đợc tợng nh điện trở kim loại thành công lớn lý thuyết cổ điển Mặc dù quan niệm khí êlectron khơng tơng tác khơng xác chúng mạng điện tích tơng tác với êlectron khác Tuy nhiên lý thuyết cơe điển gặp khó khăn việc đa biểu thức nhiệt dung
C©u 11 Trình bày quan điểm êlectron tự Lý thuyết vùng l-ợng.
Theo lớ thuyết vùng lợng, kim loại, mức lợng cao bị điện tử chiếm chỗ nằm vùng cho phép, nửa cịn lại bị chiếm đầy điện tử hóa trị Ta biết kim loại điện tử hóa trị bị tập thể hóa khơng cịn thuộc nguyên tử đợc đặt tên điện tử dẫn, chúng tạo thành lớp khí điện tử Tính chất dẫn điện tốt kim loại phụ thuộc vào lớp khí điện tử
Vì tập hợp điện tử tạo thành hệ hạt vi mơ có tính lợng tử chúng tuân theo quy luật phân bố đó, quy luật phân bố thể trạng thái hệ Mặt khác tập thể hóa êlectron dẫn đến lực đặc biệt xuất đồng thời loại liên kết nguyên tử mạng Liên kết trờng hợp giới hạn hiệu ứng trao đổi, trao đổi xẩy nguyên tử riêng biệt mà nguyên tử mạng Điều cho phép ta giải thích tốt số vấn đề cụ thể liên quan đến kim loại
Câu 12 Trình bày nguyên nhân gây điện trë kim lo¹i
Nếu điện tử chuyển động tinh thể tuần hồn lí tởng, tính chất sóng mà chuyển động nh mà không mắc phải cản trở
qua tinh thể, quảng đờng tự trung bình lF phải lớn vơ điện trở kim loại
bằng Tuy nhiên thực tế tinh thể khơng lí tởng, sai lệch khỏi tính tuần hồn lí tởng tinh thể thực khiến cho điện tử bị va chạm tán xạ trình chuyển động
đó nguyên nhân gây điện trở kim loại Các tán xạ xảy vật rắn kể đến:
+) Tán xạ dao động mạng tinh thể +) Tán xạ sai hỏng mạng +) Tán xạ nguyên tử tạp chất lạ +) Tán xạ biên tinh thể Các nguyên nhân có ảnh hởng đến tính dẫn điện kim loại khác nhau, biến đổi theo nhiệt độ, áp suất khác Các thông tin
phụ thuộc điện trở nhiệt độ phản ánh tính chất kim loi
Câu 13. Thế bán dẫn riêng? Trình bày chế dẫn điện bán dẫn riêng?
a) Định nghĩa:
Theo quan im vùng lợng độ rộng vùng cấm bán dẫn khơng q lớn Do kích thích số điện tử từ vùng hóa trị nhảy lên vùng dẫn để lại
0,16
0
6 T(K)
0,09
R(Ω)
(7)trong vùng lỗ trống Khi có điện trờng, điện tử vùng dẫn thu đợc động chúng dẫn điện Đồng thời vùng hóa trị lỗ trống nhận đợc động tham gia vào việc dẫn điện Các chất bán dẫn mà tính dẫn điện đợc tạo chuyển dời điện tử từ vùng hóa trị qua vùng dẫn đợc gọi bán dẫn riêng hay bán dẫn
b) Cơ chế dẫn điện bán dẫn riêng: Xét bán dẫn cụ thể Si với cấu hình
điện tử 1s22s22p63s23p2 có hóa trị 4.
Liên kết tinh thể Si liên kết cộng hóa trị Mỗi nguyên tử Si nằm ngun tử gần điện tử hóa trị Si tạo liên kết cặp đôi với nguyên tử lân cận (H7) Vì liên kết phải chỗt số liên kết bị gãy Mỗi liên kết gãy đồng thời tạo điện tử tự e có khả tham
gia vào trình dẫn điện gọi điện tử dẫn Mặt khác chỗ đứt liên kết tạo chỗ trống tích điện dơng gọi lỗ trống điện tử liên kết bên cạnh bị bắt vào vị trí tham gia thêm q trình dãn điện Có thể hình dung dẫn điện thêm chuyển động lỗ trống tích điện dơng theo hớng ngợc với hớng e
Nh bán dẫn sạch, điện tử lỗ trống dẫn tạo đứt
liên kết nồng độ điện tử lỗ trống hoàn toàn ni = pi p =
positive lấy từ intrnsic Các hạt tải có đợc đứt liện kết gọi hạt tải phụ thuộc lớn vào nhiệt độ độ rộng vùng cấm bán dẫn Các bán dẫn đợc gọi bán dẫn tính khit hay l bỏn dn thun
Câu 14 Trình bày khái niệm Lớp chuyển tiếp p n.
Lớp chuyển tiếp p – n đợc tạo cách đa vào khối bán dẫn chủ loại tạp chất loại n bên loại p bên Thông thờng ngời ta dùng Si tinh khiết sau pha tạp đơno nh P bên
tap axepto bên Khi ta tởng tợng có miền ngăn cách p
và miền n chất bán dẫn (H8) CÊu tróc nh vËy gäi lµ líp chun tiÕp p – n, nång
độ đôno axepto vào cở 1022m-3 so với
nồng độ chất chủ 1028m-3.
Câu 15 Mô tả chuyển động hạt tải bán dẫn có lớp tiếp xúc.
Mối quan hệ hạt tải bản, không nồng độ hạt tải ni đợc thể
hiện biểu thức: nppp=pnnn=ni2.Nếu tính định lợng điều kiện thờng:
nn=np=1022m-3 ni= 1019m-3 pn=pp =1016m-3 Từ biểu thức định lợng trên, ta
thấy nồng độ lỗ trống miền p lớn nồng độ lỗ trống miền n bậc ngợc lại nồng độ
điện tử miền n lớn nồng độ lỗ trống miền p bậc Sự chênh lệch nồng độ loại hạt tải làm xuất miền tiếp xúc tợng khuyết tán hạt tải (H9).nn>>np v pp >> pn
Kết miền tiếp xúc có tợng xảy nh sau:
+) Một dòng điện tử (e) khuyết t¸n tõ miỊn
p sang miỊn n (ký hiƯu: enđp)
+) Một dòng lỗ trống (h) khuyết tán tõ miỊn p qua miỊn n (ký hiƯu: hp®n)
Câu 16 Trình bày tác dụng chỉnh lu điôt bán dẫn a) Lớp p n mắc ngợc:
Ta mắc ngợc tinh thể bán dẫn vào ®iƯn trêng
ngồi (H10) Suất điện động ngồi Vng có cực dơng
mắc vào miền n cực âm vào miền p Suất điện động
nµy cïng chiều với V0 cộng thêm vào
hp®n
hn®p
H7: Sù thay thÕ P cho Si P
+4 +5
+4 +4
+4 +4
H8: Líp chun tiÕp p - n t ëng t ỵng
n p
n p
H9: Các dòng khuyết tán hạt tải líp p - n
+
-++ ++
n
(8)hiệu điện tiếp xúc làm cho rào cao h¬n
Do dịng khuyết tán giảm rõ rệt Cịn dịng trơi độc lập với ngồi vỡ vy
sự cân bị phá vỡ, dòng Ing (Ing = Ipđkh.tán-Inđtrôi) nhỏ mạch
Ngoài bề rộng vùng nghèo tăng lên Đặc trõng V – I cđa líp p – n coi nh I = 0.(øng víi nưa trơc V<0 trªn H11.)
b) Líp p – n m¾c thn:
Vng có cực dơng mắc vào miền p
cực âm mắc vào miền n Suất động điện làm giảm chiều cao rào thế, dòng khuyết tán tăng lên Vì độ lớn dịng trơi
khơng đổi nên dòng Ithuânj tơng đối lớn
đi qua mạch Lúc bề rộng vùng nghèo giảm, nên đặc trng I-V dòng tăng rõ rệt theo V (ứng với nửa trc V>0 trờn H11)
Tóm lại: mắc thuận điôt cho dòng qua hoàn toàn mắc ngợc hình nh không cho dòng chạy qua điôt Điôt nh khóa có tác dụng chỉnh lu dòng điện, cho đầu vào sóng hình sin(H12a) đầu có dạng nửasóng hình sin (H12b)
I
O V
H11: Đặc trng V I cđa líp chun tiÕp
(a) bvµ (b)
t t
I
H12:Tríc chØnh lu(a) vµ sau chØnh lu (b)