Tài liệu Bài giảng môn tự động hóa: Điện tử ứng dụng trong kỹ thuật điều khiển công nghiệp và tự động hóa ppt

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN B B Ộ Ộ MÔN: T MÔN: T Ự Ự Đ Đ Ộ Ộ NG H NG H Ó Ó A A BÀI GIẢNG Điện tửứng dụng Trong k Trong k ĩ ĩ thu thu ậ ậ t đi t đi ề ề u khi u khi ể ể n công nghi n công nghi ệ ệ p p v v à à t t ự ự đ đ ộ ộ ng h ng h ó ó a a GVC. Th.s. Nguy GVC. Th.s. Nguy ễ ễ n Ho n Ho à à ng Mai ng Mai Tel: 0988841568 Tel: 0988841568 Vùng dẫn Chương 1: Dụng cụ bán dẫn $1: Khái niệm chất bán dẫn •Mứcchặt còn gọilàmứchoátrị: năng lượng Eo •Mứctự do còn gọilàmứcdẫn: năng lượng Ed •Năng lượng kích thích tốithiểu: ∆Ed=Ed – Eo Mức tự do Mứcchặt (hóa trị) ∆Ed Ed Eo ∆Ed Vùng hoá trị Khái niệmchấtbándẫn • Độ tinh khiếtcủachấtbándẫnrất cao 1e+2 -:- 1e+4 nguyên tử trong một centimet khốiSihoặc Ge (lưu ý là có khoảng 10 23 nguyên tử Si/centimet khối Vùng hoá trị Vùng dẫn Vùng hoá trị ∆E lớn E Cách điện Vùng dẫn Vùng hoá trị ∆E nhỏ E Bán dẫn điện Vùng dẫn E Dẫn điện ∆E<0 Vùng chung • Đối với các điện tử lớp bên trong, nhiễu loạn do các nguyên tử láng giềng gây ra yếu nên chúng liên kết mạnh với hạt nhân •Các điện tử lớp ngoài chịu ảnh hưởng lớn của các điện tử láng giềng nên sự tách mức năng lượng xảy ra trên một vùng rộng, gây nên hiện tượng chồng phủ các mức năng lượng lên nhau. •Với Si, lớp ngoài cùng được tạo thành bởi 2 điện tử p và 2 điện tử s. Khi tinh thể được tạo thành thì các vùng do các mức 3p và 3s tách ra chồng phủ lên nhau, hai điện tử 3s và hai điện tử 3p tạo nên một vùng đầy gọi là vùng hóa trị, bốn vị trí còn lại trên mức 3p nhóm thành một vùng chưa biết gọi là vùng dẫn. Liên kếtmạng Si •Liênkếtcộng hoá trịđượcsử dụng trong mạng. •Nếucókíchthíchnăng lượng sẽ tạoramột ion dương và một điệntử tự do •Số lượng điện tích rất ít nên không ứng dụng được Điện tử phân bố theo thống kê Fermi-Dirac với xác suất chiếm mức năng lượng: Trong đó: K = 8,63.10 -5 eV/K là hằng số Boltzman T: nhiệt độ tuyệt đối E F là mức năng lượng Fermi được xác định từ biểu thức:       − + = KT EE Ef F exp1 1 )( ∫ ∞ = 0 )()()(2 EdEfENn n là nồng độ điện tử, . tạo1 điệntử dư khi liên kếtcộng hoá trị nên điệntử này sẽ dễ tự do và chuyển động trong điệntrường tạonên dòng điệntử, loạin đượcgọilàbándẫndẫn điệnbằng điệntử KHOA ĐIỆN B B Ộ Ộ MÔN: T MÔN: T Ự Ự Đ Đ Ộ Ộ NG H NG H Ó Ó A A BÀI GIẢNG Điện tử ng dụng Trong k Trong k ĩ ĩ thu thu ậ ậ t đi t đi ề ề u khi u khi ể ể n công