Transistor gồm ba lớp bán dẫn ghép với nhau hình thành hai mối tiếp giáp P-N, nếu ghép theo thứ tự PNP ta được Transistor thuận, nếu ghép theo thứ tự NPN ta được Transistor ngược.
Hình 3.13 Cấu tạo của Trazito
Ta ghép 3 miếng bán dẫn lại với nhau ta được tranzito loại PNP hay NPN tùy theo thứ tự sắp xếp.Miền thứ nhất có nồng độ tạp chất cao nhất gọi là miền Emiter: Miền có nồng độ tạp chất thấp nhất là miền Bazo và miền có nồng độ tạp chất trung bình là miền Colecto.
Nguyên lí làm việc: Để Trazito làm việc người ta phải đưa điện áp một chiều vào các cực của nó gọi là phân cực cho Trazito. Đối với chế độ khuếch đại thì JE phân cực thuận và JC phân cực ngược.
Đối với Trazito loại PNP:
37
Ta phân cực thuận cho JE tức là cấp điện dương vào P và điện âm vào N trong tiếp giáp JE (như hình vẽ).
Đầu tiên ta cho các lỗ trống ở P khuếch tán sang bán dẫn N, hiệu ứng được lặp lại cho đến trước khi kích chuột lần tiếp theo (Hình 3.15).
Hình 3.15
Sau một khoảng thời gian vài giây ta cho xuất hiện dòng IE bằng cách tạo hiệu ứng di chuyển cho dòng IE. Tại hiệu ứng này chọn timing, trong mục Start chọn Affter Previous. Trong mục Delay chọn 1.5, trong mục Repeat chọn Until Next Click / OK.
Hình 3.16
Tiếp theo ta cho các lỗ trống ở P tiếp tục khuếch tán sang N, một phần các hạt dẫn này sẽ tái hợp với các điện tử ở phía bên N bằng cách kích chuột phải vào các đối tượng chọn Custom Animation / Add Effec / Exit / box (Hình 3.16 ).
38
Sau đó một khoảng thời gian vài giây ta cho xuất hiện dòng IB cũng tương tự như trên chọn timing, trong mục Start chọn Affter Previous. Trong mục Delay chọn 1.5, trong mục Repeat chọn Until Next Click / OK.
Các hạt đa số ở vùng P sau khi tái hợp với các điện tử vùng N tạo thành dòng IB thì một phần còn lại tới bờ JC và bị trường gia tốc do JC phân cực ngược cuốn qua tới được miền Colecter tạo nên dòng IC.
Đối với Trazito loại NPN:
Hình 3.17 Trazito loại NPN
Ta phân cực thuận cho JE tức là cấp điện dương vào P và điện âm vào N trong tiếp giáp JE (Hình 3.17).
Đầu tiên ta cho các điện tử ở N khuếch tán sang bán dẫn P, hiệu ứng được lặp lại cho đến trước khi kích chuột lần tiếp theo. Sau một khoảng thời gian vài giây ta cho xuất hiện dòng IE bằng cách tạo hiệu ứng di chuyển cho dòng IE. Tại hiệu ứng này chọn timing, trong mục Start chọn Affter Previous. Trong mục Delay chọn 1.5 trong mục Repeat chọn Until Next Click / OK (Hình 3.18).
39
Tiếp theo ta cho các điện tử ở N tiếp tục khuếch tán sang P, một phần các hạt dẫn này sẽ tái hợp với các lỗ trống ở phía bên P bằng cách kích chuột phải vào các đối tượng chọn Custom Animation / Add Effec / Exit / box (Hình 3.19).
Hình 3.19
Sau đó một khoảng thời gian vài giây ta cho xuất hiện dòng IB cũng tương tự như trên chọn timing, trong mục Start chọn Affter Previous. Trong mục Delay chọn 1.5, trong mục Repeat chọn Until Next Click / OK.
Các hạt đa số ở vùng N sau khi tái hợp với các lỗ trống vùng P tạo thành dòng IB thì một phần còn lại tới bờ JC và bị trường gia tốc do JC phân cực ngược cuốn qua tới được miền Colecter tạo nên dòng IC.
40
CHƯƠNG 4 SỬ DỤNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG 4. 1. Điốt bán dẫn
4. 1. 1. Chât bán dẫn tạp chất
Như chúng ta đã biết, bán dẫn tạp chất được tạo ra bởi việc cung cấp các chất tạp chất thuộc nhóm 3 và nhóm 5 bảng tuần hoàn Mendelep đưa vào trong cấu trúc tinh thể chất bán dẫn thuần.
Hình 4.1 Chất bán dẫn tạp chất loại N và loại P
Trong chất bán dẫn loại P, thì lỗ trống là hạt đa số và mang điện tích dương, còn điện tử là hạt thiểu số và mang điện tích âm.Còn trong bán dẫn loại N thì điện tử là hạt đa số và mang điện tích âm, lỗ trống là hạt thiểu số mang điện tích dương.
4. 1. 2. Mô phỏng đặc tính chuyển tiếp PN của Điốt bán dẫn 4. 1. 2. 1. Khi chưa có điện trường ngoài:
Khi cho bán dẫn P và N tiếp xúc công nghệ với nhau thì sẽ sảy ra một loạt các hiện tượng vật lí tại nơi tiếp xúc là cơ sở cho hấu hết các công cụ bán dẫn điện.
Do có sự chênh lệch lớn về nồng độ tại vùng tiếp xúc sẽ sảy ra hiện tượng khuếch tán các hạt đa số qua nơi tiếp giáp, lỗ trống trong khu vực P sẽ khuếch tán sang khu vực N và điện tử khu vực N sẽ khuếch tán sang khu vực P. Nhờ quá trình khuếch tán của các điện tử và lỗ trống qua mặt tiếp giáp sinh ra một dòng điện khuếch tán hướng từ P sang N kí hiệu là IKT.
41
Hình 4.2 Chuyển tiếp PN khi chưa có điện trường ngoài
Khi sinh ra dòng IKT thì đồng thời xuất hiện một điện trường tiếp xúc ETX có chiều ngược với chiều của dòng IKT làm cản trở sự khuếch tán của lỗ trống từ P sang N và của điện tử từ N sang khu vực P, đồng thời điện trường tiếp xúc này gây ra chuyển động trôi dạt của các hạt thiểu số (điện tử trong khu vực P và lỗ trống trong khu vực N) qua miền tiếp xúc hình thành dòng ITR. (Hình 4.3)
Quá trình tiếp diễn cho tới khi ITR = IKT thì trạng thái cân bằng động xảy ra, lúc này không có dòng điện qua tiếp giáp P-N và hiệu điện thế tiếp xúc (UTX ) được xác lập.Với điều kiện ở nhiệt độ phòng, UTX có giá trị khoảng 0,3 V đối với loại tiếp giáp P-N làm từ Ge và 0,6 V với loại làm từ Si
Hình 4.3
4. 1. 2. 2. Tiếp giáp PN khi có điện trường ngoài
42
Khi đóng khóa K : Lúc này sẽ xuất hiện một điện trường ngoài ENG ngược chiều với ETX làm bề mặt của điện trường tiếp xúc giảm, điện tử trong khu vực N và lỗ trống trong khu vực P dễ dàng vượt qua tiếp giáp PN hình thành dòng khuếch tán lớn .
Về dòng điện trôi dạt, do số rất ít số hạt dẫn thiểu số tạo ra, thì ảnh hưởng của nó với dòng điện tổng là không đáng kể. Vậy chuyển tiếp PN có điện áp thuận đặt vào biến thành trạng thái dẫn điện, và điện trở của nó khi đó rất bé.
Hình 4.4 Tiếp giáp PN khi phân cực thuận
b,Khi phân cực ngược (dương vào N, âm vào P).
Khi phân cực ngược, điện trường ngoài (ENG) đặt vào tiếp giáp PN cùng hướng với điện trường trong (ETX) làm cho diện tích không gian và bề rộng vùng nghèo kiệt đều tăng lên gây khó khăn cho sự khuếch tán, dòng điện khuếch tán giảm đi nhiều, dòng điện trôi dạt căn bản không đổi, là phần chủ yếu của dòng điện tổng đi qua chuyển tiếp PN gọi là dòng điện nghịch. Khi nhiệt độ không đổi thì nồng độ hạt dẫn thiểu số không đổi nên dòng điện nghịch không phụ thuộc vào điện áp nghịch (trong giới hạn nhất định).
Vì số hạt dẫn thiểu số rất nhỏ nên dòng điện nghịch rất nhỏ xấp xỉ 0, vậy chuyển tiếp PN có điện áp nghịch đặt vào trở thành trạng thái ngắt.
43
Hình 4.5 Tiếp giáp PN khi phân cực ngược