- 5 3 Sự phun cỏc hạt tải điện vào bỏn dẫn
2.5.2. Bài 2: Linh kiện bỏn dẫn
2.5.2.1. Cỏc đơn vị kiến thức cần xõy dựng và hệ thống cỏc cõu hỏi tương ứng
Bài học gồm cú hai đơn vị kiến thức cần đƣợc xõy dựng.
Đơn vị kiến thức một: Cấu tạo và cỏc chế độ hoạt động của điụt.
Cõu hỏi 1: điụt bỏn dẫn cú cấu tạo nhƣ thế nào? Nờu một số ứng dụng của một số loại điụt bỏn dẫn.
Trả lời: điụt bỏn dẫn là cỏc linh kiện bỏn dẫn hai cực, trong đú cú một lớp chuyển tiếp p – n.
Một số ứng dụng:
Điụt chỉnh lưu: Dựng để chỉnh lƣu dũng điện xoay chiều thành dũng điện một chiều. Nú hoạt động dựa trờn cơ sở tớnh chất chỉnh lƣu của lớp chuyển tiếp p – n.
Photo điụt: Hoạt động ở chế độ phõn cực ngƣợc, khi cú ỏnh sỏng thớch hợp chiếu vào lớp chuyển tiếp p – n tạo thờm cặp electron và lỗ trống làm tăng cƣờng độ dũng điện ngƣợc rừ rệt và đƣợc dựng làm bộ cảm biến ỏnh sỏng.
Pin mặt trời: Khi điụt đƣợc chiếu sỏng trở thành nguồn điện, với phớa p là cực dƣơng, phớa n là cực õm. Đú là pin quang điện.
Điụt phỏt quang: Đƣợc chế tạo từ những vật liệu bỏn dẫn thớch hợp, khi dũng điện thuận chạy qua đi ốt ở lớp chuyển tiếp p – n phỏt ra ỏnh sỏng. Nú đƣợc dựng làm cỏc bộ hiển thị. Laser bỏn dẫn cũng hoạt động trờn cơ sở sự phỏt quang ở lớp chuyển tiếp p – n.
Pin nhiệt điện bỏn dẫn: Cặp nhiệt điện làm từ cỏc thanh bỏn dẫn loại p – n, khi đú hệ số nhiệt điện động lớn hơn hàng trăm lần so với hệ số nhiệt điện động của cặp kim loại.
- 56 -
Đơn vị kiến thức hai: Cấu tạo, cỏc chế độ hoạt động Tranzito:
Cõu hỏi 2: Tranzito cú cấu tạo nhƣ thế nào? Cỏc chế độ hoạt động của Tranzito? Trả lời:
- Cấu tạo: Gồm ba khu vực bỏn dẫn theo thứ tự n - p - n hoặc p – n – p. Khu ở giữa cú bề dày rất mỏng(cỡ micromột) gọi là miền Bazơ, Một trong hai miền cũn lại là emitơ và miền colectơ.
- Cỏc chế độ hoạt động: + Chế độ khuếch đại
+ Chế độ ngắt dũng
+ Chế độ ổn dũng
2.5.2.1. Sơ đồ tiến trỡnh xõy dựng kiến thức
Sơ đồ 1. Cấu tạo và cỏc chế độ hoạt động của điụt
- Sự hỡnh thành lớp chuyển tiếp p-n, đặc tớnh chỉnh lƣu của dũng điện qua lớp tiếp giỏp p-n cú nhiều ứng dụng.
- GV giới thiệu thờm một số ứng dụng khỏc của điốt bỏn dẫn.
Điốt bỏn dẫn cú cấu tạo nhƣ thế nào? Nờu một số ứng dụng của một số loại điốt
bỏn dẫn.
- Tớnh chỉnh lƣu của dũng điện qua lớp tiếp giỏp p-n cú thể đề xuất thiết bị chỉnh lƣu dũng điện xoay chiều thành dũng điện một chiều.
- Sự hỡnh thành lớp chuyển tiếp p-n cú thể chế tạo cỏc pin mặt trời, phụtụđiụt, pin nhiệt điện bỏn dẫn.
- 57 -
Sơ đồ 2. Cấu tạo, cỏc chế độ hoạt động Tranzito
Cú thề tạo ra hai lớp chuyển tiếp bằng ba miền bỏn dẫn p-n-p hoặc n-p-n, khi đú cú sự ảnh hƣởng của cỏc dũng điện của lớp chuyển tiếp
này đến dũng điện qua lớp chuyển tiếp kia.
tranzito cú cấu tạo nhƣ thế nào? Cỏc chế độ hoạt động của tranzito?
- Nghiờn cứu về cấu tạo và cỏc chế độ hoạt động của tranzito. - Xột cỏc chế độ làm việc của tranzito, điển hỡnh là chế độ khuếc đại.
- 58 -
2.5.2.3. Mục tiờu dạy học
* Kiến thức cần đạt đƣợc:
Mục tiờu trong khi học:
- Nhắc lại đƣợc cỏc tớnh chất điện của bỏn dẫn chữa tạp chất, tớnh chất chỉnh lƣu của dũng điện qua lớp chuyển tiếp p – n.
- Đề xuất sơ đồ mạch điện chỉnh lƣu dũng điện xoay chiều thành dũng điện một chiều trong một nửa chu kỳ và trong hai nửa chu kỳ.
- Nờu đƣợc một số ứng dụng khỏc của điụt thƣờng gặp trong thực tế. - Vẽ đƣợc mạch chỉnh lƣu và sơ đồ mạch khuếch đại đơn giản.
- Phõn tớch đƣợc hiện tƣợng phun hạt tải điện qua lớp tiếp giỏp p–n của tranzito.
- 59 -
- Nờu đƣợc cấu tạo của một số loại điụt bỏn dẫn, trỡnh bày đƣợc cơ chế hoạt động tƣơng ứng.
- Nờu đƣợc nguyờn tắc hoạt động của tranzito, phõn biệt đƣợc cỏc cực của tranzito và phõn biệt đƣợc hai loại tranzito.
- Nờu đƣợc ba chế độ hoạt động của tranzito, đặc biệt là chế độ khuếch đại. - ứng dụng những kiến thức cơ bản của cỏc linh kiện bỏn dẫn thiết kế một số mạch điện đơn giản: mạch chỉnh lƣu, mạch khuếch đại, mạch nhỏycú chu kỳ, mạch chống trộm…
* Mục tiờu về kỹ năng:
- Phõn tớch cỏc hiện tƣợng điện xảy ra đối với chất bỏn dẫn, cỏc bỏn dẫn tinh khiết và chất bỏn dẫn chứa tạp chất. Nờu đƣợc bản chất của dũng điện qua lớp chuyển tiếp p-n.
- Phõn tớch nguyờn lý hoạt động của cỏc điụt và tranzito. 2.5.2.4. Chuẩn bị cho bài học
* Giỏo viờn
- Chuẩn bị một số hỡnh vẽ cấu tạo của điụt, tranzito và mạch điện cú mắc cỏc limh kiện đú.
- Cú một số linh kiện thật hoặc ảnh chụp cỏc linh kiện bỏn dẫn nhƣ nhiệt điện trở quang điện trở, điụt chỉnh lƣu, điụt phỏt quang, bộ hiển thị dựng điụt phỏt quang, tranzito cỏc loại, vi mạch…để cho HS xem và tập nhận biết.
- Lắp thớ nghiệm minh họa tớnh chỉnh lƣu của điụt bỏn dẫn hoặc dựng phần mềm Crocodile Physics để lắp ghộp mạch chỉnh lƣu, mạch phỏt quang, mạch khuếch đại và một số mạch khỏc nếu cú.
* Học sinh:
Chuẩn bị kiến thức cũ về sự hỡnh thành, bản chất và đặc điểm của dũng điện trong chất bỏn dẫn. Tớnh chỉnh lƣu của dũng điện qua lớp tiếp giỏp p-n.