a. Khái niệm:
Ta xét trường hợp bán dẫn điển hình là Si. Nếu mạng tinh thể chỉ có một loại nguyên tử Si, thì ta gọi đó là bán dẫn tinh khiết.
b. Sự dẫn điện trong chất bán dẫn.
-Có 2 cách:
+Sự dẫn điện bằng electron ở miền dẫn +Sự dẫn điện bằng lỗ dương ở miền đầy.
Sự hình thành các e tự do của tinh thể Si Si Si Si Si electron
Ở nhiệt độ thấp, các electron hóa trị gắn bó chặt chẽ với các nguyên tử ở nút mạng ⇒Không có các eletron tự do Si Si Si Si Si Si Si Si Si
Ở nhiệt độ cao luôn có sự phát sinh các cặp electron-lỗ trống.
Số eletron và số lỗ trống trong bán dẫn tinh khiết bằng nhau.
Si Si Si
Si Si
Si
Các eletron chuyển động ngược chiều điện trường, các lỗ trống chuyển động cùng chiều điện trường
=> Gây nên dòng điện trong chất bán dẫn. Si Si Si Si Si Si Si Si Si E
=>Tóm lại: đối với chất bán dẫn, sự dẫn điện chủ yếu là các e và các lỗ dương.
BÀI 2: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN BÁN DẪN
1. Chất bán dẫn loại n
Khi pha một lượng rất bé chất có hóa trị 5 vào trong chất bán dẫn tinh khiết ta được bán dẫn loại n. Chẳng hạn pha As vào Ge, Ge có 32 e trong đó có 4e hóa trị, chúng liên kết với 5e cua As làm cho tầng ngoài cùng có 9e và chúng không bền, e thứ 9 liên kết yếu với hạt nhân.
Ge Ge Ge Ge - - e tự do As
lượng liên kết giảm đi 265 lần. Chỉ cần một năng lượng 0,015eV cũng đủ để nó trở thành e tự do và chuyển động có hướng tạo thành dòng điện. Khi đó, nguyên tử As trở thành ion dương liên kết trong mạng tinh thể không tham gia dẫn điện.
E
0,015eV
dàng nhảy lên miền dẫn và trở thành electron tự do.
Như vậy đối với chất bán dẫn loại n thì các electron dẫn xem như hạt mang điện cơ bản còn lỗ trống trong miền đầy là hạt không cơ bản hay hạt thiểu số.
Khi pha một lượng rất nhỏ chất có hóa trị 3 vào Si hay Ge ta được bán dẫn loại p.
Ví dụ khi pha In vào Si, In có 3 e hóa trị liên kết với 4 nguyên tử Si kế cận, In thiếu 1 e ở tầng ngoài( không bền) và có xu hướng nhận thêm 1 e để trở thành ion âm.
Si Si Si Si In + + - - ion âm
hiện lỗ trống dương gần đấy với mức năng lượng vào khoảng 0,015eV.
Dưới tác dụng của điện trường các electron ở miền đầy dịch chuyển tương ứng với các lỗ trống cùng chiều điện trường.
E (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
0,015eV
Như vậy, với chất bán dẫn loại p thì sự dẫn điện chủ yếu do lỗ trống, ta gọi là hạt cơ bản và e là hạt thiểu số hay không cơ bản.
1.Diode bán dẫn
Khi hai khối bán dẫn p, n ghép sát nhau ta có một diode bán dẫn.
Các e ở n khuếch tán sang p và ngược lại các lỗ trống từ p khuếch tán sang n, để lại một lớp điện kép tại chỗ tiếp xúc.
Điện áp tiếp xúc ở trạng thái cân bằng khoảng 0.6V đối với điốt làm bằng bán dẫn Si và khoảng 0.3V đối với điốt làm bằng bán dẫn Ge
Khi ta cấp điện áp dương (+) vào Anôt (vùng bán dẫn P) và điện áp âm (-) vào Katôt (vùng bán dẫn N) , khi đó dưới tác dụng tương tác của điện áp, miền cách điện thu hẹp lại, khi điện áp chênh lệch giữ hai cực đạt 0,7V( với Diode loại Si) hoặc 0,2V(với Diode loại Ge) thì diện tích miền cách điện giảm bằng 0, Diode bắt đầu dẫn điện.
qua.
Diode tăng nhanh nhưng chênh lệch điện áp giữa hai cực của Diode không tăng(vẫn giữ ở mức 0,7V).
Khi phân cực ngược cho Diode tức là cấp nguồn (+) vào Katôt (bán dẫn N), nguồn (-) vào Anôt(bán dẫn P), dưới sự tương tác của điện áp ngược, miền cách điện càng rộng ra và ngăn cản dòng điện đi qua mối tiếp giáp, Diode có thể chiu được điện áp ngược rất lớn khoảng 1000V thì diode mới bị đánh thủng