(TIỂU LUẬN) tìm HIỂU về vật LIỆU bán dẫn với CÔNG NGHỆ NANO NGÀY NAY KHÁI NIỆM và TÍNH CHẤT, LỊCH sử PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ NANO TÍNH CHẤT vật lý

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

ĐỀ TÀI
TÌM HIỂU VỀ VẬT LIỆU BÁN DẪN VỚI CƠNG NGHỆ NANO NGÀY
NAY.KHÁI NIỆM VÀ TÍNH CHẤT, LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CƠNG NGHỆ
NANO TÍNH CHẤT VẬT LÝ, TÍNH DẪN ĐIỆN, LÝ THUYẾT NGUN LÝ
ĐIỀU KHIỂN DỊNG CƠNG SUẤT TRONG VẬT LIỆU BÁN DẪN VỚI
CÔNG NGHỆ NANO CÁC ƯNG DỤNG TRONG THỰC TẾ CỦA VẬT LIỆU
NANO TRONG NGÀNH ĐIỆN VÀ MỘT SỐ NGÀNH KHÁC NGÀY NAY.

GVHD: ThS: PHẠM XUÂN HỔ
Mã học phần: EEMA330544_22_1_11
Nhóm 10:
1.

Võ Tuấn Vỹ - 21161221

2.

Dương Lê Hồng Thơng - 21161416

3.

Đỗ Trần Lâm n – 21161222

4.

Hàn Anh Tú - 21161215

TP. Hồ Chí Minh - 07/2022

DANH SÁCH T ÀNH VIÊN THAM GIA VIẾT TIỂU LUẬN

0

0

1


HỌC KỲ 3 NĂM HỌC 2022-2023
Mã học phần: EEMA330544_22_1_11
Nhóm: 10 (Lớp thứ 2 – Tiết 4-6)
Tên đề tài:
Tìm hiểu về vật liệu bán dẫn với công nghệ nano ngày nay.Khái niệm và tính chất, lịch
sử phát triển cơng nghệ nano tính chất vật lý, tính dẫn điện, lý thuyết nguyên lý điều
khiển dịng cơng suất trong vật liệu bán dẫn với công nghệ nano các ưng dụng trong
thực tế của vật liệu nano trong ngành điện và một số ngành khác ngày nay.
STT

HỌ VÀ TÊN SINH VIÊN

MÃ SỐ SINH
VIÊN

TỈ LỆ % HỒN
THÀNH

1

Võ Tuấn Vỹ

21161221

100%

2

Dương Lê Hồng Thơng

21161416

100%

3

Đỗ Trần Lâm n

21161222

100%

4

Hàn Anh Tú

21161215

100%

Ghi chú:

Tỷ lệ %: Mức độ phần trăm hoàn thành của từng sinh viên tham gia.
Trưởng nhóm: Dương Lê Hồng Thơng.

Nhận xét của giảng viên
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
Tp. Hồ Chí Minh – Tháng 10 năm
2022

2

0

0


MỤC LỤC
ĐỀ TÀI--------------------------------------------------------------------------1
DANH SÁCH THÀNH VIÊN THAM GIA VIẾT TIỂU LUẬN-------2
MỤC LỤC----------------------------------------------------------------------3
PHẦN 1. MỞ ĐẦU-----------------------------------------------------------4
1.1. Lý do chọn đề tài------------------------------------------------------4
1.2. Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài-----------------------------------5
1.3. Phương pháp nghiên cứu-------------------------------------------6
PHẦN 2: NỘI DUNG---------------------------------------------------------7
2.1. Khái niệm và tính chất của cơng nghệ nano--------------------7
2.1.1. Cơng nghệ nano là gì?-------------------------------------------7

2.1.2. Tính chất của công nghệ nano---------------------------------7
2.2. Lịch sử phát triển của cơng nghệ nano---------------------------8
2.3. Tính chất vật lý và tính dẫn điện của vật liệu bán dẫn với
công nghệ nano------------------------------------------------------------10
3.1 Lý thuyết - ngun lý điều khiển dịng cơng suất trong vật
liệu bán dẫn và công nghệ nano.--------------------------------------11
3.1.1 Vật liệu bán dẫn--------------------------------------------------11
3.1.2. Vật liệu có cấu trúc nano:-------------------------------------18
4. Ứng dụng của công nghệ nano trong ngành điện tử – cơ học 18

3

0

0


PHẦN 1. MỞ ĐẦU
1.1. Lý do chọn đề tài
Đề tài: “Tìm hiểu về vật liệu bán dẫn với cơng nghệ nano ngày nay.Khái niệm và tính
chất, lịch sử phát triển cơng nghệ nano tính chất vật lý, tính dẫn điện, lý thuyết ngun
lý điều khiển dịng cơng suất trong vật liệu bán dẫn với công nghệ nano các ưng dụng
trong thực tế của vật liệu nano trong ngành điện và một số ngành khác ngày nay”, đây
là một trong các đề tài rất hay, thú vị và có tính chun mơn nghiên cứu khoa học rất
cao nói về các vật liệu điện điện tử trong cuộc sống ngày nay và chúng đã làm thay đổi
hoàn toàn bộ mặt thế giới như thế nào. Đây cũng được xem là một trong những lĩnh
vực nghiên cứu không quá mới mẻ, tuy nhiên nó lại ngày càng được chú ý phát triển
để tiếp tục nghiên cứu sâu hơn nữa để tạo ra những bước đột phá trong lĩnh vực điện –
điện tử nói chung và lĩnh vực bán dẫn nói riêng. Chính vì thế, nhóm chúng tơi đã quyết
định chọn đề tài này để tiến hành tìm hiểu, nghiên cứu và chọn lọc ra những thứ cốt lõi

nhất để truyền tải đến người đọc có nhu cầu tìm hiểu để tích luỹ thêm kiến thức hoặc
sử dụng nó vào đề tài nghiên cứu cúa của mình, cho mọi người có cái nhìn thực tế,
trực quan hơn về lĩnh “vực bán dẫn với công nghệ nano” nó đã được ứng dụng trong
thực thế và đã thay đổi hồn tồn các cơng nghệ cũ lỗi thời trước kia như thế nào.

4

0

0


1.2. Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài
Mục tiêu:
- Đưa ra lý thuyết – khái niện về:“ Vật bán dẫn với cơng nghệ nano ngày nay”.
- Giải thích các tính chất, biết được lịch sử hình thành và phát triển cơng nghệ nano.
- Hiểu dược tính chất vật lý, tính dẫn điện, lý thuyết ngun lý điều khiển dịng
cơng suất trong vật liệu bán dẫn với công nghệ nano các ưng dụng trong thực tế của
vật liệu nano trong ngành điện và một số ngành khác ngày nay.
Nhiệm vụ:
- Truyền tải đến người đọc đầy đủ các nội dung một cách chính xác, rõ ràng - rành
mạch.
- Có cơ sở khoa học – nền tảng kiến thức đúng đắn.
- Đưa ra lý thuyết thì phải kèm theo dẫn chứng, số liệu cụ thể để đáp ứng đầy đủ nhu
cầu của người đọc.
- Đưa ra cái nhìn tổng quan và đặc biệt hơn cả là phải đi đúng hướng với những gì đã
diễn ra trong thực tế đã được xác minh và kiểm chứng.
- Nêu rõ được nơi tìm hiểu, căn cứ, lập cần phải thật chuẩn xác. Vì đây là đề tài nghiên
cứu khoa học nên các vấn đề nêu trên rất cần được đảm bảo về mật hìn thức cũng như
nội dung.

1.3. Phương pháp nghiên cứu
- Trong đề tài này, nhóm chúng tơi sử dụng và kết hợp nhiều phương pháp nghiên cứu
khác nhau như:
5

0

0


+ Phương pháp nghiên cứu tài liệu: Dùng các phương pháp thu thập thông tin
và tổng hợp kiến thức thông qua các bài báo, tài liệu, website về lĩnh vực khoa học và
đời sống …
+ Phương pháp quan sát thực tế: Tiến hành tìm hiểu – tra cứu để thu thập thông
tin về: “ Vật liệu bán dẫn với công nghệ nano ngày nay”. Từ đó, chúng ta sẽ có một cái
nhìn tổng quát, khách quan nhất về vấn đề.
 Sẽ có nhiều cơ sở cho việc tiếp cận và giải quyết vấn đề.
+ Phương pháp tổng hợp, logic: Được sử dụng kết hợp với phương pháp phân
tích cụ thể từ những kết quả thu thập được bằng phân tích, dẫn chứng – số liệu,
phương pháp tổng hợp kết hợp chúng lại với nhau để có được sự nhận thức vấn đề
nghiên cứu một cách rõ ràng và hợp lý.

6

0

0

PHẦN 2: NỘI DUNG
2.1. Khái niệm và tính chất của cơng nghệ nano
2.1.1. Cơng nghệ nano là gì?

+ Cơng nghệ Nano (Nanotechnology) chính là việc sử dụng vật chất ở quy mô nguyên
tử, phân tử và siêu phân tử dùng cho các mục đích trong cơng nghiệp. Hay có thể hiểu
đơn giản là sự phân tích, điều khiển và chế tạo các vật chất bằng cách đưa nó trở về
hình dạng và kích thước từ 1 đến 100 nanomet.
+ Cơng nghệ Nano chỉ mới thực sự phát triển và bắt đầu phổ biến rộng rãi từ khi cuộc
cách mạng 4.0 bùng nổ. Tính đến thời điểm hiện tại, nó đã góp một phần khơng nhỏ
đến việc phục vụ cho con người. Đặc biệt là khâu sản xuất các mặt hàng thủy tinh,
gốm, sứ,… đều có sự góp mặt của cơng nghệ nano. Công nghệ Nano hiện được coi là
ngành công nghệ hàng đầu về mặt khoa học – kĩ thuật trên thế giới và hứa hẹn sẽ phát
triển mạnh mẽ trong tương lai.
2.1.2. Tính chất của cơng nghệ nano
* Tính chất lượng tử
+ Khi kích thước của một vật thể đủ nhỏ để gọi là một vật chất Nano thì tính chất
lượng tử sẽ xuất hiện. Cũng giống như việc một vật thể lớn được dùng làm nguyên liệu
để chế tác các công nghệ khác nhau. Dù cho nguồn nhiên liệu làm nên vật thể đó có

7

0

0


tinh khiết tới đâu thì nó vẫn sẽ bị lẫn các nguyên tố khác vào. Điều này làm cho tính
chất của các nguyên tử bị trung hoà với nhau.
+ Khi vật thể ở kích thước của cơng nghệ Nano thì mọi việc sẽ dễ dàng để kiểm soát

hơn. Sự tinh khiết về nguyên tử cấu thành nên vật chất nằm ở mức độ cao. Chúng
thống nhất với nhau tạo nên một nguyên tử khổng lồ làm cho tính chất của vật thể đó
phát huy tác dụng tốt hơn.
* Hiệu ứng bề mặt
+ Khi kích thước của vật càng nhỏ thì số lượng nguyên tử ở bề mặt càng nhiều so với
tổng số ngun tử. Chúng ta có thể hình dung trong một căn phịng chỉ có vài chiếc
cửa sổ. Nếu chỉ có một vài người trong căn phịng thì tất cả họ có thể ngó nhìn qua cửa
sổ. Cịn nếu trong căn phịng có q nhiều người thì tất cả mọi người khơng thể cùng
ngó qua cửa sổ hết được.Tính chất của vật thể thay đổi khi số lượng nguyên tử ở bề
mặt cũng thay đổi.
* Kích thước tới hạn
+ Khi vật chất ở kích thước của cơng nghệ Nano, nó sẽ phát huy được hết đặc tính của
mình và xuất hiện nhiều hiệu ứng đặc biệt.
* Kích thước siêu nhỏ
+ Trong cơng nghệ phần mềm, kích thước của vật thể được cấu thành tử Nano được ưu
tiên để xử lý các cơng việc tính tốn. Ví dụ như với một con chip có kích thước siêu
nhỏ, chúng ta có thể tối ưu thêm các bóng bán dẫn vào trong nó để tăng khả năng tính
tốn, vừa nhỏ gọn lại vừa tăng hiệu suất làm việc.
2.2. Lịch sử phát triển của công nghệ nano
+ Năm 1959, nhà vật lý học nổi tiếng và cũng chính là người đoạt giải Nobel Feynman
đã đưa ra tiên đốn rằng con người có thể sử dụng những cỗ máy nhỏ để tạo ra các cỗ
máy nhỏ hơn và cuối cùng họ sẽ sắp xếp từng nguyên tử một để tạo ra sản phẩm theo ý
muốn của con người. Đây được xem là giấc mộng sớm nhất về công nghệ nano.
+ Những năm 1970, các nhà khoa học đã bắt đầu nghiên cứu và đưa ra các ý tưởng về
cơng nghệ nano từ nhiều góc nhìn khác nhau
+ Năm 1974 nhà khoa học Donny Gucci đã lần đầu tiên sử dụng thuật ngữ "công nghệ
nano"để mơ tả gia cơng một cách chính xác.
8

0

0


+ Vào năm 1982 các nhà khoa học đã phát minh ra loại kính hiển vi qt đường hầm,
một cơng cụ khá quan trọng để nghiên cứu nanomet, cho chúng ta thấy thế giới nguyên
tử và phân tử có thể nhìn thấy được và đóng một vai trị tích cực trong việc thúc đẩy sự
phát triển của công nghệ nano.
+ Tháng 7 năm 1990 Hội nghị Khoa học và Công nghệ Nano Quốc tế đầu tiên được đã
tổ chức tại Baltimore, Hoa Kỳ và đã đánh dấu sự ra đời chính thức của nền khoa học
và cơng nghệ nano.
+ Vào cuối những năm 1980 và đầu những năm 1990, nhiều công nghệ Nano mới đã
được phát triển. Một trong những đóng góp quan trọng nhất của Richard Feynman là
tạo ra cơng cụ qt kính hiển vi đường hầm cho phép các nhà nghiên cứu nghiên cứu
và sửa đổi công nghệ Nano. Cùng với kính hiển vi lực nguyên tử và các kỹ thuật khác
để hiểu và thao tác các cấu trúc hiển vi, việc phát triển các công nghệ Nano mới trở
nên dễ dàng hơn nhiều nhờ cơng trình của Feynman.
+ Việc phát hiện ra ống nano carbon đã dẫn đến một điểm nóng trong nghiên cứu cơng
nghệ nano. 1/6 khối lượng, nhưng độ bền gấp 10 lần thép. Khám phá này khiến Giáo
sư Smalley tin rằng ống nano carbon sẽ là vật liệu được lựa chọn cho các loại sợi trong
tương lai. Ngồi ra, nó cịn gợi ý rằng các ống nano carbon sẽ được sử dụng trong các
dây dẫn vi sóng, cơng tắc vi mơ và mạch điện tử trong tương lai ở cấp độ nano.
+ Sau khi Đại học Stanford quyết định cắt nhóm nguyên tử vào năm 1989, nó được gọi
là Stan.
+ Phịng thí nghiệm Vật lý chân không Bắc Kinh của Viện Khoa học Trung Quốc đã sử
dụng 36 nguyên tử Xenon để viết từ "Trung Quốc" trên một miếng niken vào năm
1990. Điều này đánh dấu sự khởi đầu của Trung Quốc mở rộng ra thế giới cơng nghệ
nano tồn cầu thơng qua nhu cầu phổ biến. Việc đặt tên trường đại học được lấy cảm
hứng từ sự kiện này; tên tiếng Anh của nó là Đại học Fu.
+ Các nhà nghiên cứu Mỹ đã xây dựng dựa trên nghiên cứu bắt đầu ở Đức vào năm

1997. Các nhà nghiên cứu Đức lần đầu tiên di chuyển các electron bằng cách sử dụng
dòng điện. Người ta hy vọng rằng một máy tính lượng tử nhanh hơn và bền hơn có thể
được phát triển trong 20 năm nữa. Sức mạnh tính tốn có giá trị hàng nghìn năm có thể
được phát triển chỉ trong 20 năm với công nghệ này.

9

0

0


+ Các nhà khoa học từ Hoa Kỳ và Brazil đã hợp tác để tạo ra một cân ống nano carbon
vào năm 1999 có thể cân các vật thể bằng giá trị của một loại virus. Một năm sau, các
nhà nghiên cứu người Đức đã phá kỷ lục với chiếc cân có thể nặng một nguyên tử, nhờ
một bước đột phá do các nhà khoa học Mỹ và Brazil gây ra.
+ Doanh số bán sản phẩm Nano hàng năm vượt quá 50 tỷ đô la, bắt đầu từ năm 1999.
+ Trong những năm gần đây, một số quốc gia đã xây dựng các chiến lược hoặc kế
hoạch có liên quan và đầu tư những khoản tiền khổng lồ để đạt được tầm cao chiến
lược của công nghệ nano. Nhật Bản đã thành lập trung tâm nghiên cứu vật liệu nano,
đưa công nghệ nano trở thành trọng tâm nghiên cứu và phát triển trong kế hoạch khoa
học và công nghệ cơ bản 5 năm mới; Đức đã thành lập mạng lưới nghiên cứu công
nghệ nano; Hoa Kỳ coi các dự án công nghệ nano là cốt lõi của cuộc cách mạng cơng
nghiệp tiếp theo , và chính phủ Hoa Kỳ đầu tư vào nghiên cứu công nghệ nano từ Tổ
chức được thành lập với mức tăng từ 116 triệu đô la năm 1997 lên 497 triệu đơ la năm
2001.
2.3. Tính chất vật lý và tính dẫn điện của vật liệu bán dẫn với cơng nghệ nano
- Tính chất vật lý : Đối với vật liệu bán dẫn, khi kích thước của các hạt nano bán dẫn
giảm xuống bán kính Bohr của exciton, chuyển động của các electron và lỗ trống bị
giới hạn trong các hạt nano. Trong điều kiện như vậy, năng lượng của hạt được định

lượng, và vùng năng lượng sẽ bị tách thành các mức năng lượng rời rạc. Đó là hiệu
ứng kích thước lượng tử hay hiệu ứng giam giữ lượng tử. Do hiệu ứng này, các vật liệu
cấu trúc nano sở hữu một loạt các tính chất đặc biệt mà các vật liệu trước đó khơng có
được. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng khi giảm kích thước, các đặc tính cơ học,
tính ổn định nhiệt, tính chất quang học và điện từ của nó thay đổi đáng kể so với vật
liệu dạng khối.
- Tính chất dẫn điện : Một trong những đặc tính quan trọng của cấu trúc nano là sự
phụ thuộc vào kích thước. Các chất có kích thước nano có thể có các đặc tính khơng
thấy ở các chất dạng khối. Khi kích thước của vật chất trở thành kích thước nano, các
electron khơng cịn chảy qua các vật dẫn như sơng nữa, mà các đặc tính cơ lượng tử
của electron hoạt động như sóng. Kích thước nhỏ dẫn đến hiện tượng lượng tử mới và
tạo cho vật chất những đặc tính thú vị mới. Một số hệ quả của hiệu ứng lượng tử bao
gồm, ví dụ:
10

0

0


+ Hiệu ứng đường hầm: Các electron có thể đi qua một lớp cách điện ngay lập tức. Lợi
ích của hiệu ứng này là các vật liệu điện tử được chế tạo trên quy mơ nano khơng chỉ
có thể được đóng gói dày hơn trên một con chip mà cịn có thể chạy nhanh hơn với ít
điện tử hơn và mất ít năng lượng hơn, giống như một bóng bán dẫn bình thường.
+ Những thay đổi về đặc tính của vật chất, chẳng hạn như tính chất điện và quang học
phi tuyến.
+ Bằng cách điều chỉnh kích thước, dạng vi mơ của vật chất có thể rất khác so với
dạng ban đầu.
3.1 Lý thuyết - nguyên lý điều khiển dòng công suất trong vật liệu bán dẫn và
công nghệ nano.

3.1.1 Vật liệu bán dẫn
- Sự hồn thiện của cơng nghệ vật liệu bán dẫn công suất đã làm cho ngành kỹ thuật
điều khiển nói riêng và ngành điện tử nói chung ngày càng phát triển hơn cả. Sau đây
việc khái quát này sẽ là cơ sở cho những nhận định về sự phát triển của lĩnh vực trong
một tương lai gần, kỷ nguyên mà vấn đề năng lượng và môi trường trở nên quan trọng
hơn bao giờ hết.
- Chất bán dẫn: Khi lửa đến là một phát hiện vĩ đại làm thay đổi lối sống hàng ngày
của người tiền sử, từ “ăn lông ở lỗ” hay “ăn sống” sang “ăn chín”. vừa uống vừa nấu
để giữ gìn sức khỏe, phịng chống bệnh tật. và bệnh tật, kể từ khi Alessandro Volta
(nhà vật lý người Ý, 17-5-1827) phát minh ra pin Volta vào năm 1800 để giúp tạo ra và
lưu trữ điện, cho đến sự ra đời của chất bán dẫn ngày nay có lẽ là một bước ngoặt quan
trọng, một điểm khởi đầu đặc biệt cho sự phát triển bùng nổ. sau đó là ngành cơng
nghiệp điện tử. Chất bán dẫn là vật liệu điện tử, nó có thể là một nguyên tố đơn lẻ, ví
dụ Si, Ge, hoặc các hợp chất gồm các nguyên tố nhóm AIII-BV hoặc AII-BVI của
bảng tuần hồn các ngun tố hóa học ... Như vậy, khái niệm chất bán dẫn được định
nghĩa. thông qua họ. tính chất điện đặc biệt. Đây là những chất mà khả năng dẫn điện
giữa chất dẫn điện (kim loại) và chất cách điện. Do đó, chất bán dẫn hoạt động như
chất cách điện ở nhiệt độ thấp và chất dẫn điện ở nhiệt độ cao, thường là trên nhiệt độ
phịng. Vì vật liệu bán dẫn khơng được bán trực tiếp để sử dụng, nên khái niệm hoặc
tên gọi của nó có phần xa lạ với hầu hết những người khơng học hoặc khơng chun
về nó, hãy kiểm tra. Tuy nhiên, các sản phẩm làm bằng vật liệu bán dẫn hầu như đã có

11

0

0


mặt và sử dụng rộng rãi trong cuộc sống của chúng ta hiện nay như điện thoại di động,

máy ảnh, tivi, tủ lạnh, điều hịa nhiệt độ. , ơ tơ, tàu hỏa, máy bay và các thiết bị chiếu
sáng thể rắn như đèn LED, màn hình LED. , thiết bị liên lạc, thiết bị điều khiển thông
minh… Linh kiện điện tử làm bằng chất liệu bán dẫn đóng vai trị như bộ não điều
khiển, ghi nhớ và điều khiển các chức năng của các thiết bị điện tử hiện nay.
- Ngun lý điều khiển dịng cơng suất trong một số vật liệu bán dẫn điển hình như:
+ DIODE: Diode bán dẫn hay còn gọi là Diode là một linh kiện điện tử bán dẫn chỉ
cho dòng điện chạy theo một chiều, khơng cho dịng điện chạy ngược lại. Điốt bán
dẫn nói chung có chung một nguyên tắc thiết kế, đó là khối bán dẫn loại P đ ược nối
với khối bán dẫn loại N và được nối với hai chân đầu ra của nó là cực dương và cực
âm. Mạch chỉnh lưu là một mạch điện tử có chứa các linh kiện điện tử biến đổi dòng
điện xoay chiều thành dòng điện một chiều. Mạch chỉnh lưu được sử dụng trong bộ
nguồn DC hoặc bộ dị tín hiệu vơ tuyến trong thiết bị vô tuyến. Mạch chỉnh lưu thường
chứa các điốt bán dẫn dẫn dòng điện và đèn chỉnh lưu thủy ngân hoặc các linh kiện
khác.
- Phân loại diode:


Điode chỉnh lưu.



Điode phát quang (đèn LED).



Điode quang (photodiode).



Điode quang (photodiode).



Điode Schottky.



Điode tunnel (tunnel diode).



Điode biến dung (Varicap).



Điode zener.

- Các ký hiệu của diode:

12

0

0


Nguyên lý hoạt động:
- Khối bán dẫn P có nhiều lỗ trống tự do mang điện tích dương nên khi kết hợp với
khối bán dẫn N thì các lỗ trống này có xu hướng khuếch tán vào khối N. Đồng thời
khối P nhận thêm êlectron (năng lượng điện). điện tích âm) của khối N được chuyển.

 Kết quả là khối P tích điện âm (thiếu lỗ trống và thừa electron), trong khi khối N
tích điện dương (thiếu hụt và thừa electron).
- Tại giao điểm của hai mặt của hợp chất, một số electron bị hút vào các lỗ trống và
khi chúng đến gần nhau, chúng có xu hướng liên kết với nhau để tạo thành các
nguyên tử trung hòa. Quá trình này có thể giải phóng năng lượng dưới dạng ánh sáng,
tạo ra điện áp tiếp xúc.
- Điện tích âm trên khối P và điện tích dương trên khối N tạo thành một hiệu điện thế
gọi là điện áp tiếp xúc (UTX). Điện trường do hiệu điện thế tạo ra hướng từ khối N
sang khối P, do đó nó làm nhiễu loạn chuyển động khuếch tán, và do đó thời điểm sau
khi hai khối bán dẫn được kết nối, chuyển động khuếch tán dừng lại và tiếp tục với sự
tiếp xúc. Vơn Bây giờ chúng ta nói rằng đường giao nhau P-N là cân bằng. Điện áp
tiếp xúc cân bằng là khoảng 0,6 V đối với điốt Si và khoảng 0,3 V đối với điốt Ge.
Điện áp bên ngoài ngược chiều với điện áp tiếp xúc tạo ra dòng điện.
13

0

0


- Hai mặt của một hợp chất là khu vực mà các điện tử và lỗ trống dễ gặp nhau nhất, vì
vậy sự tái hợp để tạo thành các nguyên tử trung hòa thường xảy ra ở khu vực này. Do
đó, vùng biên ở cả hai phía của đường giao nhau rất khan hiếm các hạt dẫn điện tự do,
do đó nó được gọi là vùng xấu. Khu vực này không dẫn điện tốt trừ khi điện áp tiếp
xúc được cân bằng bởi điện áp bên ngoài. Đây là bản chất của hoạt động diode. Điện
áp ngoài cùng chiều với điện áp tiếp xúc ngăn dịng
- Nếu điện áp ngồi ngược chiều với điện áp tiếp xúc thì điện áp tiếp xúc khơng cịn
ngăn cản sự khuếch tán của êlectron và lỗ trống và tính dẫn điện tốt của miền tiếp giáp.
Nếu đặt một điện áp bên ngoài cùng chiều với điện áp tiếp xúc, thì sự khuếch tán của
các electron và lỗ trống bị cản trở nhiều hơn và vùng xấu là nghèo đối với các hạt dẫn

điện tự do. Nói cách khác, điốt chỉ cho phép dịng điện chạy khi có điện áp được đặt
theo một hướng nhất định.
+ TRANSISTOR: Hầu hết các bóng bán dẫn bao gồm 3 lớp bán dẫn được kết nối với
nhau để tạo thành 2 tiếp giáp P-N. Nếu chúng được sắp xếp theo thứ tự PNP, chúng ta
có bóng bán dẫn thuận và nếu chúng được sắp xếp theo thứ tự NPN, chúng ta có bóng
bán dẫn. ngược Cấu trúc của transistor
về cơ bản tương ứng với cấu trúc của hai điốt được nối ngược chiều nhau. Đây là một
thiết kế BJT trong đó hai dịng điện âm và dương cùng chảy với nhau.
Ba lớp bán dẫn này tạo thành tổng cộng 3 cực, trong đó lớp giữa là cực gốc (B) và 2
lớp ngoài cùng được nối với cực phát (E) và cực thu với cực thu (C).
- Phân loại:
+ Giống như các linh kiện điện tử và thiết bị điện khác, bóng bán dẫn được phân loại
chủ yếu dựa trên cấu trúc của chúng. Do đó, chúng ta chia bóng bán dẫn thành hai loại
cơ bản.
Transistor NPN
- Đây là một bóng bán dẫn bao gồm một bán dẫn dương ghép nối giữa hai bán dẫn
cơng suất âm. Bóng bán dẫn này được sử dụng như một bộ khuếch đại, một cuộn cảm
trong ngành công nghiệp điện tử, hoặc một cổng kỹ thuật số trong điện tử kỹ thuật số.
- Để hoạt động loại bóng bán dẫn NPN này phải được kích hoạt bằng cách sử dụng
một điện áp bổ sung.
14

0

0


Transistor PNP
- Transistor lưỡng cực kết hợp hai chất bán dẫn.
- Loại bóng bán dẫn này chứa một lớp bán dẫn loại N (làm đầu cuối cơ sở) và hai

lớp bán dẫn loại P. Bóng bán dẫn
- PNP hoạt động khi cực phát được nối đất và bộ thu được kết nối với nguồn điện.
- Ký hiệu:

- Nguyên lý hoạt động của Transistor: khá đơn giản, khi đặt điện thế 1 chiều vào chân
B (điện thế kích hoạt) thì 2 chân E-C thơng nhau như một dây dẫn bình thường.
+ Ta cấp một nguồn một chiều UCE vào hai cực C và E trong đó (+) nguồn vào
cực C và (-) nguồn vào cực E.
+ Cấp nguồn một chiều UBE đi qua cơng tắc và trở hạn dịng vào hai cực B và
E , trong đó cực (+) vào chân B, cực (-) vào chân E.
+ Khi công tắc mở , ta thấy rằng, mặc dù hai cực C và E đã được cấp điện
nhưng vẫn khơng có dịng điện chạy qua mối CE ( lúc này dòng IC = 0 )
+ Khi cơng tắc đóng, mối P-N được phân cực thuận do đó có một dịng điện
chạy từ (+) nguồn UBE qua cơng tắc => qua R hạn dịng => qua mối BE về cực (-) tạo
thành dòng IB
- Ngay khi dòng IB xuất hiện => lập tức cũng có dịng IC chạy qua mối CE làm bóng
đèn phát sáng, và dòng IC mạnh gấp nhiều lần dòng IB
- Như vậy rõ ràng dịng IC hồn tồn phụ thuộc vào dịng IB và phụ thuộc theo một
cơng thức.
Ic = β.IB

15

0

0


Trong đó:
Ic: là dịng chạy qua mối CE.

IB: là dịng chạy qua mối BE.
Β: là hệ số khuyếch đại của Transistor.
Giải thích : Khi có điện áp UCE nhưng các điện tử và lỗ trống không thể vượt qua mối
tiếp giáp P-N để tạo thành dòng điện, khi xuất hiện dòng IBE do lớp bán dẫn P tại cực
B rất mỏng và nồng độ pha tạp thấp, vì vậy số điện tử tự do từ lớp bán dẫn N ( cực E )
vượt qua tiếp giáp sang lớp bán dẫn P( cực B ) lớn hơn số lượng lỗ trống rất nhiều,
một phần nhỏ trong số các điện tử đó thế vào lỗ trống tạo thành dòng IB còn phần lớn
số điện tử bị hút về phía cực C dưới tác dụng của điện áp UCE => tạo thành dòng ICE
chạy qua Transistor.

+ MOSFET:
- Cấu tạo:
+ Mosfet sử dụng cấu trúc bán dẫn cho phép điều khiển điện áp với dòng điều khiển
cực thấp.
+ Cấu trúc kênh N-Mosfet ngược:
G (Cổng): Cực cổng. G là cực điều khiển, được ngăn cách hồn tồn với phần
cịn lại của cấu trúc bán dẫn bằng một lớp điện mơi rất mỏng, nhưng có độ cách ly lớn
làm bằng silicon dioxide. Carrier
- MOSFETs là chân G và chân S và chân G có điện trở rất lớn . Điện trở giữa cực D
và cực S phụ thuộc vào hiệu điện thế giữa cực G và cực S (UGS)
- Đối với điện áp UGS = 0, đối với điện áp UGS> 0, trường tác dụng lên từ RDS - Khi
điện trở giảm và điện áp UGS tăng, RDS giảm sức đề kháng.
16

0

0


- Phân loại:

- Hiện tại có hai loại MOSFET phổ biến.
- N-MOSFET: Chỉ hoạt động khi công suất cổng bằng 0, các điện tử bên trong tiếp tục
hoạt động cho đến khi chúng bị ảnh hưởng bởi công suất đầu vào.
- P-MOSFET: Các electron bị chặn cho đến khi điện áp trên cổng tăng lên.

- Nguyên lý làm việc:
- Mosfet hoạt động ở hai chế độ đóng và mở. MOSFET có thể chuyển đổi ở tần số rất
cao vì nó là một phần tử mang điện tích cơ bản. Tuy nhiên, vấn đề kiểm soát là quan
trọng đối với thời gian chuyển đổi ngắn.
- Đối với kênh P: Điện áp điều khiển mở MOSFET là Ugs0. Dòng điện chạy từ S đến
D.
- Đối với kênh N: điện áp điều khiển khởi động của MOSFET là Ugs> 0. Điện áp điều
khiển cuối là Ugsandlt; = 0. Dòng điện chạy từ D đến S.
- Đối với thời gian chuyển đổi ngắn nhất, điện áp khóa đối với MOSFET kênh N là
Ugs = 0 V và đối với kênh P là Ugs = ~ 0.

Trên đây nguyên lý hoạt động – làm việc và điều khiển dịng cơng suất
trong một số linh kiện bán dẫn

3.1.2. Vật liệu có cấu trúc nano:
- Vật liệu có kích thước nhỏ như nanomet với các đặc tính và hoạt tính đặc biệt. Đây là
những thiết bị y tế có thể dễ dàng thao tác ở quy mơ nano để thâm nhập vào c ơ thể
sống để phát hiện và điều trị bệnh; vật liệu công nghệ nano để cải thiện nông nghiệp;
17

0

0

giải pháp công nghệ nano cho các vấn đề năng lượng; ví dụ, vật liệu cấu trúc nano để
lọc và xử lý nước.
4. Ứng dụng của công nghệ nano trong ngành điện tử – cơ học
- Công nghệ nano giúp sản xuất các linh kiện nano điện tử với tốc độ xử lý rất cao,
chẳng hạn như:
 Sản xuất máy tính nano thế hệ .
 Chế tạo thiết bị lưu trữ thông tin vi mô bằng vật liệu nano.
 Sản xuất màn hình máy tính và điện thoại.
 Chế tạo vật liệu nano siêu nhẹ và siêu cứng.
 Sản xuất thiết bị như ô tô, máy bay và tàu vũ trụ
- Ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm của công nghệ nano:
Ngành công nghiệp quần áo không phải là lĩnh vực duy nhất mà cơng nghệ nano có
thể thay đổi mùi vị và nâng cao giá trị dinh dưỡng của những loại thực phẩm này.
 Ngoài ra, việc làm chất liệu bảo quản thực phẩm có khả năng diệt khuẩn cũng
giúp bảo quản thực phẩm lâu hơn gấp nhiều lần, bạn có thể thấy một loại tủ lạnh, thậm
chí một số hộp thực phẩm cao cấp còn được tráng một lớp nano bạc bên trong là . Hiện
nay con người đã phát triển các hạt nano với các đặc tính sinh học có thể được sử dụng
để hỗ trợ chẩn đoán bệnh, phân phối thuốc, tiêu diệt tế bào ung thư,… ở cấp độ phân
tử hoặc tế bào.
- Ứng dụng môi trường của công nghệ nano
 Công nghệ nano đang giúp thay thế các chất ô nhiễm, vật liệu và quy trình sản
xuất truyền thống bằng các quy trình mới nhỏ gọn, tiết kiệm năng lượng, giảm tác
động đến môi trường. Đặc biệt,
 Sản xuất thành công màng lọc nano góp phần lọc các phần tử gây ơ nhiễm như
chất hấp phụ và chất xúc tác nano để xử lý chất thải nhanh chóng và hồn chỉnh. Trên
thị trường hiện nay có những sản phẩm.
- Ứng dụng cơng nghệ nano vào xây dựng:
 Ngôi nhà công nghệ nano đầu tiên được xây dựng tại Sydney, Australia đã thu hút
sự quan tâm của nhiều tổ chức vì lợi nhuận và phi lợi nhuận trên thế giới. Ngôi nhà
18

0

0


này tự cung tự cấp và cung cấp một môi trường hoạt động hiệu quả và chi phí bảo trì
thấp. Mái nhà bằng kim loại được phủ một lớp vật liệu nano có thể điều chỉnh nhiệt độ
và cân bằng khí hậu trong nhà.

19

0

0


TÀI LIỆU THAM KHẢO
thegioididong.com. (2022, 09, 22). thegioididong.com. Retrieved from Cơng nghệ, vật
liệu Nano là gì? Ứng dụng như thế nào trong cuộc sống?
/>Công nghệ Nano: Bước tiến vĩ đại trong cuộc cách mạng khoa học công nghệ 4.0.
(2022, 8, 6). Retrieved from BLOGANCHOI:
/>dobaoho.net. n.d. Lịch sử công nghệ NANO. [ONLINE] Available at:
/>[Accessed 25 September 2022]
Lhhkhktbinhduong.vn. n.d. Liên Hiệp các Hội Khoa học và Kỷ thuật tỉnh Bình
Dương . (27/06/2019) [ONLINE] Available at:
/>[Accessed 25 September 2022].
Vi.wikipedia.org. n.d. [ONLINE] Available at:
/>[Accessed 25 September 2022].

Sketchvietnam.com. 2020. Ứng dụng công nghệ Nano trong cuộc sống. [ONLINE]
Available at: [Accessed 27 September 2022].

Linh kiện điện tử TDC. 2021. MOSFET là gì ? - Hiểu rõ Transistor hiệu ứng trường
trong 5 phút. [ONLINE] Available at: [Accessed 27 September 2022].

20

0

0


HIỆP CÁC HỘI KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT NGHỆ AN, L., 2022. CÔNG NGHỆ
NANO - CÔNG NGHỆ CỦA THẾ KỈ 21. [ONLINE] LIÊN HIỆP CÁC HỘI KHOA
HỌC VÀ KỸ THUẬT NGHỆ AN. Available at:
/>[Accessed 27 September 2022].

21

0

0