Tìm hiểu về chất bán dẫn

GVHD: NGUYỄN ĐĂNG NHẬT
Nhóm SV thực hiện: (Nhóm 6)
Nguyễn Hữu Tâm
Bùi Bá Tây
Hoàng Quốc Thắng
Phan Thành Trung
Lưu Xuân Vương
SEMINAR
Chủ đề : TÌM HIỂU VỀ CHẤT BÁN DẪN
I. Chất bán
dẫn
Là vật liệu
trung gian
giữa chất
cách điện và
chất dẫn
điện.
Về phương diện hóa học thì bán
dẫn là những chất có 4 điện tử ở
lớp ngoài cùng của nguyên tử. Đó
là các chất Germanium (Ge) và
Silicium (Si).Si và Ge đều có hoá
trị 4, tức là lớp ngoài cùng có 4
điện tử .
Là nguyên liệu để sản xuất ra các loại linh kiện bán dẫn
như Diode, Transistor, IC mà ta đã thấy trong các thiết bị
điện tử ngày nay.
II. Tính chất của
chất bán dẫn
1
2

3
Điện trở suất của bán dẫn có giá trị trung gian
giữa kim loại và điện môi.
Điện trở suất của bán dẫn tinh khiết giảm mạnh
khi nhiệt độ tăng. Do đó ở nhiệt độ thấp, bán dẫn
dẫn điện kém, còn ở nhiệt độ cao, bán dẫn dẫn
điện khá tốt
Dòng điện trong chất bán dẫn là dòng dịch chuyển có
hướng của các eletron và lỗ trống
a.Khái
niệm
Bán dẫn tinh
khiết gọi là bán
dẫn loại i, ở bán
dẫn tinh khiết số
electron bằng số
lỗ trống.
Thường gặp như : Si,
Ge,… Từ các chất bán
dẫn đầu ( tinh khiết)
người ta phải tạo ra hai
loại bán dẫn là bán dẫn
loại N và bán dẫn loại P,
sau đó ghép các miếng
bán dẫn loại N và P lại
ta thu được Diode hay
Transistor
III. Phân loại chất
bán dẫn
1.Chất bán dẫn tinh khiết

.
b.Sự dẫn điện của
bán dẫn tinh khiết:
Độ dẫn điện
của chất bán
dẫn
Điện trở suất
của chất bán
dẫn
khi nhiệt độ
tăng
khi nhiệt
độ giảm
Tăng
Giảm
Giảm
Khi có ánh
sáng thích hợp
chiếu vào
.
Sự dẫn điện
của bán dẫn có
tạp chất
Nếu bán dẫn có pha tạp chất thì tính dẫn điện
của bán dẫn thay đổi rất nhiều.
Chất bán dẫn
tạp chất có hai
loại
Chất bán dẫn loại N và chất bán dẫn loại P
2. Chất bán dẫn có tạp chất

Bán dẫn có tạp chất thường gặp là: GaAs, CdTe,
ZnS,…, nhiều oxit, sunfua, selenua, telurua,… và
một số chất polime
Dạng
thường
gặp
 Chất
bán dẫn
loại N
Khi ta pha một lượng
nhỏ chất có hoá trị 5 như
Phospho (P) vào chất
bán dẫn Si thì một
nguyên tử P liên kết với 4
nguyên tử Si theo liên kết
cộng hoá trị, nguyên tử
Phospho chỉ có 4 điện tử
tham gia liên kết và còn
dư một điện tử và trở
thành điện tử tự do
=> Chất bán dẫn lúc
này trở thành thừa
điện tử mang điện
âm) và được gọi là
bán dẫn N ( Negative
: âm ).
Nhận xét
Tạp chất P đã tạo thêm
các electron tự do mà
không làm tăng số lỗ

trống
Giả sử trong
mạng tinh thể có
lẫn một nguyên
tử Photpho (P).
Chất bán
dẫn loại P
Nguyên tử Indium sẽ liên kết với 4
nguyên tử Si theo liên kết cộng hoá trị
và liên kết bị thiếu một điện tử => trở
thành lỗ trống ( mang điện dương) và
được gọi là chất bán dẫn P.
Chất bán dẫn P
Giả sử trong mạng tinh thể Sillic
có một nguyên tử Indium(In).
Mô hình mạng tinh thể bán dẫn có tạp
chất In
Nhận xét
Tạp chất In pha vào bán dẫn Si đã tạo
thêm lỗ trống, làm cho số lỗ trống nhiều
hơn số electron dẫn.
Ta gọi lỗ trống là hạt tải điện cơ bản,
electron là hạt tải điện không cơ bản.
Nếu pha hai loại tạp chất thì bán dẫn này
có thể là bán dẫn loại p hoặc bán dẫn loại
n, tùy theo tỉ lệ giữa hai loại tạp chất.
IV. Lớp chuyển tiếp p-n
1. Sự hình
thành lớp
chuyển tiếp

p-n:
Khi đặt một bán dẫn loại n và p tiếp
xúc nhau thì nơi tiếp xúc sẽ có hiện
tượng khuếch tán các hạt mang điện
qua lại
Làm xuất hiện một lớp phân cách gọi là lớp tiếp
xúc p-n ( có bề dày rất nhỏ cỡ mm), điện trường
ở lớp tiếp xúc có tác dụng ngăn cản sự khuếch
tán các hạt mang điện cơ bản nhưng lại giúp
sức cho sự chuyển động của các hạt mang điện
không cơ bản; dòng điện đi qua lớp tiếp xúc rất
nhỏ.
Khi đạt một giá trị nào đó thì sự khuếch
tán ngừng lại.
2.Dòng điện đi qua lớp
chuyển tiếp p-n
TH1: Cường độ
điện trường hướng
từ p sang n
TH2: cường độ điện
trường hướng từ n
sang p
Có sự dịch chuyển các hạt
mang điện cơ bản, kết quả
là xuất hiện một dòng điện
đáng kể qua khối bán dẫn từ
p sang n, gọi là dòng điện
thuận, hiệu điện thế đặt vào
gọi là hiệu điện thế thuận.
Ngăn cản sự dịch chuyển các

hạt mang điện cơ bản, khuyến
khích sự di chuyển của các
hạt mang điện không cơ bản;
kết quả là xuất hiện một dòng
điện rất nhỏ, không đáng kể
qua khối bán dẫn từ n sang p;
gọi là dòng điện ngược, hiệu
điện thế đặt vào gọi là hiệu
điện thế ngược.
V. Các dụng cụ
bán dẫn:
Điốt bán
dẫn
Nhiệt điện trở
bán dẫn
(rêdisto)
Trandito còn
gọi là triot
bán dẫn.
Một số loại dụng
cụ bán dẫn
thường sử dụng
Quang điện trở
bán dẫn
(phôtôrêdistô)
Vi mạch điện
tử
Khi đã có được hai chất bán dẫn là
P và N , nếu ghép hai chất bán dẫn
theo một tiếp giáp P - N ta được

một Diode, tiếp giáp P -N có đặc
điểm
Mối tiếp xúc P - N => Cấu tạo của
Diode .
Tại bề mặt tiếp xúc, các điện tử
dư thừa trong bán dẫn N khuyếch
tán sang vùng bán dẫn P để lấp
vào các lỗ trống Tạo thành một
lớp Ion trung hoà về điện
Diode (Si) phân cực thuận
- Khi Dode dẫn điện áp
thuận đựơc giảm ở mức
0,6V
Đường đặc tuyến của điện
áp thuận qua Diode
Khi cấp điện áp (+) vào Anôt (vùng bán
dẫn P) và điện áp (-) vào Katôt (vùng bán
dẫn N), dưới tác dụng của điện áp, miền
cách điện thu hẹp lại, khi điện áp chênh
lệch giữ hai cực đạt 0,6V (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. Nếu tiếp tục tăng
điện áp nguồn thì dòng qua Diode tăng
nhanh nhưng chênh lệch điện áp giữa hai
cực của Diode không tăng
* Phân cực thuận cho
Diode
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.
Diode chỉ bị cháy khi áp phân
cực ngựơc tăng > = 1000V
* Phân
cực ngược
cho Diode
Phương pháp đo kiểm tra Diode
Đặt đồng hồ ở
thang x 1Ω, đặt 2
que đo vào 2 đầu
Diode, nếu :
Đo chiều thuận que đen vào Anôt, que
đỏ vào Katôt => kim lên, đảo chiều đo
kim không lên là => Diode tốt
Đo cả 2 chiều kim lên = 0Ω => là Diode
bị chập.
Đo thuận chiều mà kim không lên =>
là Diode bị đứt.
Ở phép đo trên thì Diode D1 tốt ,
Diode D2 bị chập và D3 bị đứt
Nếu để thang 1KΩ mà
đo ngược vào Diode
kim vẫn lên một chút là

Diode bị dò.
* Ứng dụng
của Diode
bán dẫn
Diode cầu trong mạch
chỉnh lưu điện xoay chiều
Diode được sử dụng trong các
mạch chỉnh lưu nguồn xoay
chiều thành một chiều, các mạch
tách sóng, mạch giảm áp phân
cực cho transistor hoạt động,
trong mạch chỉnh lưu Diode có
thể được tích hợp thành Diode
cầu có dạng .
b. Trandito
bán dẫn
.
Phần giữa gọi là cực gốc hay cực
bazơ, ký hiệu B, có bề dày rất nhỏ
(cỡ vài µm ) và có điện trở suất lớn.
Phần còn lại là cực góp hay
côlectơ, kí hiệu C.
Hoạt động: Mắc nguồn E1 vào 2 cực
E và B và nguồn E2 vào B và C sao
cho hiệu điện thế ở lớp tiếp xúc E-B
là thuận và hiệu điện thế ở lớp tiếp
xúc B-C là ngược. Thông thường E2
lớn hơn E1 từ 5 đến 10 lần
Một phần là cực phát hay
êmetơ, kí hiệu E

Phần giữa là bán
dẫn loại n, hai
bên là bán dẫn
loại p.
Phần giữa là bán
dẫn loại p, hai bên
là bán dẫn loại n
Loại
p-n-p
Loại
n-p- n
* Có 2 loại Trandito
Là dụng cụ bán dẫn dựa trên sự
phụ thuộc mạnh của điện trở bán
dẫn vào nhiệt độ.
Được chế tạo từ các chất bán dẫn
khác nhau như Ge, Si, Se, một số
oxit kim loại,…
Dùng trong các thiết bị đo
nhiệt độ, khống chế nhiệt
độ từ xa, thiết bị báo cháy.
Hệ thống báo cháy có sử
dụng redisto
c. Nhiệt
điện trở
bán dẫn:
(rêdisto )
d. Quang điện trở bán
dẫn
Là dụng cụ bán dẫn dựa trên sự phụ

thuộc điện trở một số bán dẫn vào cường
độ ánh sáng chiếu vào nó

Được chế tạo từ Ge, Si, Se và một số bán
dẫn hợp chất như CdS, PbS,…
Dùng trong các thiết bị kiểm tra và điều khiển tự động
e. Vi mạch điện tử
Là những vi mạch có kích thước rất nhỏ nhưng chứa hàng
trăm, hàng nghìn chi tiết khác nhau (điốt, tradito, điện trở,…)
thay thế cho các mạch điện tử cồng kềnh.
f. Ưu nhược
điểm của các
dụng cụ bán
dẫn
* Ưu điểm
- Kích thước
nhỏ
- Thời gian
sử dụng
được dài
- Tiết kiệm
được năng
lượng
- Chỉ cần
nguồn hiệu
điện thế
thấp
* Nhược điểm
-
Chi phí cao

Ứng dụng của chất
bán dẫn
Âm ly bán dẫn có lỗ
D_HA_5
Bóng bán dẫn thông minh mô
phỏng hệ thần kinh
Mẫu xe gia đình, máy tính bỏ túi
Thiết bị bán dẫn được chứa trong máy
thu hình, radio cầm tay, thiết bị âm
thanh nổi, và nhiều hơn nữa.
Cảm ơn thầy và
các bạn đã lắng
nghe