bài giảng dự thi tích hợp liên môn trình chiếu dòng điện trong chất bán dẫn

TRƯỜNG THPT THƯỢNG CÁT
TRƯỜNG THPT THƯỢNG CÁT
Bài 17:
DÒNG ĐiỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN
GV: Bạch Tấn Trường
Môn : Vật lý
NHẮC LẠI KIẾN THỨC CŨ
Câu 01
Chọn câu đúng?
A. Dòng điện trong chất khí là dòng các ion.
B. Dòng điện trong chất khí tuân theo đònh luật
Ôm.
C. Dòng điện trong chất khí là dòng dòch chuyển
có hướng của các ion dương theo chiều điện
dương và các ion âm, electron ngược chiều điện
trường.
D. Cường độ dòng điện trong chất khí ở áp suất
bình thường tăng khi hiệu điện thế tăng.
NHẮC LẠI KIẾN THỨC CŨ
Câu 02
Chọn phương án đúng :
Dòng dòch chuyển có hướng của các ion
là bản chất của dòng điện trong môi
trường
A. kim loại
B. chất điện phân
C. chất khí
D. chân không
•
Ảnh bên trình
bày các linh kiện

bán dẫn: điôt,
tranzito, vi
mạch….chúng
có mặt trong mọi
thiết bị điện tử
dùng trong đời
sống, khoa học,
kĩ thuật.
Một số loại trandito thường dùng
Một số loại trandito thường dùng
hiện nay
hiện nay
Transistor
Transistor
Bài 17. DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN
NỘI DUNG
I. Cấu tạo của chất bán dẫn -Phân loại bán dẫn tạp chất
1. Cấu tạo của chất bán dẫn
2. Phân loại chất bán dẫn tạp chất
II. Bản chất dòng điện trong chất bán dẫn
IV. Giới thiệu một số linh kiện bán dẫn thường gặp
2. Tranzito lưỡng cực p – n – p và n – p - n
1. Điôt bán dẫn
III. Lớp chuyển tiếp p - n
Bài 17. DỊNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN
I. Cấu tạo của chất bán dẫn – Phân loại bán dẫn
1. Cấu tạo của chất bán dẫn

* Chất bán dẫn:
Bán dẫn điển hình và được dùng phổ biến nhất là silic
(Si). Ngoài ra, còn có các bán dẫn đơn chất khác như Ge,
Se, các bán dẫn hợp chất nhu GaAs, CdTe,ZnS …. Nhiều
ôxit, sunfua, sêlenua, telurua… và một số chất pôlime
a. Tính chất khác biệt so với kim loại.
Điện trở suất ρ của bán dẫn có giá trò trung gian giữa
kim loại và điện môi.
Điện trở suất của bán dẫn giảm mạnh khi chiếu sáng,
nhiệt độ tăng. Do đó ở nhiệt độ thấp, bán dẫn dẫn điện
rất kém (giống như điện môi), còn ở nhiệt độ cao, bán
dẫn dẫn điện khá tốt (giống như kim loại).
Tính chất điện của bán dẫn phu thuộc rất mạnh vào
các tạp chất có mặt trong tinh thể.
Bi 17. DềNG IN TRONG CHT BN DN
I. Cu to ca cht bỏn dn Phõn loi bỏn dn
1. Cu to ca cht bỏn dn
a. Tớnh chaỏt khaực bieọt so vụựi kim loaùi.
b. Cu to ca cht bỏn dn tinh khit
Kho sỏt i vi bỏn dn silic
Si
Xột tinh th Silic n nguyờn t
Xột tinh th Silic n nguyờn t
Mạng tinh thể Silic
Mạng tinh thể Silic
•

Si Si
Si Si
Si

Si
Si Si Si
•

Si Si
Si Si
Si
Si
Si Si Si
Bán dẫn Si:
- Si có hóa trị 4, 4 electron liên kết chặt chẽ với 4
nguyên tử lân cận, liên kết giữa các nguyên tử bền
vững.
- Nhiệt độ thấp: không dẫn điện.
- Ở nhiệt độ tương đối cao một số liên kết bò phá vỡ,
electron được giải phóng và trở thành electron tự
do đồng thời để lại một lỗ trống mang điện dương
ở trong tinh thể. Ở nhiệt độ càng cao liên kết bò
phá vỡ càng nhiều, số electron tự do cũng tăng lên
và số lỗ trống cũng tăng lên.
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Electron
tự do
Lỗ trống
-

Nhiệt độ tương đối cao:
+ Các nguyên tử dao động nhiệt mạnh, sinh ra
electron tự do và lỗ trống.
+ Ở một nhiệt độ xác định số lượng electron tự do và
lỗ trống trong một chất bán dẫn là hằng số.
+ Khi có điện trường: electron chuyển động ngược
chiều điện trường, lỗ trống chuyển động cùng
chiều điện trường gây nên dòng điện trong bán
dẫn.
Bài 17. DỊNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN
I. Cấu tạo của chất bán dẫn – Phân loại bán dẫn
1. Cấu tạo của chất bán dẫn
a. Tính chất khác biệt so với kim loại.
b. Cấu tạo của chất bán dẫn tinh khiết
c. Cấu tạo của chất bán dẫn pha tạp chất
Si
Si
Si
P
Để tăng độ dẫn điện
người ta pha thêm tạp
chất vào bán dẫn.
a. Bán dẫn loại n
- Giả sử pha vào tinh thể silic một
lượng rất nhỏ các nguyên tử P.
Nguyên tử P có 5 electron ở lớp
ngoài cùng, 4 electron trong số đó
tham gia vào liên kết cộng hóa trò
với 4 nguyên tử silic ở gần còn
electron thứ 5 của P thì liên kết

rất yếu với hạt nhân và dễ dàng
tách khỏi nguyên tử để trở thành
electron tự do.
Si
Si
Si
P
Bài 17. DỊNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN
I. Cấu tạo của chất bán dẫn – Phân loại bán dẫn
1. Cấu tạo của chất bán dẫn
2. Phân loại bán dẫn tạp chất
a. Bán dẫn loại n:
- Giả sử trong mạng tinh thể Silic có lẫn một nguyên tử
phôtpho (P).
P:1s2 2s22p6 3s23p3
Si
Si
P
P
Electron dư
trong
nguyên tử
Phôtpho liên
kết yếu với
nguyên tử
Phôtpho.
Mô hình mạng nh thể bán dẫn có tạp
Mô hình mạng nh thể bán dẫn có tạp
chất P:
chất P:

Electron dư
thừa dễ
dàng tách
ra khỏi
nguyên tử
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
P
+
a. Bán dẫn loại n:
* Nhận xét:

- Như vậy, tạp chất P đã tạo thêm các electron tự do, mà
khơng làm tăng thêm số lỗ trống.
- Ta gọi electron là hạt tải điện cơ bản hay đa số, lỗ trống
là hạt tải điện khơng cơ bản hay thiểu số.

-
Tạp chất tạo êlectron cho bán dẫn gọi là tạp chất cho (hay
đôno). Bán dẫn có tạp chất cho gọi là bán dẫn chứa đôno
hay loại n
b. Bán dẫn loại p:
Giả sử trong mạng tinh thể Silic có lẫn một nguyên tử Bo (B).
B:1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
1
Si
Si
B
B
Lỗ trống tạo nên do nguyên tử Bo
thiếu 1 electron liên kết với 1
nguyên tử Silic lân cận
Mô hình mạng nh thể bán dẫn có tạp
Mô hình mạng nh thể bán dẫn có tạp
chất B:
chất B:
Si
Si
Si

Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
B
-
Si
Si
Lỗ trống
b. Bán dẫn loại p:
* Nhận xét:
- Như vậy, tạp chất B pha vào bán dẫn Silic 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 hay đa số, electron là
hạt tải điện khơng cơ bản hay thiểu số.
-Tạp chất tạo lỗ trống cho bán dẫn gọi là tạp chất nhận (hay
axepto). Bán dẫn có tạp chất nhận gọi là bán dẫn chứa
axepto hay loại p.
* Chú ý:
-
Nếu pha 2 loại tạp chất, chẳng hạn cả P và B, vào bán dẫn
Silic, thì bán dẫn này có thể là bán dẫn loại p hay loại n,
tùy theo tỷ lệ giữa 2 loại tạp chất.

- Như vậy, bằng cách chọn loại tạp chất và nồng độ tạp chất
pha vào bán dẫn, người ta có thể tạo ra bán dẫn thuộc loại
mong muốn. Đây chính là tính chất rất đặc biệt của bán
dẫn, khiến cho nó có nhiều ứng dụng.