Bài 23. Dòng điện trong chất bán dẫn

Bài 23: DÒNG ĐiỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN

1/ Tính chất của chất bán dẫn
Chất bán dẫn là gì?
Chất bán dẫn là vật liệu trung gian giữa chất
cách điện và chất dẫn điện. Chất bán dẫn hoạt
động như một chất cách điện ở nhiệt độ thấp và
hoạt động như một chất dẫn điện ở nhiệt độ cao.
cao


 Những biểu hiện quan trọng đầu tiên
của bán dẫn

ρ

1020
1015
1010
105
100
10-5
10-10

1. Điện trở suất
của bán dẫn có
giá trị nằm trong
Điện mơi khoảng trung gian
giữa điện trở suất
kim loại và điện
Bán dẫn trở suất điện mơi

Kim loại


Điện trở suất của kim loại phụ thuộc vào nhiệt độ
Ở nhiệt độ thấp điện trở
suất của bán dẫn siêu tinh
khiết rất lớn. Do đó ở nhiệt
độ thấp, chất bán dẫn điện
rất kém, còn ở nhiệt độ
cao, bán dẫn dẫn điện khá
tốt.

ρ
Bán dẫn tinh
khiết.

Khi nhiệt độ tăng điện trở
suất của bán dẫn siêu tinh
khiết giảm mạnh.

-- tính chất điện của
bán dẫn phụ thuộc rất
mạnh vào các tạp chất
có mặt trong tinh thể.

Kim loại
T0CT


2/ Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết

- Bán dẫn tinh khiết thương gặp là: Si, Ge, C..
- ở nhiệt độ thấp gần O K, các electron hóa trị gắn bó chặt chẽ với các nguyên tử ở
nút mạng. Do đó, trong tinh thể không có hạt tải điện tự do, bán dẫn Si không dẫn
điện.
- ở nhiệt độ cao, luôn có sự phát minh các cặp electron lỗ trống…. Số electron và lỗ
trống trong bn dẫn tinh khiết bằng nhau.
- Khi có điện trường đặt vào, electron chuyển động ngược chiều điện trường, các lỗ
trống chuyển động thuận chiều điện trường, gây nên dòng điễn trong bán dẫn
VẬY: dòng điện trong chất bán dẫn là dòng chuyển dời có hướng của các electron và lỗ
trống.
- Bán dẫn tinh khiết, số electron và số lỗ trống khác nhau.


3/ Sự dẫn điện của bán dẫn có tạp chất

a.Bán dẫn loại n (Tạp chất cho-đôno)
- Bán dẫn loại n: Hạt tải điện trong đó mang điện tích âm

Khi nguyên tử phôtpho thế
chỗ nguyên
silic,
sẽ
Si
Si
Si
Tạptử
chất
phôtpho
tạo
tham

gia 4 cho
liên
kếtdẫn
với Si
4 các
bán
êlectr
nguyên
tử
silic lân
cận.
+
êlectron
dẫn
với
P
on
tự
Si
Si
Vậy
nguyên
độtử
rất lớn,
do
Ion mỗi mật
phôtpho
dư
ra mấy
êlectron

không
tạo
lỗ trống.
dương
Chuyển
Dư
ra
1
động
êlectron
nhiệt
không
cũng
tự do ?
Si
Si
Si
tạo
liên
ra kết
một số elêctron và
lỗ trống nhưng số lượng
Hạt
tải
điện
trong
bán
dẫn
nhỏ
hơn

nhiều,
mật
độ
rấtloại
Loại
nChủ
là gìyếu
?
là
nhỏ
n
êlectron
Tạp chất tạo êlectron
cho bán dẫn gọi là tạp
chất cho (hay đôno). Bán dẫn có tạp chất cho


a. Bán dẫn loại p (Tạp chất nhận-axepto)
- Bán dẫn loại p: Hạt tải điện trong đó mang điện tích dương

B
Si

Si

B
Si

Si

B
Si

Si

Loại
p

Si

Hạt tải điện trong bán dẫn
loại p là gì ?
Chủ yếu là
lỗ trống
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.


4/ Lớp

chuyển tiếp p-n

+
+
+

n
a/ sự hình thành lớp chuyển tiếp p-n
P
Lớp này còn được gọi là lớp nghèo hạt tải điện
b/ Dòng điện qua lớp chuyển tiếp p-n
Thí nghiệm 1: cực dương nối với bán dẫn p, cực âm nối với bán dẫn n. Đây là thí
nghiệm lớp chuyển p-n mắc vào chiều thuận còn gọi là lớp chuyển dẫn p-n được
phân cực thuận
Khi lớp chuyển tiếp được phân cực thuận, các hạt tải điện đa sốơở 2 phía đều đi đến
lớp chuyển tiếp và vượt qua ơớp này, gây nên sự phun ôỗ trống vào bán dẫn loại n,
và phun electron vào bán dẫn loại p
Thí nghiệm 2: cực dương nối với bán dẫn n, cực âm nối với bán dẫn p. Đây là thí
nghiệm lớp chuyển p-n mắc vào chiều ngược còn gọi là lớp chuyển dẫn p-n được
phân cực ngược
- Lớp chuyển tiếp p-n mắc theo chiều thuận (từ p sang n) có cường độ lớn, dòng điện
qua lớp chuyển tiếp p-n mắv theo ngược cường độ rất nhỏ.
Kết luận: Lớp chuyển tiếp p-n dẫn điện tốt theo một chiều, từ p sang n. Lớp chuyển
tiếp p-n có tính chất chỉnh lưu.
Dương p

I thuận

n

ÂM

-

p

I ngược

n

+


ϕ

1
8
Ê L E C T R
chữ
2
10
D OẪNN Đ I Ệ N
chữ T Ố T
8
C Ô N G S U
3
chữ
Ấ
T
J U
4
3
chữ
N
5
9

T Á C D Ụ N
chữ G T Ừ
Đại
lượng
đặcđược
trưng
cho thực
tốc
độ
ên
nhà
vật
lýđiện
người
Anh
dùng
nghiệm
Hiện
tượng
phát
hiện
năm
Tác
Hạt
dụng
mang
đặc
điện
trưng
tự trưng

do
của
trong
dòng
kim
điện.
loại.
Tính
chất
điện
đặc
của
kim
loại
đònh1911
luật
bảo
toàn
vàlý
chuyển
hóa
năng
lư
sinh
công
của
dòng
điện
do
nhà

vật
người
Hà
Lan
6
Chìa
U S D E N
Khoá

S
A I Ê U
Â

Â

D

I



Trường THPT THANH BÌNH 1
TỔ: 2