Bài 17. Dòng điện trong chất bán dẫn

DÒNG ĐIỆN
TRONG
CHẤT BÁN DẪN


Chất bán dẫn là gì?
 Chất bán dẫn (Semiconductor) là chất có độ
dẫn điện ở mức trung gian giữa chất dẫn
điện và chất cách điện.

  Chất bán dẫn hoạt động như một chất cách
điện ở nhiệt độ thấp và có tính dẫn điện
ở nhiệt độ phòng.

Trantizo

 Gọi là "bán dẫn" vì chất này có thể dẫn điện ở
một điều kiện nào đó, hoặc ở một điều kiện
khác sẽ không dẫn điện.

Đi-ôt


HẠT TẢI ĐIỆN CƠ BẢN

Hạt electron

Lỗ trống

Ở bán dẫn tinh khiết, số electron
và số lỗ trống bằng nhau.

ĐIỀU KIỆN ĐỂ CÓ DÒNG ĐIỆN
● Bản chất của dòng điện trong chất bán dẫn: là dòng chuyển dời có hướng của các
electron và lỗ trống.

● Khi không có điện trường đặt vào tinh thể bán dẫn: các e và lỗ trống chuyển động
nhiệt hỗn loạn

Trong bán dẫn không có điện

● Khi có điện trường ngoại đặt vào tinh thể bán dẫn : Các e chuyển động ngược chiều
điện trường , còn lỗ trống chuyển động theo chiều điện trường
Trong bán dẫn có điện


ĐẶ

CĐ
IỂM
RI
ÊN
G
CỦ
BÁ
A
N
CH
DẪ

ẤT


● Điện trở suất p của bán dẫn có giá trị 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 điện môi), còn ở nhiệt độ cao bán dẫn rất điện tốt
(giống kim loại)

ρ (Ω.m)
20
10
15
10

Điện môi

10
10
5
10
Bán dẫn
0
10
-5
10
Kim loại
-10
10

PHÂN LOẠI BÁN DẪN

Bán dẫn tinh khiết

Bán dẫn có tạp chất

Bán

Bán

dẫn

dẫn

loại

loại

n

p


SỰ DẪN ĐIỆN BÁN DẪN TINH KHIẾT
Xét cấu trúc tinh thể Silic

( Ở nhiệt độ thấp: các liên kết trong mạng tinh thể Si rất bền vững, trong bán dẫn không có hạt mạng điện tự do và bán dẫn không
dẫn điện  

Ở nhiệt độ cao: Một số liên kết bị phá vỡ, e được giải phóng và trở thành e tự do đồng thời để lại 1 số lỗ trống mang điện dương ở
trong tinh thể. Ở nhiệt độ càng cao liên kết bị phá vỡ càng nhiều, số e tự do cũng tăng lên và số lỗ trống cũng tăng lên. Khi e bứt khỏi
liên kết thì có lỗ trống => lỗ trống mang điện tích dương, một e khác được chuyển đến lấp đầy và tạo thành lỗ trống khác. Khi có điện
trường mới đặt vào thì e chuyển động ngược chiều điện trường, lỗ trống chuyển động cùng chiều => có dòng điện )


BÁN DẪN LOẠI N

Thí nghiệm: Pha vào tinh thể Silic 1 lượng rất nhỏ các nguyên tử Photpho. P có 5 e ở lớp ngoài cùng,
4 trong số đó tham gia vào liên kết cộng hóa trị với 4 nguyên tử Si ở gần còn e thứ 5 của P thì liên
kết rất yếu với hạt nhân và dễ dàng tách khỏi nguyên tử để trở thành e tự do.
=> Mật độ e lớn hơn mật độ lỗ trống
=> Bán dẫn loại n            
 => Trong bán dẫn loại n hạt mang điện cơ bản là electron, còn lỗ trống
là hạt mang điện không cơ bản.


BÁN DẪN LOẠI P

Thí nghiệm: Pha vào tinh thể Silic 1 lượng rất nhỏ các nguyên tử Bo.
B có 3 e ở lớp ngoài cung, 3 trong số đó tham gia vào liên kết cộng hóa trị với 4 nguyên tử Si ở gần .
Vậy nguyên tử B còn thiếu 1 e để tham gia vào liên kết với nguyên tử Si ở gần . Do đó sẽ chiếm 1 e
 của 1 nguyên tử gần nhất , e vừa đi ra đã để lại sau 1 lỗ trống.

⇒Mật độ lỗ trống lớn hơn mật độ e
⇒Trong bán dẫn loại p hạt mang điện cơ bản là lỗ trống con electron là hạt mang điện không cơ
bản

a, Sự hình thành:

-Đặt 2 loại bán dẫn p và bán dẫn n tiếp xúc nhau :
+ Khuếch tán e tự do từ phần n sang p
  + Khuếch tán lỗ trống từ phần p sang n

=> Hình thành 1 lớp tiếp xúc nhiễm điện dương về phía n ( lỗ trống ) và 1 lớp tiếp xúc
nhiễm điện âm về phía p ( electron )

LỚP CHUYỂN TIẾP P-N

=> Do đó trong lớp tiếp xúc có điện trường E hướng từ n sang p làm ngăn cản sự khuếch
tán của các hạt mang điện.


b, Dòng điện qua lớp chuyển tiếp p-n:

-   Nối bán dẫn p vào cực dương n vào cực âm => Điện trường E hướng từ p sang n => Hạt mang
điện cơ bản di chuyển qua lớp tiếp xúc => Có dòng điện thuận qua lớp tiếp xúc

-   Nối bán dẫn n vào cực dương p vào cực âm => Điện trường E hướng từ n sang p

=> Hạt mang điện cơ bản không di chuyển qua lớp tiếp xúc được mà chỉ có hạt mang điện không cơ
bản qua được lớp tiếp xúc => Có dòng điện rất nhỏ gọi là dòng điện ngược

=> Lớp tiếp xúc p-n chỉ dẫn điện theo 1 chiều từ p sang n


ĐƯỜNG ĐẶC TRƯNG VÔN – AMPE KẾ:
- Khảo sát sự biến thiên của cường độ

dòng điện theo hiệu điện thế , ta có thể
thu được đường đặc trưng vôn ampe của
lớp chuyển tiếp p-n như hình trên
 
- Tính chất của lớp chuyển tiếp p-n được
ứng dụng trong nhiều dụng cụ bán dẫn
như điốt , tranzito


Ứ NG DỤNG CỦA DÒNG
ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN
DẪN


Điốt
(điôt là các linh kiện bán dẫn 2 cực
trong đó có một lớp chuyển tiếp p-n)

Pin mặt trời

Diot phát

Pin

Điôt chỉnh lưu

Photodiot

( Chuyển

quang

nhiệt

( Chỉnh lưu dòng

( Biến đổi tín

năng lượng

( Được

điện

diện xoay chiều)

hiệu ánh sáng

ánh sáng

dùng

bán

thành tín hiệu

mặt trời

làm các

dẫn

điện, là một

thành điện )

bộ hiển

loại dụng cụ

thị, đèn

không thể

báo, làm

thiếu trong

các màn

thông tin

hình

quang học

quảng

hóa )

cáo và
làm nguồn
sáng )


ẢNH ĐIÔT


Cấu tạo: Là một dụng cụ bán dẫn có hai lớp
chuyển tiếp p-n, nó gồm 3 phần có tính chất dẫn
điện khác nhau

Tranzito

Phân loại

Tranzito p-n-p
Tranzito n-p-n

3 cực

Cực góp
Cực phát
Cực đáy


ảnh trantizo


DANH SÁCH THÀNH VIÊN

1.Lương Hùng Quyền

2. Nguyễn Việt Tùng

3. Nguyễn Đình Tuấn Thành

4. Trương Quang Vũ

5. Đào Duy Trung

6. Ngô Mạnh Trí

7. Nguyễn Khánh Vy