Bài 17-11CB(2 tiết)-Dòng điện trong chất bán dẫn

BÀI 17-TIẾT 32, 33.
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN
BÀI HỌC – VẬT LÝ LỚP 11
BAN CƠ BẢN
GIÁO VIÊN TRẦN VIẾT THẮNG
Trường THPT CHU VĂN AN TN

I – MỤC TIÊU
Trả lời được các câu hỏi:
* Chất bán dẫn là gì? Nêu những đặc điểm của chất bán dẫn.
* Hai loại hạt tải điện trong bán dẫn là gì? Lỗ trống là gì?
* Chất bán dẫn loại p và chất bán dẫn loại n là gì?
* Lớp chuyển tiếp p – n là gì?
* Tranzito n – p – n là gì?
TIẾT 32, 33. BÀI 17
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN
BÀI HỌC – VẬT LÝ LỚP 11_ BAN CƠ BẢN

II. CHUẨN BỊ
Giáo viên
Chuẩn bị hình ảnh 17.1; 17.2; 17.3 (vẽ tranh lớn hoặc
chiếu qua Projector).
Chuẩn bị một số linh kiện bán dẫn thường dùng hoặc ảnh
chụp các dụng cụ bán dẫn.
Học sinh
Ôn tập kiến thức quan trọng chính:
Thuyết êlectron về tính dẫn điện của kim loại.
Vài thông số quan trọng của kim loại (ρ; α; n)

*Phát vấn:

* Hướng dẫn học sinh đọc phần I và
yêu cầu trả lời các câu hỏi.
Nêu những biểu hiện của chất bán
dẫn?
*Đọc SGK phần I
* Trả lời câu hỏi
* Ghi nhận ba biểu hiện của chất bán
dẫn.
Hoạt động 1: tìm hiểu về chất bán dẫn
và các tính chất của nó.
SiSi Si
SiSi Si
SiSi Si
Bán dẫn tinh khiết
(ở nhiệt độ thấp)
SiSi Si
SiSi Si
SiSi Si
Bán dẫn tinh khiết
(ở nhiệt độ cao)
Hoạt động của HS
Hoạt động của GV
III. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC


I. CHẤT BÁN DẪN VÀ TÍNH CHÂT
- Một số các bán dẫn hay gặp là Si, Ge, As, Te…
1.- Bán dẫn là những chất có điện trở suất lớn hơn của
kim loại nhưng nhỏ hơn điện môi.
Nêu những biểu hiện của chất bán dẫn:

- Khi nhiệt độ tăng điện trở suất của kim loại tăng lên,
còn điện trở suất của bán dẫn lại giảm đi.
ở nhiệt độ thấp, bán dẫn có tính chất cách điện như
điện môi còn ở nhiệt độ cao thì bán dẫn lại dẫn điện
tốt.
Ở t
0
thấp ρ
bd
rất lớn

ρ
ρ
- Khi nhiệt độ tăng điện trở suất của kim loại tăng
lên, còn điện trở suất của bán dẫn lại giảm đi.
ρ =ρ
0
(1+α.∆t) Kim loại α >0
Hệ số nhiệt điện trở của bán dẫn α <0

SiSi Si
SiSi Si
SiSi Si
Bán dẫn tinh khiết
(ở nhiệt độ thấp)
Ở t
0
thấp ρ
bd
rất lớn

2. ρ
bd
phụ thuộc mạnh vào tạp chất
SiSi Si
PSi Si
SiSi Si
Bán dẫn loại n
SiSi Si
BSi Si
SiSi Si
Bán dẫn loại p
Sự dẫn điện của bd tinh khiết: sự dẫn điện riêng
Sự dẫn điện của bd tạp chất: sự dẫn điện tạp chất
3. ρ
bd
giảm mạnh khi bị chiếu sáng, bị tác nhân ion hóa

Hoạt động 2: Tìm hiểu về hạt tải điện trong chất bán dẫn.
Chất bán dẫn loại n và bán dẫn loại p.
* Đọc SGK phần II
* Trả lời câu hỏi
* Ghi nhận: Thế nào là bán dẫn loại
n ? Loại p ?. Hạt tải điện trong chất
bán dẫn là electron và lỗ trống. Bản
chất dòng điện trong chất bán dẫn.
* Phát vấn:
* Hướng dẫn học sinh đọc phần II và
yêu cầu trả lời các câu hỏi. Thế nào là
bán dẫn loại n ? Loại p ?. Các loại hạt
tải điện trong chất bán dẫn ? Bản chất

dòng điện trong chất bán dẫn?
- Hạt tải điện chủ yếu trong chất bán dẫn
loại n? loại p?
SiSi Si
PSi Si
SiSi Si
Bán dẫn loại n
SiSi Si
BSi Si
SiSi Si
Bán dẫn loại p
Hoạt động của HS
Hoạt động của GV
III. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC

II. Hạt tải điện trong chất bán dẫn.
Bán dẫn loại n và bán
dẫn loại p.
* Đọc SGK phần II
* Trả lời câu hỏi
* Ghi nhận: Thế nào là bán dẫn loại
n ? Loại p ?. Hạt tải điện trong chất
bán dẫn là electron và lỗ trống. Bản
chất dòng điện trong chất bán dẫn.
* Phát vấn:
* Hướng dẫn học sinh đọc phần II và
yêu cầu trả lời các câu hỏi. Thế nào là
bán dẫn loại n ? Loại p ?. Các loại hạt
tải điện trong chất bán dẫn ? Bản chất
dòng điện trong chất bán dẫn?

- Hạt tải điện chủ yếu trong chất bán dẫn
loại n? loại p?
SiSi Si
PSi Si
SiSi Si
Bán dẫn loại n
SiSi Si
BSi Si
SiSi Si
Bán dẫn loại p
Hoạt động của HS
Hoạt động của GV

Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết:
•

Si
Xét tinh thể Silic đơn ngun tử
Xét tinh thể Silic đơn ngun tử

Mạng tinh thể Silic
Mạng tinh thể Silic
•

Si Si
Si Si
Si
Si
Si Si Si

Xét một bán dẫn silic (Si).
-
Ở nhiệt độ thấp: các liên kết trong mạng tinh thể silic
đều rất bền vững, trong bán dẫn không có hạt mang điện
tự do và bán dẫn không dẫn điện.

•

Si Si
Si Si
Si
Si
Si Si Si

•

Si Si
Si Si
Si
Si
Si Si Si

Electron và lỗ trống:
•
- Ở nhiệt độ tương đối cao một số liên kết bò phá vỡ,
electron được giải phóng và trở thành electron d n ẫ
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 d n cũng tăng lên và số lỗ ẫ
trống cũng tăng lên.

- Lỗ trống bên trong mạng tinh thể có thể di chuyển từ
chỗ này đến chỗ khác, giống như sự di chuyển của
một điện tích dương.
•
- Nhiệt độ càng cao thì số electron và lỗ trống càng
nhiều, vì vậy độ dẫn điện của bán dẫn tăng theo nhiệt
độ.Với bán dẫn tinh khiết độ dẫn điện thường là nhỏ.

Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết:
- Khi có điện trường đặt vào tinh thể bán dẫn:
electron chuyển động ngược chiều điện trường, còn lỗ
trống chuyển động theo chiều điện trường, trong bán
dẫn xuất hiện dòng điện.
- Khi chưa có tác dụng của điện trường: các electron
d n chuyển động h ån độn trong mạng tinh thể. ẫ ỗ
Kết luận: Dòng điện trong chất bán dẫn là dòng chuyển
dời có hướng đồng thời của các electron d n ng c ẫ ượ
chi u đi n tr ng và lỗ trống theo chi u điện trường. ề ệ ươ ề

Sự dẫn điện của bán dẫn có tạp chất
Tạp chất cho (đơno) và tạp chất nhận(axepto)
SiSi Si
PSi Si
SiSi Si
Bán dẫn loại n
SiSi Si
BSi Si
SiSi Si
Bán dẫn loại p

2.Sự dẫn điện của bán dẫn có tạp chất:
Để tăng độ dẫn điện người ta pha thêm tạp chất vào bán dẫn.
•
Tuỳ theo loại tạp chất pha vào bán dẫn tinh khiết mà
các bán dẫn được chia làm hai loại:
-bán dẫn loại n (bán dẫn điện tử): t p ạ
ch t cho-đono ấ
-bán dẫn loại p. (bán dẫn lỗ trống): tạp chất nhận-
axepto
SiSi Si
PSi Si
SiSi Si
Bán dẫn loại n
SiSi Si
BSi Si
SiSi Si
Bán dẫn loại p


Bán dẫn loại n
NEGATIVE
SiSi Si
PSi Si
SiSi Si
Bán dẫn loại n

a) Bán dẫn điện tử hay bán dẫn loại n:
- Xét một bán dẫn silic có pha tạp chất asen (P,As) hoá trò
V.
- Trong trường hợp này tạp chất As làm cho số electron tự

do trong bán dẫn tăng lên rất nhiều.
Độ dẫn điện của bán dẫn có tạp chất lớn hơn độ dẫn điện
của bán dẫn tinh khiết hàng vạn lần.
•
Trong bán dẫn loại n hạt mang điện cơ bản là electron
, hạt mang điện không cơ bản là lỗ trống

Positive
P
Bán dẫn loại P
SiSi Si
BSi Si
SiSi Si
Bán dẫn loại p

Bán dẫn lỗ trống hay bán dẫn loại p:
•
Xét một bán dẫn silic có pha một ít tạp chất Bo (B) hoá
trò III.
•
Trong trường hợp này tạp chất Bo làm cho số lỗ trống
ở trong bán dẫn tăng lên rất nhiều.
Trong bán dẫn loại p hạt mang điện cơ bản là lỗ trống ,
hạt mang điện không cơ bản là electron

- Bản chất của dòng điện trong bán dẫn tinh khiết là
ødòng chuyển dời có hướng đồng thời của các electron
d n và lỗ trống dưới tác dụng của điện trường.ẫ
-Khi pha tạp chất vào bán dẫn tinh khiết ta sẽ được bán
dẫn loại n hoặc bán dẫn loại p.

- Trong bán dẫn loại n hạt mang điện cơ bản là electron.
- Trong bán dẫn loại p hạt mang điện cơ bản là lỗ trống.
Cũng cố

Hoạt động 3: Tìm hiểu về lớp chuyển tiếp p - n.
* Đọc SGK phần III
* Trả lời câu hỏi
* Ghi nhận các vấn đề:
- Lớp chuyển tiếp p-n và dòng điện
qua lớp p-n.
* Phát vấn:
•
Hướng dẫn học sinh đọc phần III và
yêu cầu trả lời các câu hỏi.
•
Định hướng cho HS tìm hiểu về lớp
nghèo, dòng điện chạy qua lớp nghèo và
hiện tượng phun hạt tải điện.
-
+
-
+
- +
p n
Hoạt động của HS
Hoạt động của GV
III. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC