Lý thuyết bán dẫn - Vật liệu bán dẫn và mối nối P - N

<span class='text_page_counter'>(1)</span><div class='page_container' data-page=1>

<i>Ph n II: Lý Thuy t Bán D nầ</i> <i>ế</i> <i>ẫ</i> <i>C4: Lý Thuy t Bán D nế</i> <i>ẫ</i>

<b>BÀI 4: V T LI U BÁN D N VÀ M I N I P – N.</b>

<b>Ậ</b>

<b>Ễ</b>

<b>Ẫ</b>

<b>Ố</b>

<b>Ố</b>

Đ có nh ng hi u bi t c b n v ch t bán d n, c n bi t m t s ki n th c v lý thuy tể ữ ể ế ơ ả ề ấ ẫ ầ ế ộ ố ế ứ ề ế

nguyên t và c u trúc c a v t ch t. Trong chử ấ ủ ậ ấ ương này chúng ta s h c v nh ng v t li u bánẽ ọ ề ữ ậ ệ

d n c b n đẫ ơ ả ược s d ng đ ch t o diode, transistor và các linh ki n bán d n khác mà taử ụ ể ế ạ ệ ẫ

được h c trong nh ng chọ ữ ương ti p theo. Chúng ta s có m t s khái ni m quan tr ng v lýế ẽ ộ ố ệ ọ ề

thuy t l p ti p xúc P – N, nó c n thi t đ hi u các ho t đ ng c a các linh ki n bán d n.ế ớ ế ầ ế ể ể ạ ộ ủ ệ ẫ

Diode r t quan tr ng trong nh ng ng d ng. M t ng d ng mà không th thi u diode làấ ọ ữ ứ ụ ộ ứ ụ ể ế

ngu n ch nh l u. Đ c đi m c b n c a diode là cho phép dòng đi n đi qua ch m t chi u đồ ỉ ư ặ ể ơ ả ủ ệ ỉ ộ ề ể

chuy n đ i AC ể ổ  DC.

<b>Nguyên t Silicon và Germanium (Si và Ge).ử</b>

Hai lo i ch t bán d n đang đạ ấ ẫ ượ ử ục s d ng m t cách r ng rãi là Si và Ge, c hai nguyên tộ ộ ả ử

Si và Ge đ u có 4 ề e-_{hóa tr , trong đó Si có 14 proton và Ge có 32 proton trong h t nhân.}_ị _ạ

Khi các nguyên t Si k t h p l i thành phân t đ hình thành nên ch t r n, chúng t s pử ế ợ ạ ử ể ấ ắ ự ắ

x p thành m t c u trúc c đ nh g i là tinh th . Nh ng nguyên t trong m ng tinh th liên k tế ộ ấ ố ị ọ ể ữ ử ạ ể ế

v i nhau b ng liên k t đ ng (c ng) hóa tr , nó đớ ằ ế ồ ộ ị ượ ạc t o thành b i s k t h p c a các eở ự ế ợ ủ -_{hóa tr}_ị
c a các ngun t .ủ ử

Trong hình bên dưới, ta th y m i nguyên t Si k t h p v i 4 nguyên t Si k t c n. Đấ ỗ ử ế ợ ớ ử ế ậ ể

nguyên t có th có 8 eử ể -_{l p ngồi cùng thì m t nguyên t Si v i 4 e}_{ở ớ} _ộ _ử _ớ -_{hóa tr dùng chung 1 e}_ị -
v i 4 nguyên t k c n.ớ ử ế ậ

<b>I. S d n trong tinh th bán d n:</b>

<b>ự ẫ</b>

<b>ể</b>

<b>ẫ</b>

28

Biến áp Chỉnh lưu Filter Ổn áp

AC DC

Sơ đồ khối bộ nguồn chỉnh lưu

+14

Nhân

Lớp ngoài cùng
Cấu tạo nguyên tử của Si

-Si

Si Si Si

Si

</div>
<span class='text_page_counter'>(2)</span><div class='page_container' data-page=2>

<i>-Ph n II: Lý Thuy t Bán D nầ</i> <i>ế</i> <i>ẫ</i> <i>C4: Lý Thuy t Bán D nế</i> <i>ẫ</i>

Nh ng eữ -_{trong nguyên t ch t n t i trong nh ng vùng có m c năng l}_ử _{ỉ ồ ạ} _ữ _ứ _ượ_{ng xác đ nh. M i}_ị _ỗ
l p xung quanh nhân tớ ương ng v i m t m c năng lứ ớ ộ ứ ượng và được phân chia b i nh ng kheở ữ

năng lượng, trong khe này s không t n t i eẽ ồ ạ -_{. Hình v vùng năng l}_ẽ _ượ_{ng c a nguyên t Si}_ủ _ử
(không k năng lể ượng bên ngoài). Đi u này ch x y ra 0ề ỉ ả ở 0_K.

Gi n đ năng lả ồ ượng

<b>H t d n eạ ẫ</b> <b>-_{và l tr ng:}_{ỗ ố}</b>

Tinh th Si t i tể ạ o_{phịng, năng l}_ượ_{ng t}o_{t khơng khí xung quanh là nguyên nhân đ các e}_ừ _ể -
trong vùng c m có đ năng lấ ủ ượng đ nh y t vùng c m sang vùng d n, tr thành eể ả ừ ấ ẫ ở -_{t do.}_ự

Khi m t eộ -_{nh y vào vùng d n, ch tr ng mà nó đ l i trong vùng c m g i là l tr ng}_ả _ẫ _{ỗ ố} _{ể ạ} _ấ _ọ _{ỗ ố}
(hole) mang đi n tích dệ ương. Do đó n u m t eế ộ -_{nh y lên vùng d n b i t}_ả _ẫ _ở o_{hay ánh sáng thì s có}_ẽ
m t l tr ng trong vùng c m độ ỗ ố ấ ược g i là c p đi n t – l tr ng. S tái h p x y ra khi eọ ặ ệ ử ỗ ố ự ợ ả -_trong
vùng d n b m t năng lẫ ị ấ ượng và k t h p v i l tr ng vùng c m.ế ợ ớ ỗ ố ở ấ

29

Năng lượng

Vùng 1
Vùng 2
Vùng cấm

Vùng dẫn e

-Lỗ trống _N_ă_{ng lượng}

to

Giản đồ năng lượng

Lỗ
trống
e

-Sơ đồ liên
kết

Năng lượng

to

Năng

lượng

Vùng 1
Vùng 2
Vùng

cấm
Vùng

dẫn

Khe năng

lượng

Khơng có e

</div>
<span class='text_page_counter'>(3)</span><div class='page_container' data-page=3>

<i>-Ph n II: Lý Thuy t Bán D nầ</i> <i>ế</i> <i>ẫ</i> <i>C4: Lý Thuy t Bán D nế</i> <i>ẫ</i>

Tóm l i, đ i v i ch t bán d n thu n tạ ố ớ ấ ẫ ầ ở o_{phòng, s đi n t t do trong vùng d n không}_{ố ệ ử ự} _ẫ
có liên k t v i h t nhân và chuy n đ ng t do, b ng v i s l tr ng trong vùng c m khi nh ngế ớ ạ ể ộ ự ằ ớ ố ỗ ố ấ ữ

e-_{đó nh y vào vùng d n.}_ả _ẫ

<b>Dòng e-_{và l tr ng:}_{ỗ ố}</b> _{đ t đi n áp lên kh i bán d n nh hình v .}_ặ _ệ _ố _ẫ _ư _ẽ

Đi n t t do s ch y v phía c c dệ ử ự ẽ ạ ề ự ương c a ngu n dủ ồ ưới tác đ ng c a đi n trộ ủ ệ ường. Sự

chuy n đ ng c a eể ộ ủ -_{t do g i là dòng electron. Còn các l tr ng s di chuy n theo h}_ự _ọ _{ỗ ố} _ẽ _ể _ướ_ng
ngượ ạ ềc l i v phía c c âm c a ngu n g i là dòng l tr ng.ự ủ ồ ọ ỗ ố

<b>Ch t bán d n, ch t d n và ch t cách đi n:ấ</b> <b>ẫ</b> <b>ấ ẫ</b> <b>ấ</b> <b>ệ</b> xét v m t năng lề ặ ượng.

T hình v ta th y r ng:ừ ẽ ấ ằ

 Đ i v i ch t cách đi n thì khe năng lố ớ ấ ệ ượng khá r ng nên r t ít eộ ấ -_{có đ năng l}_ủ _ượ_ng
đ nh y vào vùng d n.ể ả ẫ

 Đ i v i ch t d n thì vùng c m và vùng d n ch ng l p lên nhau vì th ln lnố ớ ấ ẫ ấ ẫ ồ ấ ế

có nhi u eề -_{t do trong vùng d n mà khơng c n năng l}_ự _ẫ _ầ _ượ_{ng kích thích t bên ngồi.}_ừ

 Đ i v i ch t bán d n thì khe năng lố ớ ấ ẫ ượng h p h n so v i ch t cách đi n.ẹ ơ ớ ấ ệ

<b>II. Bán d n lo i N và bán d n lo i P:</b>

<b>ẫ</b>

<b>ạ</b>

<b>ẫ</b>

<b>ạ</b>

<b>1. Bán d n lo i Nẫ</b> <b>ạ</b> :

Đ tăng n ng đ eể ồ ộ -_{trong ch t bán d n trong ch t bán d n thu n, ng}_ấ _ẫ _ấ _ẫ _ầ _ườ_{i ta pha t p ch t}_ạ _ấ
nhóm V (hóa tr 5) vào ch t bán d n thu n. Các nguyên t có 5 eị ấ ẫ ầ ử -_{l p ngoài cùng là: Arsenic}_{ở ớ}
(Ar), phosphorus (P), antimony (Sb),…

30
V

e
-Lỗ
trống
Dòng
e
-Dòng

lỗ
trống

Vùng dẫn

Vùng
cấm

Năng

lượng

Vùng dẫn
Khe năng lượng

Vùng cấm

Năng

lượng

Vùng dẫn
Khe
năng

lượn
g
Vùng cấm

Năng

</div>

<!--links-->