Bài giảng Nhập môn điện tử: Chương 3 - ĐH Công nghệ Thông tin

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

<b>Chương 3: Điốt </b> 1

<b> Ch</b>

<b>ươ</b>

<b>ng 3 </b>

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

<b>Chương 3: Điốt </b> 2
<b>I – Chất bán dẫn</b>

<b>I.1 Phân loại vật liệu: </b>

<b>I.1.1 Các mức năng lượng </b>

Trong từng nguyên tử năng lượng được phân bố thành các mức không
liên tục.

Mỗi mức năng lượng được lấp đầy với một số electron nhất định
Mức năng lượng thấp nhất được lấp đầy trước.

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

<b>Chương 3: Điốt </b> 3
<b>I – Chất bán dẫn</b>

<b>I.1 Phân loại vật liệu: </b>

<b>I.1.1 Các mức năng lượng </b>

Khi các nguyên tử liên kết với nhau tạo thành
mạng tinh thể các mức năng lượng được phân bố
thành các vùng năng lượng do khoảng cách rất
nhỏ giữa các ion.

<i>Vùng dẫn: </i> vùng năng lượng thấp nhất mà
electron khơng gắn chặt vào ngun tử.

<i>Vùng hố trị: </i> vùng năng lượng cao nhất mà
electron còn gắn chặt vào nguyên tử

Vùng dẫn

</div>
<span class='text_page_counter'>(4)</span><div class='page_container' data-page=4>

<b>Chương 3: Điốt </b> 4
<b>I – Chất bán dẫn</b>

<b>I.1.2 Phân loại vật liệu: </b>

Các loại vật liệu được phân thành 3 loại vật liệu dựa vào khoảng cách năng
lượng (𝐸_𝑔𝑎𝑝) giữa vùng dẫn và vùng hoá trị

Chất dẫn điện
(Kim loại)

Chất Bán dẫn
( T=0K)

Chất Bán dẫn
( T>0K)

Chất cách điện

Vùng dẫn

Vùng dẫn
(trống)

Vùng dẫn
(trống)

Vùng hoá trị

(lấp đầy) Vùng hoá trị _{(lấp đầy)}

Vùng dẫn

𝐸_𝑔 _𝐸

𝑔 𝐸𝑔

Vùng hoá trị

Vùng hoá trị
(lấp đầy)

𝐸_𝑔0eV 0 < 𝐸_𝑔2eV _𝐸

</div>
<span class='text_page_counter'>(5)</span><div class='page_container' data-page=5>

<b>Chương 3: Điốt </b> 5
<b>I.2 Chất bán dẫn </b>

<b>I.2.1 Chất bán dẫn thuần </b>

<b> </b> _{Chất bán dẫn là những chất có đặc điểm trung gian giữa chất dẫn điện}

</div>
<span class='text_page_counter'>(6)</span><div class='page_container' data-page=6>

<b>Chương 3: Điốt </b> 6

Si và Ge đều có hố trị 4, tức là lớp ngồi cùng có 4 điện tử, ở dạng tinh thể
các nguyên tử Si (Ge) liên kết với nhau theo liên kết cộng hố trị như hình
dưới.

<b>I.2 Chất bán dẫn </b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(7)</span><div class='page_container' data-page=7>

<b>Chương 3: Điốt </b> 7
<b>I.2 Chất bán dẫn </b>

<b>I.2.1 Chất bán dẫn thuần </b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(8)</span><div class='page_container' data-page=8>

<b>Chương 3: Điốt </b> 8
<b>I.2 Chất bán dẫn </b>

<b>I.2.1 Chất bán dẫn thuần </b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(9)</span><div class='page_container' data-page=9>

<b>Chương 3: Điốt </b> 9
<b>I.2 Chất bán dẫn </b>

<b>I.2.1 Chất bán dẫn thuần </b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(10)</span><div class='page_container' data-page=10>

<b>Chương 3: Điốt </b> 10
<b>I.2.2 - Chất bán dẫn loại n </b>

Khi ta pha một lượng nhỏ chất
có hố trị 5 (như Sb) vào chất bán
dẫn (như Si) thì một nguyên tử Sb
liên kết với 4 nguyên tử Si theo
liên kết cộng hố trị, ngun tử Sb

chỉ có 4 điện tử tham gia liên kết
và còn dư một điện tử và điện tử
này trở thành điện tử tự do

</div>
<span class='text_page_counter'>(11)</span><div class='page_container' data-page=11>

<b>Chương 3: Điốt </b> 11

Khi ta pha thêm một lượng
nhỏ chất có hố trị 3 như B vào
chất bán dẫn Si thì 1 nguyên tử
B sẽ liên kết với 4 nguyên tử Si
theo liên kết cộng hoá trị và liên
kết bị thiếu một điện tử. Vị trí
thiếu này trở thành lỗ trống.

->Chất bán dẫn loại này gọi là

<b>bán dẫn loại p, hạt tải đa số là </b>
<b>lỗ trống. </b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(12)</span><div class='page_container' data-page=12>

<b>Chương 3: Điốt </b> 12

</div>
<span class='text_page_counter'>(13)</span><div class='page_container' data-page=13>

<b>Chương 3: Điốt </b> 13

Nếu ghép hai chất bán dẫn p và n với nhau ta được một tiếp xúc p-n có đặc
điểm:

+ Do chênh lệch nồng độ, các điện tử trong bán dẫn n khuyếch tán sang vùng
bán dẫn p và đồng thời các lỗ trống khuếch tán từ p sang n.

+ Tại vùng tiếp xúc diễn ra sụ kết hợp giữa điện tử và lỗ trống.

</div>
<span class='text_page_counter'>(14)</span><div class='page_container' data-page=14>

<b>Chương 3: Điốt </b> 14
<b>I.3 Tiếp xúc p-n </b>

Vùng nghèo

n- type p- type

+ Vùng tiếp xúc thiếu hạt dẫn trở thành vùng nghèo

+ Tại vùng tiếp xúc bán dẫn p chỉ còn ion âm (acceptor), bán dẫn n
hầu như chỉ cịn ion dương (donor)

=> Hình thành hiệu điện thế tiếp xúc.

</div>
<span class='text_page_counter'>(15)</span><div class='page_container' data-page=15>

<b>Chương 3: Điốt </b> 15
<b>II. Diode bán dẫn. </b>

Thiết bị được cấu tạo từ hai lớp bán dẫn p và bán dẫn n đặt tiếp xúc nhau tạo
thành một tiếp xúc p-n được gọi là diode.

</div>
<span class='text_page_counter'>(16)</span><div class='page_container' data-page=16>

<b>Chương 3: Điốt </b> 16

- Cung cấp điện áp dương (+) vào Anôt (vùng bán dẫn P) và điện áp
âm (-) vào Katôt (vùng bán dẫn n).

- Dưới tác dụng tương tác của điện áp, miền nghèo thu hẹp .

- Khi điện áp chênh lệch giữ hai cực đạt 0,7V (với Diode loại Si) hoặc
0,3V (với Diode loại Ge) thì diện tích miền cách điện giảm bằng không

 Diode bắt đầu dẫn điện.

</div>
<span class='text_page_counter'>(17)</span><div class='page_container' data-page=17>

<b>Chương 3: Điốt </b> 17

Nếu tiếp tục tăng điện áp nguồn thì dịng qua Diode tăng nhanh
nhưng chênh lệch điện áp giữa hai cực của Diode không tăng (vẫn
giữ ở mức 0,7V )

</div>
<span class='text_page_counter'>(18)</span><div class='page_container' data-page=18>

<b>Chương 3: Điốt </b> 18

Khi phân cực ngược cho Diode:

+ Cấp nguồn (+) vào Katôt (bán dẫn n), nguồn (-) vào Anôt (bán dẫn p)
+ Dưới sự tương tác của điện áp ngược, miền nghèo càng rộng ra và ngăn
cản dòng điện đi qua mối tiếp giáp.

</div>
<span class='text_page_counter'>(19)</span><div class='page_container' data-page=19>

<b>Chương 3: Điốt </b> 19
<b>II.2. Phân cực ngược cho Diode. </b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(20)</span><div class='page_container' data-page=20>

<b>Chương 3: Điốt </b> 20

Khi điện áp phân cực ngược đủ lớn đạt được giá trị điện áp đánh
thủng (U_BR), dòng I tăng đột ngột nhưng điện áp U không tăng. Khi đó
tiếp giáp p-n bị đánh thủng và diode mất tính chất van. Có hai hiện tượng
đánh thủng chính: Đánh thủng vì nhiệt và đánh thủng vì điện.

</div>

<!--links-->