Giáo án bài 17: Dòng điện trong chất bán dẫn - Vật lý 11 - GV.T.Đ.Lý

GIÁO ÁN VẬT LÝ 11
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN
I. MỤC TIÊU:
+ Biết được chất bán dẫn; Nêu những đặc điểm của chất bán dẫn.
+ Nắm được bản chất của dòng điện trong chất bán dẫn.
+ Hiểu được bán dẫn loại n và bán dẫn.
+ Lớp chuyển tiếp p-n là gì ?
+ Hiểu được cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của Tranzito n-p-n; p-n-p.
II. CHUẨN BỊ:
1. Giáo viên:

+ Chuẩn bị hình 17.1 và bảng 17.1 sgk ra giấy to.

+ Chuẫn bị một số linh kiện bán dẫn thường dùng như điơt bán dẫn,
tranzito, LED, … Nếu có linh kiện hỏng thì bóc vỏ ra để chỉ cho học sinh xem
miếng bán dẫn ở linh kiện ấy.
2. Học sinh: Ôn tập các kiến thức quan trọng chính:
+ Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại.
+ Vài thơng số quan trọng của kim loại như điện trở suất, hệ số nhiệt điện trở,
mật độ electron tự do.
III. TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC
Hoạt động của giáo
viên

Hoạt động của học
sinh

Hoạt động 1 (5 phút) : Kiểm tra bài cũ
Nêu các đại lượng đặc
trưng cho tính dẫn diện
của mơi trường chân

khơng. Bản chất dòng

Nội dung cơ bản


điện trong chân khơng.
Hoạt động 2 (10 phút) : Tìm hiểu chất bán dẫn và tính chất.
I. Chất bán dẫn và tính chất
Yêu cầu học sinh cho
Cho biết tại sao có Chất bán dẫn là chất có điện
biết tại sao gọi là chất những chất được gọi là trở suất nằm trong khoảng
bán dẫn.
bán dẫn.
trung gian giữa kim loại và
chất điện môi.
Giới thiệu một số bán Ghi nhận các vật liệu
dẫn thơng dụng.
bán dẫn thơng dụng,
điển hình.
Giới thiệu các đặc
điểm của bán dẫn tinh
Ghi nhận các đặc
khiết và bán dẫn có pha điểm của bán dẫn tinh
tạp chất..
khiết và bán dẫn có pha
tạp chất.

Nhóm vật liệu bán dẫn tiêu
biểu là gecmani và silic.
+ Ở nhiệt độ thấp, điện trở

suất của chất bán dẫn siêu tinh
khiết rất lớn. Khi nhiệt độ
tăng, điện trở suất giảm
nhanh, hệ số nhiệt điện trở có
giá trị âm.
+ Điện trở suất của chất bán
dẫn giảm rất mạnh khi pha
một ít tạp chất.
+ Điện trở của bán dẫn giảm
đáng kể khi bị chiếu sáng hoặc
bị tác dụng của các tác nhân
ion hóa khác.

Hoạt động 3 (15 phút) : Tìm hiểu hạt tải điện trong chất bán dẫn, bán dẫn loại n
và bán dẫn loại p.
II. Hạt tải điện trong chất
bán dẫn, bán dẫn loại n và
bán dẫn loại p
Giới thiệu bán dẫn
loại n và bán dẫn loại p.

1. Bán dẫn loại n và bán dẫn
Ghi nhận hai loại bán loại p


Yêu cầu học sinh thử dẫn.
nêu cách nhận biết loại
bán dẫn.
Nêu cách nhận biết
Giới thiệu sự hình

loại bán dẫn.
thành electron dẫn và
lỗ trống trong bán dẫn
tinh khiết.
Ghi nhận sự hình
Yêu cầu học sinh nêu thành electron dẫn và lỗ
bản chất dòng điện trống trong bán dẫn
trong bán dẫn tinh tinh khiết.
khiết.
Nêu bản chất dòng
điện trong bán dẫn tinh
khiết.
Giới thiệu tạp chất
cho và sự hình thành
bán dẫn loại n.

Bán dẫn có hạt tải điện âm
gọi là bán dẫn loại n. Bán dẫn
có hạt tải điện dương gọi là
bán dẫn loại p.
2. Electron và lỗ trống
Chất bán dẫn có hai loại hạt
tải điện là electron và lỗ trống.
Dòng điện trong bán dẫn là
dòng các electron dẫn chuyển
động ngược chiều điện trường
và dòng các lỗ trống chuyển
động cùng chiều điện trường.
3. Tạp chất cho (đôno) và tạp
chất nhận (axepto)

+ Khi pha tạp chất là những
nguyên tố có năm electron hóa
Ghi nhận khái niệm.
trị vào trong tinh thể silic thì
Yêu cầu học sinh giải
mỗi nguyên tử tạp chất này
thích sự tạo nên
cho tinh thể một electron dẫn.
electron dẫn của bán
Ta gọi chúng là tạp chất cho
dẫn loại n.
Giải thích sự tạo nên hay đơno. Bán dẫn có pha
electron dẫn của bán đơno là bán dẫn loại n, hạt tải
điện chủ yếu là electron.
Giới thiệu tạp chất dẫn loại n.
+ Khi pha tạp chất là những
nhận và sự hình thành
ngun tố có ba electron hóa
bán dẫn loại p.
trị vào trong tinh thể silic thì
mỗi nguyên tử tạp chasats này
Ghi nhận khái niệm.
nhận một electron liên kết và
Yêu cầu học sinh thực
sinh ra một lỗ trống, nên được
hiện C1.
gọi là tạp chất nhận hay
axepto. Bán dẫn có pha axepto

Thực hiện C1.

là bán đãn loại p, hạt tải điện
chủ yếu là các lỗ trống.

Hoạt động 4 (15 phút) : Tìm hiểu lớp chuyển tiếp p-n.
III. Lớp chuyển tiếp p-n
Giới thiệu lớp chuyển
tiếp p-n.

Ghi nhận khái niệm.

Ghi nhận khái niệm.
Giới thiệu lớp nghèo.

Giải tích tại sao ở lớp
Yêu cầu học sinh giải chuyển tiếp p-có rất ít
tích tại sao ở lớp các hạt tải điện.
chuyển tiếp p-có rất ít
các hạt tải điện.
Thực hiện C2.
Yêu cầu học sinh thực
hiện C2.

Ghi nhận khái niệm.
Giới thiệu sự dẫn điện
chủ yếu theo một chiều
của lớp chuyển tiếp pn.

Ghi nhận hiện tượng.
Giới thiệu hiện tượng
phun hạt tải điện.

Lớp chuyển tiếp p-n là chổ
tiếp xúc của miền mang tính
dẫn p và miền mang tính dẫn
n được tạo ra trên 1 tinh thể
bán dẫn.
1. Lớp nghèo
Ở lớp chuyển tiếp p-n khơng
có hoặc có rất ít các hạt tải
điện, gọi là lớp nghèo. Ở lớp
nghèo, về phía bán dẫn n có
các ion đơno tích điện dương
và về phía bán dẫn p có các
ion axepto tích điện âm. Điện
trở của lớp nghèo rất lớn.
2. Dòng điện chạy qua lớp
nghèo
Dòng diện chạy qua lớp
nghèo chủ yếu từ p sang n. Ta
gọi dòng điện qua lớp nghèo
từ p sang n là chiều thuận,
chiều từ n sang p là chiều
ngược.
3. Hiện tượng phun hạt tải
điện
Khi dòng điện đi qua lớp
chuyển tiếp p-n theo chiều

thuận, các hạt tải điện đi vào
lớp nghèo có thể đi tiếp sang
miền đối diện. Đó sự phun hạt
tải điện.
Hoạt động 5 (15 phút) : Tìm hiểu điơt bán dẫn và mạch chỉnh lưu dùng điôt bán
dẫn.
IV. Điôt bán dẫn và mạch
chỉnh lưu dùng điôt bán
dẫn.
Giới thiệu điôt bán
dẫn.
Yêu cầu học sinh nêu
công dụng của điôt bán
dẫn.

Vẽ mạch chỉnh lưu
17.7. Giới thiệu hoạt
động của mạch đó.

Ghi nhận linh kiện.

Điơt bán dẫn thực chất là
Nêu công dụng của một lớp chuyển tiếp p-n. Nó
chỉ cho dịng điện đi qua theo
điơt bán dẫn.
chiều từ p sang n. Ta nói điơt
bán dẫn có tính chỉnh lưu. Nó
được dùng để lắp mạch chỉnh

lưu, biến điện xoay chiều
Xem hình 17.7. Ghi thành dịng điện một chiều.
nhận hoạt động chỉnh
lưu của mạch.

Hoạt động 6 (20 phút) : Tìm hiểu cấu tạo và ngun lí hoạt động của tranzito
lưỡng cực n-p-n.
V. Cấu tạo và nguyên lí hoạt
động của tranzito lưỡng cực
n-p-n
1. Hiệu ứng tranzito
Vẽ hình 17.8.

Vẽ hình.

Xét một tinh thể bán dẫn trên
Giới thiệu các cực và
Ghi nhận các cực và đó có tạo ra một miền p, và
điện thế đặt vào các điện thế đặt vào các hai miền n1 và n2. Mật độ
electron trong miền n2 rất lớn
cực.
cực.
so với mật độ lỗ trống trong
miền p. Trên các miền này có


Trình bày phương án
và đưa ra các tình
huống để đi đến khái
niệm về hiệu ứng

tranzito.

hàn các điện cực C, B, E. Điện
thế ở các cực E, B, C giữ ở
Theo dõi, phân tích để
các giá trị VE = 0, VB vừa đủ
hiểu được khái niệm.
để lớp chuyển tiếp p-n2 phân
cực thuận, VC có giá trị tương
đối lớn (cở 10V).
+ Giã sử miền p rất dày, n 1
cách xa n2

Phân tích sự phân cực
Lớp chuyển tiếp n1-p phân
của các lớp.
cực ngược, điện trở RCB giữa
Yêu cầu học sinh
C và B rất lớn.
phân tích sự phân cực
của các lớp.
Lớp chuyển tiếp p-n2 phân
cực thuận nhưng vì miền p rất
Ghi nhận về điện trở dày nên các electron từ n2
RCB trong trường hợp khơng tới được lớp chuyển
này.
tiếp p-n1, do đó khơng ảnh
Kết luận về điện trở
hưởng tới RCB.
RCB khi đó.

Phân tích sự phân cực + Giã sử miền p rất mỏng, n 1
rất gần n2
của các lớp.
Ghi nhận về điện trở Đại bộ phận dòng electron từ
Yêu cầu học sinh
RCB trong trường hợp n2 phun sang p có thể tới lớp
phân tích sự phân cực
chuyển tiếp n1-p, rồi tiếp tục
này.
của các lớp.
chạy sang n1 đến cực C làm
Ghi nhận khái niệm.
cho điện trở RCB giảm đáng
Kết luận về điện trở
kể.
RCB khi đó.

Giới thiệu hiệu ứng
tranzito.

Ghi nhận khái niệm.

Hiện tượng dòng điện chạy
từ B sang E làm thay đổi điện
trở RCB gọi là hiệu ứng
tranzito.
Vì đại bộ phận electron từ n 2
phun vào p không chạy về B

Giới thiệu khả năng
khuếch đại tín hiệu
điện nhờ hiệu ứng
tranzito.

mà chạy tới cực C, nên ta có
IB << IE và IC  IE. Dòng IB
nhỏ sinh ra dòng IC lớn, chứng
tỏ có sự khuếch đại dịng điện.
Ghi nhận khái niệm.

2. Tranzito lưỡng cực n-p-n

Vẽ hình.

Giới thiệu tranzito.

Tinh thể bán dẫn được pha
tạp để tạo ra một miền p rất
Nhận biết các cực của
mỏng kẹp giữa hai miền n1 và
tranzito.
n2 gọi là tranzito lưỡng cực np-n.
Thực hiện C3.

Tranzito có ba cực:
Ghi nhận các ứng dụng
Vẽ kí hiệu tranzito ncủa tranzito.
p-n.
+ Cực góp hay là cơlectơ (C).

Giới thiệu các cực của
tranzito.
Hướng dẫn học sinh
thực hiện C3. Giới
thiệu ứng dụng của
tranzito.

+ Cực đáy hay cực gốc, hoặc
bazơ (B).
+ Cực phát hay Emitơ (E).
Ứng dụng phổ biến của
tranzito là để lắp mạch khuếch
đại và khóa điện tử.

Hoạt động 7 (10 phút) : Củng cố, giao nhiệm vụ về nhà.
Cho học sinh tóm tắt
Tóm tắt những kiến
những kiến thức cơ bản thức cơ bản.
đã học trong bài.
Yêu cầu học sinh về
Ghi các bài tập về
nhàthực hiện các câu
nhà.
hỏi làm các bài tập
trang 6, 7 sgk.
IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY