Bài giảng Vật lí 11 - Bài 17: Dòng điện trong chất bán dẫn

Nội dung text: Bài giảng Vật lí 11 - Bài 17: Dòng điện trong chất bán dẫn

1. • Dòng điện trong các môi trường: Trong Trong Trongchất chân chấtđiện không phânkhí Trong kim loại
2. Bài 17: Dòng điện trong chất bán dẫn
3. 1. Khái niệm chất bán dẫn Chất bán dẫn là chất có độ dẫn điện ở mức trung gian giữa chất dẫn điện và chất cách điện. Ví dụ: Chất bán dẫn như: Genami (Ge), Silic (Si),
4. 2.Phân loại chất bán dẫn Chất bán dẫn tinh khiết (bán dẫn đơn chất): Si, Ge, Bán dẫn Chất bán dẫn có tạp chất: GaAs, CdTe, ZnS, nhiều oxit, sunfua, selenua, telurua, và một số chất polime.
5. 3. Tính chất 1020 ρ(Kim loại)<ρ(Bán dẫn)<ρ(Điện môi) 1015 Điện 1010 môi 105 100 Bán dẫn 5 10- Kim 10-10 loại
6. 3. Tính chất Chất bán dẫn ở nhiệt độ ρ thường không có các hạt Điện trở tảicủađiện bántự do .dẫn giảm đáng kể khi Ởbị nhiệtchiếu độ sáng Bán dẫn hoặc bị tác dụngthấp, củaρ bán các tác nhân iondẫn hóa lớnkhác → Khi Dẫnnhiệt độ điệntăng kémcao, Kim loạichất bán dẫn hình thành các loạiỞ nhiệthạt tải điệnđộ tự Điện trởdo .suấtDo đó, sốcủahạt tải chấtđiện O T bán dẫntự dogiảmcao,tăng đột ρrấtngộtbán .mạnh Biểu đồ thể hiện sự phụ dẫn nhỏ → thuộc của điện trởkhi suất pha một ít tạp chất vào nhiệt độ Dẫn điện tốt
7. 1. Dòng điện trong chất bán dẫn tinh khiết Si Si Si Ở nhiệt độ thấp, Si các electron hóa trị Si Si Si Si Si gắn bó chặt chẽ vớiSi các SinguyênSi tử Nguyên tửở Sinút có mạng. 4 electron hóa trị 2 nguyên tử Si -> Không có và cặp elctron chung electron tự do
8. Khi nhiệt độ tăng cao (Bị kích thích) Electron tự do (-) Lỗ Si trống Si Si Sự phát sinh các Lỗ trống electr (+) on Sựcặpphát electronsinh các – Si Si lỗ trốngcặp electron – lỗ trống
9. 1. Dòng điện trong chất bán dẫn tinh khiết Chú giải - Si Si Si Electr on Si Si Si Si Si Si
10. 1. Dòng điện trong chất bán dẫn tinh khiết E Chú giải - Si Si Si Electron Si Si Si Si Si Si
11. 1. Dòng điện trong chất bán dẫn tinh khiết Khi có điện trường đặt vào chất bán dẫn Dòng điện trong bán dẫn là dòng chuyển động có hướng của các electron và lỗ trống: + Electron chuyển động ngược chiều điện trường + Lỗ trống chuyển động cùng chiều điện trường => Tạo ra dòng điện trong chất bán dẫn
12. 2. Dòng điện trong chất bán dẫn chứa tạp chất Bán dẫna. Bán có tạp dẫn chất loại được n chia làm 2 loại: Thí nghiệm: Pha vào tinh thể Silic 1 lượng rất nhỏ các nguyên tử Photpho P Si Si Electron• Bán dẫn như vậy được dư thừagọi là bán dẫnNguyên electron tử P gồm 5e dễ dànghayP bán dẫnlớp loại ngoài n. cùng tách ra Si Si Si khỏi nguyên tử
13. 2. Dòng điện trong chất bán dẫn chứa tạp chất b. Bán dẫn loại p • Như vậy, tạp chất Bo pha vào bán Một electron ởThí liên nghiệmkếtdẫn Sillic: Pha đã và tạoo tinh thêm thể lỗSilic trống, 1 làm gầnlượngđócho córất nhsốỏ lỗc átrốngc nguyên nhiều tử hơnBo. số electron thể chuyểndẫn. B Si Si đến lấp đầy Lỗ trống tạo nên liên kếtSi B trống này và Nguyêndo nguyên tử B gồmtử 3Bo e hóa trị B thiếu một tạo thành Si Si Si một lỗ trống electron liên kết Bán dẫn như vậy được gọi là bán mới. dẫn lỗ trống hay bán vớidẫn mộtloại nguyênp. tử Sillic lân cận.
14. • Bán dẫn n • Bán dẫn p • Là bán dẫn tạp chất • Là bán dẫn tạp chất có có hạt tải điện mang hạt tải điện mang điện điện âm. dương. • Khi pha các nguyên • Khi pha các nguyên tố tố có 5e hoá trị vào có 3e hoá trị vào mẫu mẫu Silic thì e- thứ 5 silicmỗi nguyên tử tạp của nguyên tử tạp trở sẽ lấy một e-liên kết thành e- tự do trong của nguyên tử Silic tinh thể BD, giúp nó lân cận và sinh ra một dẫn điện ngay ở nhiệt lỗ trống mang điện độ thấp. dương, giúp BD dẫn điện ngay ở nhiệt độ thấp.
15. 1. Sự hình thành lớp chuyển tiếp p-n + _ Lớp n + _ p chuyển + _ tiếp p-n + _ (lớp nghèo + _ hạt tải + _ điện, gọi + _ tắt là lớp + _ nghèo). E
16. 2. Dòng điện qua lớp chuyển tiếp p-n Lớp TH1: Upn > 0 _ + chuyển n + _ p Có sự dịch chuyển các hạt mangtiếp điệnp cơ-n bản, + _ kết quả là xuất hiện một dòng điện(lớp đángnghèo kể + _ qua khối bán dẫn từ p sang n, gọihạt là dòngtải + _ điện thuận, hiệu điện thế đặt vàođiện gọi là, gọi hiệu + _ điện thế thuận. tắt là lớp + _ nghèo). + _ E
17. 2. Dòng điện qua lớp chuyển tiếp p-n TH2: Upn xuất hiện dòng điện rất nhỏ qua khối bán dẫn từ n sang p => Dòng điện ngược, hiệu điện thế đặt vào đó gọi là hiệu điện thế ngược
18. 3. Hiện tượng phun hạt tải điện - Khi dòng điện chạy 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 -> Hiện tượng phun hạt tải điện từ miền này sang miền khác. * Đặc tuyến vôn-ampe của lớp chuyển tiếp p-n - Khi khảo sát sự biến thiên của I theo U thu được đường đặc tuyến vôn- ampe của lớp chuyển tiếp p-n như sau:
19. - Điôt bán dẫn à một lớp chuyển tiếp p-n - Kí hiệu của điôt và đặc tuyến vôn-ampe của điôt: - Ứng dụng: lắp mạch chỉnh lưu, biến dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều .
20. 1) Ứng dụng của bán dẫn tinh khiết - Độ dẫn điện của bán dẫn tinh khiết tăng khi nhiệt độ tăng => Ứng dụng: Làm nhiệt điện trở
21. 2.Ứng dụng của chất bán dẫn loại p và n • Điốt được dùng làm các công tắc điện tử, đóng ngắt bằng điều khiển mức điện áp. • Vì điốt có đặc tính chỉ dẫn điện theo một chiều từ a-nốt đến ca-tốt khi phân cực thuận nên điốt được dùng để chỉnh lưu dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều. ➔ Vì vậy điốt được ứng dụng rộng rãi trong kỹ thuật điện và điện tử.
22.  Ưu điểm của các dụng cụ bán dẫn là kích thước nhỏ, tiết kiệm được năng lượng, chỉ cần nguồn có hiệu điện thế thấp, bền vững về mặt cơ học, thời gian sử dụng được dài, .  Một số loại dụng cụ bán dẫn thường được sử dụng: _ Điốt bán dẫn _ Trandito hay còn gọi là triot bán dẫn. _ Nhiệt điện trở bán dẫn (rêdisto) _ Quang điện trở bán dẫn (phôtôrêdistô) _ Vi mạch điện tử
23. Hệ thống báo cháy có sử dụng redisto
24. Điôt phát quang led Hình dáng cua Điôt zener