Lý thuyết Vật lý 11: Bài 17. Dòng điện trong chất bán dẫn | Myphamthucuc.vn
Nội dung bài viết
Lý thuyết Vật lý 11 Bài 17. Dòng điện trong chất bán dẫn
I. Chất bán dẫn và tính chất
Nhiều chất không thể xem là kim loại hoặc điện môi (tiêu biểu là gemani và silic) được gọi là chất bán dẫn hoặc gọi tắt là bán dẫn.
Tính chất:
– 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 gọi là sự dẫn điện riêng của chất bán dẫn.
– Điện trở suất của chất bán dẫn phụ thuộc mạnh vào tạp chất.
– Điện trở suất của chất bán dẫn cũng giảm đáng kể khi nó bị chiếu sáng hoặc bị tác dụng của các tác nhân ion hoá khác.
II. Hạt tải điện trong chất bán dẫn. Bán dẫn loại n và bán dẫn loại p
1. Bán dẫn loại n và bán dẫn loại p
Lấy một thỏi bán dẫn và giữ một đầu ở nhiệt độ cao, một đầu ở nhiệt độ thấp. Chuyển động nhiệt có xu hướng đẩy hạt tải điện về phía đầu lạnh, nên đầu lạnh sẽ tích điện cùng dấu với hạt tải điện.
– Thí nghiệm với mẫu silic pha tạp phôtpho (P), asen (As), hoặc antimon (Sb), chứng tỏ hạt tải điện trong đó mang điện âm gọi là loại n.
– Với mẫu silic pha tạp bo (B), nhôm (Al), hoặc gali (Ga), thí nghiệm chứng tỏ hạt tải điện mang điện dương gọi là loại p.
2. Êlectron và lỗ trống
Chất bán dẫn có hai loại hạt tải điện là êlectron và lỗ trống.
Dòng điện trong chất bán dẫn là dòng chuyển dời có hướng của các êlectron tự do và lỗ trống dưới tác dụng của điện trường.
3. Tạp chất cho (đôno) và tạp chất nhận (axepto)
Bán dẫn chứa đôno (tạp chất cho) là loại n, có mật độ êlectron rất lớn so với mật độ lỗ trống. Bán dẫn chứa axepto (tạp chất nhận) là loại p, có mật độ lỗ trống rất lớn so với mật độ êlectron.
III. Lớp chuyển tiếp p-n
Là chỗ tiếp xúc của miền mang tính dẫn p và miền mang tính dẫn n được tạo ra trên một tinh thể bán dẫn.
1. Lớp nghèo
Ở lớp chuyển tiếp p-n hình thành một lớp không có hạt tải điện gọi là lớp nghèo. Ở lớp nghèo, về phía bán dẫn n có các ion đôno 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
Nếu đặt một điện trường có chiều hướng từ bán dẫn p sang bán dẫn n thì lớp nghèo có hạt tải điện và trở nên dẫn điện. Vì vậy sẽ có dòng điện chạy qua lớp nghèo từ miền p sang miền n (chiều thuận). Khi đảo chiều điện trường ngoài, dòng điện không thể chạy từ miền n sang miền p (chiều ngược).
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 gây ra hiện tượng phun hạt tải điện từ miền này sang miền khác. Tuy nhiên, chúng không thể đi xa quá khoảng 0,1 mm.
IV. Điôt bán dẫn và mạch chỉnh lưu dùng điôt bán dẫn
Điôt bán dẫn thực chất là một lớp chuyển tiếp p–n. Vì dòng điện chủ yếu chỉ chạy qua điôt theo chiều từ p đến n, nên khi nối nó vào mạch điện xoay chiều, dòng điện cũng chỉ chạy theo một chiều. Ta nói điôt bán dẫn có tính chỉnh lưu nên được dùng để lắp mạch chỉnh lưu, biến điện xoay chiều thành một chiều.
V. TranZito lưỡng cực n-p-n. Cấu tạo và nguyên lí hoạt động
1. Hiệu ứng tranzito
Xét một tinh thể bán dẫn trên đó có tạo ra một miền p và hai miền n1 và n2 như hình vẽ. Mật độ êlectron trong miền n2 rất lớn so với mật độ lỗ trống trong miền p. Trên các miền này có hàn các điện cực C, B, E. Điện thế ở các cực E, B, C giữ ở các giá trị VE = 0, VB vừa đủ để lớp chuyển tiếp p-n2 phân cực thuận, VC có giá trị tương đối lớn (cỡ 10 V).
– Khi miền p dày: không có hiệu ứng tranzito.
– Khi miền p mỏng: có hiệu ứng tranzito.
Hiệu ứng dòng điện chạy từ B sang E làm thay đổi điện trở RCB gọi là hiệu ứng tranzito.
Hình a: Khi miền p dày: không có hiệu ứng tranzito
Hình b: Khi miền p mỏng: có hiệu ứng tranzito
2. Tranzito lưỡng cực n-p-n
Tinh thể bán dẫn được pha tạp để tạo ra một miền p rất mỏng kẹp giữa hai miền n1 và n2 đã mô tả ở trên gọi là tranzito lưỡng cực n-p-n.
Ứng dụng phổ biến nhất của tranzito là để lắp mạch khuếch đại và khoá điện tử.
Xem thêm Giải bài tập Vật lý 11: Bài 17. Dòng điện trong chất bán dẫn
Có thể bạn quan tâm
Bài viết hay nhất
Câu 10. Tại sao phải dạy học tích hợp? Chủ trương dạy học tích hợp có gì mới? Những thuận lợi, khó khăn và cách khắc phục khi thực hiện dạy học tích hợp? | Myphamthucuc.vn
Mối quan hệ biện chứng giữa cái chung và cái riêng? Vận dụng ý nghĩa phương pháp luận trong giải quyết mối quan hệ trên để phân tích mối quan hệ giữa chủ nghĩa Mác-Lênin với thực tiễn cách mạng Việt Nam? | Myphamthucuc.vn
Câu 11. Tại sao phải thực hiện dạy học phân hóa? Chủ trương dạy học phân hóa trong CT mới có gì khác CT hiện hành? Những thuận lợi và khó khăn trong việc thực hiện dạy học phân hóa hiện và cách khắc phục? | Myphamthucuc.vn
Tư tưởng Đất Nước của Nhân dân trong Đất nước của Nguyễn Khoa Điềm
Các Kiểm Tra Hạn Sử Dụng Của Kem Chống Nắng Skin Aqua Nhật Bản
Bài thơ “Ngắm trăng” được sáng tác trong hoàn cảnh nào?
Câu hỏi ôn tập bài Sau phút chia li chọn lọc chi tiết
Phân tích tâm trạng nhân vật Liên khi chờ tàu năm 2023
Giới thiệu về Ngô Gia văn phái năm 2023
Kem Dưỡng Estee Lauder Thật Giả Qua Các Dung Tích, So Sánh Và Nhận Biết Serum Advance Night Repair
Nhân vật Mị sau khi về làm dâu nhà thống lí Pá Tra trong Vợ chồng A Phủ
Phân tích bức tranh tứ bình trong bài Nhớ rừng của Thế Lữ năm 2023
Viết thư cho Cô giáo cũ nhân ngày 20/11 năm 2023
Soạn bài Vừa nhắm mắt vừa mở cửa sổ
