Bài giảng giảng dạy môn Vật lý 11 - Bài 23: Dòng điện trong chất bán dẫn

Bài 23: Dòng điện trong chất bán dẫnI. Tính chất điện của bán dẫnBán dẫn thường được làm bằng SilicCó ρ nhỏ hơn ρ kim loại và lớn hơn ρchất điện môi ○ Khi nhiệt độ tăng, ρ kim loại tăng nhưng ρchất bán dẫn giảm ○ Khi nhiệt độ tăng, ρ chất điện môi giảm nhưng ρchất bán dẫn tăng→ Dùng làm linh kiện điện tửTOρBán dẫn tinh khiếtKim loạiII. Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiếtNếu trong mạng tinh thể của bán dẫn chỉ có nguyên tố Silic thì nó là Bán dẫn tinh khiếtNguyên tử SilicSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSự phát sinhSự tái hợpLỗ trốngcó thểdịch chuyểnDòng điện trong chất bán dẫnSiSiSiSiSiSiSiSiSiESiSiSiSiSiSiSiSiSiEDòng điện trong bán dẫn làdòng chuyển dời có hướng của:- Các electron chuyển động ngược chiều điện trường- Các lỗ trống chuyển động cùng chiều điện trường Lưu ý: Ở bán dẫn tinh khiết, số electron và số lỗ trống bằng nhau Độ dẫn điện của bán dẫn tinh khiết tăng khi nhiệt độ tăng▼ Ở nhiệt độ bình thường, bán dẫn tinh khiếtdẫn điện kém, vì sao ?Do có rất ít electron tự do và lỗ trống được tạo ra !III. Sự dẫn điện của bán dẫn có tạp chất	Một bán dẫn có hàng triệu, hàng tỉ phân tử→ Chỉ cần 1 lượng nhỏ tạp chất,độ dẫn điện của bán dẫn có thểtăng hoặc giảm hàng vạn, hàng triệu lần.→ Ngoài sự dẫn điện riêng,còn có sự dẫn điện do tạp chất .Bán dẫn loại pBán dẫn loại nBán dẫn loại nGiả sử trong mạng tinh thể Si có lẫn 1 nguyên tử PNguyên tử Phốt-phoPSiSiSiSiP+SiSiSiSi→ Dư 1 electron→ Số electron sẽ nhiều hơn số lỗ trống→ Electron là hạt tải điện cơ bản trong bán dẫn loại nBán dẫn loại pGiả sử trong mạng tinh thể Si có lẫn 1 nguyên tử BNguyên tử BoBSiSiSiSiB-SiSiSiSi→ Thiếu 1 electron→ Số electron sẽ ít hơn số lỗ trống→ Lỗ trống là hạt tải điện cơ bản trong bán dẫn loại pTùy theo cách chọn loại tạp chất và nồng độ tạp chất, người ta có thể tạo ra bán dẫnthuộc loại mong muốn và có tính dẫn điện mong muốn.→ Bán dẫn có rất nhiều ứng dụngÊ! Vậy nếu ghép 2 loại bán dẫn loại p và n lại với nhau thì sao ta ?IV. Lớp chuyển tiếp p-npn+++++-----Số lỗ trống nhiều hơn số electronSố electron nhiều hơn số lỗ trốngCó sự khuếch tánEtKhông có các hạt tải điện→ Điện trở ở mặt phân cách rất lớnSự hình thànhDòng điện qua lớp chuyển tiếp p - nMắc lớp chuyển tiếp vào nguồn điện :Theo chiều thuậnTheo chiều ngượcTheo chiều thuậnpn+-+++++-----EtEnIthI ( cường độ dòng điện ) lớnCác hạt tải điện sẽ đi qua phân lớp p - nPhun lỗ trống vàobán dẫn loại nPhun electron vàobán dẫn loại pKhi U tăng, I tăng theoTheo chiều ngượcpn+-+++++-----EtEnIngKhi U tăng, I hầu như không đổiTa thấy: Khi mắc theo chiều thuận :	Cường độ dòng điện qua lớp chuyển tiếp lớnKhi mắc theo chiều ngược :	Cường độ dòng điện qua lớp chuyển tiếp rất nhỏNhận xét → Lớp chuyển tiếp p – n dẫn điện tốt theo 1 chiều ( chiều p → n)→ Lớp chuyển tiếp p – n có tính chất chỉnh lưuĐặc tuyến Vôn – Ampe của lớp chuyển tiếp p - nKhi mắc thuận chiều : U tăng thì I tăng theoKhi mắc ngược chiều : U tăng, I hầu như không đổi