Giáo án Vật lý lớp 11 - Trường THPT Tăng Bạt Hổ - Tiết 37: Dòng điện trong chát bán dẫn

Ngày soạn:
Tiết 37: DÒNG ĐIỆN TRONG CHÁT BÁN DẪN
I. Mục tiêu:
 1. Kiến thức:
 + Nắm được các tính chất điện của chất bán dẫn, sự tạo thành hạt tải điện trong bán dẫn tinh khiết ở nhiệt độ tương đối cao.
 + Hiểu được bán chất dòng điện trong chất bán dẫn, hiện tượng quang dẫn là gì và ứng dụng của hiện tượng này.
 + Hiểu được thế nào là bán dẫn loại n, loại p.
 2. Kĩ năng:
 + Giải thích được cơ chế tạo thành các hạt tải điện tự do trong bán dẫn.
 + Giải thích được tác dụng của tạp chất làm thay đổi một cách cơ bản tính chất điện của bán dẫn.
 3. Thái độ:
 Yêu thích bộ môn, thích tìm hiểu kiến thức mới. Biết được vai trò của chất bán dẫn trong nghành điện tử.
II. Chuẩn bị:
 1. Chuẩn bị của thầy:
 + Bản vẽ minh họa tính dẫn điện của bán dẫn.
 + Một số linh kiện bán dẫn thật.
 2. Chuẩn bị của trò: 
III. Tổ chức hoạt động dạy học: 
A. Hoạt động ban đầu
 1. Ổn định tổ chức: (1phút)
 2. Kiểm tra bài cũ: Không kiểm tra.(1ph)
 ĐV Đ: Các linh kiện bán dẫn như điốt, vi mạchchúng có mặt trong mọi thiết bị điện tử dùng trong đời sống và trong khoa học kỹ thuật. Do những tính chất đặt biệt như thế nào mà chất bán đẫn được sử dụng rộng rãi như vậy? 
B.Hoạt động dạy-học:
TL
(ph)
Hoạt động của học sinh
Trợ giúp của giáo viên
Nội dung kiến thức
 10
Hoạt động 1: Tìm hiểu tính chất điện của bán dẫn.
HS: Lắng nghe, ghi nhận.
HS: Quan sát , nhận xét so sánh.
GV: Thông báo về các chất bán dẫn đơn chất và hợp chất được dùng phổ biến:
+ Bán dẫn đơn chất: Si, Ge, Se..
+ Bán dẫn tạp chất: GaAs, ZnS, nhiều Ôxit,sêlenua, sunfua.. và một số chất polime..
GV: Hình 23.1: 
So sánh
GV: Hình 23.2 cho biết điện trở suất của bán dẫn tinh khiết phụ thuộc vào nhiệt độ như thế nào? Ở nhiệt độ nào thì bán dẫn dẫn điện tốt?
GV: Thông báo tính chất 3 của bán dẫn .
1.Tính chất điện của bán dẫn
 +
 +tinh khiết t0thấp bán dẫn dẫn điện kém, t0 cao bán dẫn dẫn điện khá tốt.
 + Độ dẫn điện của chất bán dẫn thay đổi rất mạnh khi có tạp chất pha vào.
12
Hoạt động 2: Tìm hiểu sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết
HS: Lắng nghe, tiếp nhận thông tin.
HS: Quan sát lắng nghe.
HS: đọc sách thảo luận, giải thích.
HS: Lắng nghe ghi nhận.
HS e chuyển động ngược chiều điện trường, lỗ trống chuyển động cùng chiều điện trường tạo nên dòng điện trong chất bán dẫn
HS: Nêu bản chất dòng điện trong bán dẫn.
HS: bằng nhau, vì mỗi elecs trong bứt ra khỏi liên kết cộng hóa tri thì sẽ tạo thành một lỗ trống.
HS:Trả lời C1
HS: Lắng nghe , tiếp nhận thông tin.
HS:Lắng nghe.
GV: Ta xét bán dẫn Si, nếu trong bán dẫn chỉ có một loại nguyên tử là Si, thì ta gọi đó là bán dẫn tinh khiết.
GV: Hình 23.3 và 23.4 giải thíchliên kết giữa các nguyên tử trong cấu trúc mạng tinh thể Si.
H: Ở nhiệt độ thấp bán dẫn Si có dẫn điện không ? vì sao?
H: Giải thích sự tạo thành hạt tải điện trong bán dẫn tinh khiết ở nhiệt độ tương đối cao.
GV: thông báo quá trình tái hợp và cho học sinh biết ở một nhiệt độ xác định, có sự cân bằng giữa quá trình phát sinh và quá trình tái hợp.
H: Hiện tượng gì sẽ xảy ra khi ta đặt vào bán dẫn ở nhệt độ tương đối cao một điện trường?
H: Vậy dòng điện trong chất bán dẫn là gì?
H: So sánh số e lectron tựdo và lỗ trống trong bán dẫn tinh khiết? Giải thích vì sao?
H: Nêu C1:
GV: Nêu cấu tạo và ứng dụng của nhiệt điện trở bán dẫn.
GV: Nêu hiện tượng quang dẫn.và ứng dụng của hiện tượng này.
2) Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết ( bán dẫn loại i) 
 Xét bán dẫn tinh khiết Si
 Trong tinh thể Si mỗi nguyên tử Si liên kết với bốn nguyên tử lân cận bằng các liên kết cộng hóa trị rất bền vững.
+ Ở nhiệt độ thấp, gần 00K, các e hóa trị gắn bó chặc chẻ với cácnguyên tử ở nút mạng-> trong tinh thể không có hạt tải điện tự do.
+ Ở nhiệt độ tương đối cao, một số electron hóa trị thu thêm năng lượng giải phóng khỏi liên kết trở thành electron tự do. Đồng thời khi một electron bứt khỏi liên kết thì sẽ xuất hiện một lỗ trống mang điện tích nguyên tố dương.
+ Khi có một điện trường đặt vào bán dẫn thì các e chuyển động ngược chiều, lỗ trống chuyển động cùng chiều điện trường gây nên dòng điện trong chát bán dẫn.
 Vậy: Dòng điện trong chất bán dẫn là dòng chuyển dời có hướng của các electron và lỗ trống.
- Cặp electron - lỗ trống còn được phát sinh khi chiếu ánh sáng thích hợp vào bán dẫn. Do đó, điện trở suất của bán dẫn giảm khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào. Đó là hiện tượng quang dẫn.
-> Ứng dụng: Dùng làm quang điện trở.
20
Hoạt động 3:Tìm hiểu bán dẫn loại p và loại n
HS: Đọc sách quan sát hình 23.7 thảo luận và trả lời.
+Trong 5 e hóa trị có 4 e tham gia liên kết cộng hóa trị với các nguên tử si xung quanh, còn 1 e lk rất yếu với P-> T thấp e dễ dàng bứt ra khỏi nguyên tử P trỏa thành e tự do còn nt P trở thành ion(+):
+ne >nlt
Lắng nghe tiếp nhận khái niệm.
HS: Đọc sách, xem hình 23.8 thảo luận trả lờ câu hỏi của GV:-> khái niệm bán dẫn loại P.
HS: lắng nghe, tiếp nhận thông tin.
GV: Nếu bán dẫn Si có tạp chất, tức là ngoài các nguyên tử Si, còn có các nguyên tử khác thì tính dẫn điện của bán dẫn thay đổi rất nhiều.Chỉ cần một lượng rất nhỏ tạp chất thì độ dẫn điện của bán dẫn có thể tăng hàng vạn hàng triệu lần.Khi đó cùng với sự dẫn điện riêng còn có sự dẫn điện do tạp chất.
GV: Cho học sinh thảo luận theo nhóm và trả lời các câu hỏi sau.
H: Trong mạng tinh thể Si có lẫn một số nguyên tử bo thì hiện tượng gì sẽ xảy ra?
H: Tạp chất P tạo thêm hạt tải điện nào trong bán dẫn. Mật độ hạt tải điện nào nhiều hơn?
GV: ta gọi e là hạt tải điện cơ bản hay đa số,lỗ trống là hạt tải điện không cơ bản hay thiểu số bán dẫn như vậy gọi là bán dẫn e hay bán dẫn loại n.
GV: Tương tự hướng dẫn học sinh thảo luận tiềm hiểu bán dẫn loại p.
GV: Thông báo”Nếu ta pha hai loại tạp chất..có nhiều ứng dụng.
3. Sự dẫn điện của bán dẫn có tạp chất:
a) Bán dẫn loại n:
 Khi pha vào tinh thể Si (có 4 e ở lớp ngoài cùng) một số nguyên tử P (có 5 e ở lớp ngoài cùng) thì ta được bán dẫn loại n.
 Trong bán dẫn loại n hạt tải điện cơ bản là e còn hạt tải điện không cơ bản là lỗ trống.
b) Bán dẫn loại p:
 Nếu trong mạng tinh thể Si ta pha tạp chất là nguyên tố có hóa trị 3 (như Bo) thì ta sẽ được bán dẫn loại p. Trong bán dẫn loại p thì hạt tải điện cơ bản là lỗ trống còn e là hạt tải điện không cơ bản.
C. Hoạt động kết thúc tiết học:
1.Củng cố kiến thức: ( 1phút) 
Nhắc lại các kiến thức trọng tâm của bài học.
2. Bài tập về nhà – Tìm hiểu: 
Về nhà học bài và xem phần còn lại của bài học.
IV. Rút kinh nghiệm :