BÀI 17. DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN
I. Chất bán dẫn và tính chất
1.Chất bán dẫn (semiconductor)
Chất bán dẫn có điện trở suất nằm trong khoảng trung gian giữa kim loại và chất điện môi.
Nhóm vật liệu bán dẫn tiêu biểu là gemani và silic.
2. 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.
– Điện trở suất của chất bán dẫn phụ thuộc mạnh vào 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.
II. Hạt tải điện trong chất bán dẫn, bán dẫn loại n và bán dẫn loại p
Đối với bán dẫn tinh khiết, cứ có 1 e dẫn là có 1 lỗ trống tự do đi kèm. Hạt tải điện trong bán dẫn tinh khiết là e và lỗ trống.
-
Bán dẫn loại n và bán dẫn loại p
– 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.
-
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.
-
Tạp chất cho (đôno) và tạp chất nhận (axepto)
– Khi pha tạp P, As,… vào trong tinh thể silic thì mỗi nguyên tử tạp chất này cho tinh thể một electron dẫn. Ta gọi chúng là tạp chất cho hay đôno. Bán dẫn có pha đôno là bán dẫn loại n, hạt tải điện chủ yếu là electron.
– Khi pha tạp B, Al,…vào trong tinh thể silic thì mỗi nguyên tử tạp chất này nhận một electron liên kết và sinh ra một lỗ trống, nên được gọi là tạp chất nhận hay axepto. Bán dẫn có pha axepto là bán đẫn loại p, hạt tải điện chủ yếu là các lỗ trống.
III. Lớp chuyển tiếp p-n
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 1 tinh thể bán dẫn.
-
Lớp nghèo
Ở lớp chuyển tiếp p-n không có hoặc có rất ít các 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.
-
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.
-
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.
IV. Điôt bán dẫn và mạch chỉnh lưu dùng điôt bán dẫn
Điôt bán dẫn thực chất là một lớp chuyển tiếp p-n. Nó chỉ cho dòng điện đi qua theo chiều từ p sang n. Ta nói điôt bán dẫn có tính chỉnh lưu. Nó được dùng để lắp mạch chỉnh lưu, biến điện xoay chiều thành điện một chiều.
