Bài giảng môn Ngữ văn khối 11 - Bài 23: Dòng điện trong chất bán dẫn

Bài 23:DÒNG ĐIỆN TRONGCHẤT BÁN DẪNI. CHẤT BÁN DẪN &TÍNH CHẤT CƠ BẢNII. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA BÁN DẪNIII. LỚP CHUYỂN TIẾP P-N1. Định nghĩa2. Phân loạiBDtinh khiết2. BD cótạp chất1. Sự hình thành2. Dòng điện3. Đặc tuyến Vôn - Ampe3. Tính chất1. Chất bán dẫnI. CHẤT BÁN DẪN VÀ TÍNH CHẤT CƠ BẢNChất dẫn điệnChất cách điệnWord: Chất bán dẫn là vật liệu trung gian giữa chất dẫn điện và chất cách điện.a. Chất bán dẫn tinh khiết (bán dẫn đơn chất): Si, Ge,b. Chất bán dẫn có tạp chất: GaAs, CdTe, ZnS, nhiều oxit, sunfua, selenua, telurua, và một số chất polime.2. Phân loại chất bán dẫnI. CHẤT BÁN DẪN VÀ TÍNH CHẤT CƠ BẢNBD tinh khiếtPolimeSo sánh điện trở suất của chất bán dẫn với điện trở suất của kim loại và điện môi?Điện môiBán dẫnKim loại I. CHẤT BÁN DẪN VÀ TÍNH CHẤT CƠ BẢN10-1010-5100105101010151020 I.CHẤT BÁN DẪN VÀ TÍNH CHẤT CƠ BẢN3. Tính chất của chất bán dẫn3. Tính chất của chất bán dẫnb.  Ở nhiệt độ cao, 𝜌 bán dẫn nhỏ→ dẫn điện tốt.I. CHẤT BÁN DẪN VÀ TÍNH CHẤT CƠ BẢNVì sao điện trở suất của kim loại và bán dẫn lại phụ thuộc khác nhau vào nhiệt độ?I. CHẤT BÁN DẪN VÀ TÍNH CHẤT CƠ BẢN   → Điện trở suất của chúng giảm đột ngột.Hệ số nhiệt điện trở có giá trị dương hay âm ?ρTOBán dẫnKim loạiI. CHẤT BÁN DẪN VÀ TÍNH CHẤT CƠ BẢN Điều nào sau đây SAI khi nói về chất bán dẫn?!?a) Bán dẫn có điện trở giảm khi tăng nhiệt độ.b) Bán dẫn pha tạp chất có điện trở nhỏ hơn so với bán dẫn tinh khiết.c) Khi chiếu sáng một khối bán dẫn, nó có thể chuyển từ trạng thái cách điện sang trạng thái dẫn điện.d) Với cùng một điều kiện, khối bán dẫn lúc thì là chất cách điện, lúc thì là chất dẫn điện. Kiểm tra nhanhdc. Điện trở suất của chất bán dẫn giảm rất mạnh khi pha một ít tạp chất.d. Điện trở của bán dẫn giảm đáng kể khi bị chiếu sáng hoặc bị tác dụng của các tác nhân ion hóa khác.3. Tính chất của chất bán dẫnI. CHẤT BÁN DẪN VÀ TÍNH CHẤT CƠ BẢNDòng điện là gì?Dòng điện là dòng chuyển dời có hướng của các hạt mang điệnCó các hạt mang điện tự doCó điện trường ngoàiCái này chỉnh chạy từng cái nghen!Ta xét trường hợp bán dẫn điển hình là Si. Nếu mạng tinh thể chỉ có một loại nguyên tử Si, thì ta gọi đó là bán dẫn tinh khiết.II. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT BÁN DẪN SiNguyên tử Si có4 electron hóa trịII. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT BÁN DẪNTrong tinh thể, mỗi nguyên tử Si liên kết với bốn nguyên tử lân cận thông qua các liên kết cộng hóa trị.SiSiSiSiSiSiSiSiSiCặp electron hóa trị dùng chungII. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT BÁN DẪN1. Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết: SiSi2 nguyên tử Sivà cặp elctron chungII. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT BÁN DẪNb. Khi nhiệt độ tăng caoII. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT BÁN DẪN1. Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết:Ở nhiệt độ cao luôn có sự phát sinh các cặp electron-lỗ trống.Số eletron và số lỗ trống trong bán dẫn tinh khiết bằng nhau.SiSiSiSielectronLỗ trốngSự phát sinh các cặpelectron –lỗ trốngNếu rảnh, chỉnh cái hình nhỏ lại giùm MSự phát sinh các cặpelectron –lỗ trốngElectrontự do (-)Lỗ trống(+) II. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT BÁN DẪNCác eletron chuyển động ngược chiều điện trườngcác lỗ trống chuyển động cùng chiều điện trường.SiSiSiSiSiSiSiSiSiESự chuyển động của các electron và lỗ trống khi có điện trường đặt vào chất bán dẫnMời các bạn và cô xem phim về chuyển động của electron trong bán dẫn tinh khiết SilicII. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT BÁN DẪN1. Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết:Vậy:Dòng điện trong bán dẫn là dòng chuyển động có hướng của các electron và lỗ trống.II. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT BÁN DẪN II. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT BÁN DẪN II. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT BÁN DẪN2. Sự dẫn điện của bán dẫncó tạp chất:II. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT BÁN DẪN2. Sự dẫn điện của bán dẫn có tạp chất:Bán dẫn có tạp chất được chia làm 2 loại:Bán dẫn loại n.Bán dẫn loại p.2. Sự dẫn điện của bán dẫn có tạp chất:Bán dẫn loại nGiả sử trong mạng tinh thể có lẫn một nguyên tử Photpho (P).II. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT BÁN DẪNII. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT BÁN DẪNPSiElectron dư trong nguyên tử P liên kết yếu với nguyên tử P.Mô hình mạng tinh thể bán dẫn có tạp chất PII. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT BÁN DẪNSiSiSiSiSiPElectron dư thừa dễ dàng tách ra khỏi nguyên tửNhư vậy, tạp chất P đã tạo thêm các electron tự do mà không làm tăng số lỗ trống.Ta gọi: electron 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 được gọi là bán dẫn electron hay bán dẫn loại n.II. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT BÁN DẪN2. Sự dẫn điện của bán dẫn có tạp chất:b. Bán dẫn loại pGiả sử trong mạng tinh thể Sillic có một nguyên tử Bo (B).II. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT BÁN DẪNSiBLỗ trống tạo nên do nguyên tử Bo thiếu một electron liên kết với một nguyên tử Sillic lân cận.II. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT BÁN DẪNMô hình mạng tinh thể bán dẫn có tạp chất BII. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT BÁN DẪNMột electron ở liên kết gần đó có thể chuyển đến lấp đầy liên kết trống này và tạo thành một lỗ trống mới.SiSiSiSiSiBNhư vậy, tạp chất Bo pha vào bán dẫn Sillic đã tạo thêm lỗ trống, làm cho số lỗ trống nhiều hơn số electron dẫn.Ta gọi lỗ trống là hạt tải điện cơ bản (hay hạt tải điện đa số), electron là hạt tải điện không cơ bản (hay hạt tải điện thiểu số).Bán dẫn như vậy được gọi là bán dẫn lỗ trống hay bán dẫn loại p.II. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT BÁN DẪNIII. LỚP CHUYỂN TIẾP P-N1. Sự hình thành lớp chuyển tiếp p-nLớp chuyển tiếp p-n là chỗ tiếp xúc của miền bán dẫn loại p và miền bán loại n được tạo ra trên một tinh thể bán dẫn.++++++++________npLớp chuyển tiếp p-n (lớp nghèo hạt tải điện, gọi tắt là lớp nghèo).EIII. LỚP CHUYỂN TIẾP P-N2. Dòng điện qua lớp chuyển tiếp p-nTH1: Upn > 0Có sự dịch chuyển các hạt mang điện cơ bản, kết quả là xuất hiện một dòng điện đáng kể qua khối bán dẫn từ p sang n, gọi là dòng điện thuận, hiệu điện thế đặt vào gọi là hiệu điện thế thuận. III. LỚP CHUYỂN TIẾP P-N Ứng dụng của chất bán dẫn loại p và nĐiốt 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. Ứng dụng của chất bán dẫn loại p và n Transistor Bán dẫn nLà bán dẫn tạp chất có hạt tải điện mang điện âm.Khi pha các nguyên tố có 5e hoá trị vào mẫu Silic thì e- thứ 5 của nguyên tử tạp trở thành e- tự do trong tinh thể BD, giúp nó dẫn điện ngay ở nhiệt độ thấp. Bán dẫn pLà bán dẫn tạp chất có hạt tải điện mang điện dương.Khi pha các nguyên tố có 3e hoá trị vào mẫu silicmỗi nguyên tử tạp sẽ lấy một e-liên kết của nguyên tử Silic lân cận và sinh ra một lỗ trống mang điện dương, giúp BD dẫn điện ngay ở nhiệt độ thấp. So sánh bán dẫn loại n và loại p3. Đặc tuyến Vôn-Ampe của lớp chuyển tiếp p-nIII. LỚP CHUYỂN TIẾP P-NIUĐặc tuyến Vôn-Ampe của lớp chuyển tiếp p-nCẢM ƠN CÔ VÀ CÁC BẠNĐÃ THEO DÕI !