Bài giảng Vật lí Lớp 11 - Bài 17: Dòng điện trong bán dẫn

CHÀO MỪNG QÚY THẦY CƠ GIÁO CÙNG CÁC EM HỌC SINH 
KIỂM TRA BÀI CŨ 
§17. DỊNG ĐIỆN TRONG BÁN DẪN 
I. Chất bán dẫn và tính chất . 
 -So s ánh điện trở suất của bán dẫn với điện trở suất của kim loại và của chất điện mơi ? 
 - Điện trở suất của bán dẫn và của kim loại phụ thuộc như thế nào vào nhiệt độ ? 
	- T ính dẫn điện của bán dẫn phụ thuộc như thế nào vào nhiệt độ ? 
- Bán dẫn là những chất có điện trở suất lớn hơn của kim loại nhưng nhỏ hơn điện môi . 
 - Một số các bán dẫn hay gặp là Si , Ge , As, Te 
 - Khi nhiệt độ tăng điện trở suất của kim loại tăng lên , còn điện trở suất của bán dẫn lại giảm đi . 
  ở nhiệt độ thấp , bán dẫn có tính chất cách điện như điện môi còn ở nhiệt độ cao thì bán dẫn lại dẫn điện tốt . 
I. Chất bán dẫn và tính chất . 
So sánh điện trở suất của chất bán dẫn và kim loại 
II.HẠT TẢI ĐIỆN CỦA CHẤT BÁN DẪN1.Electron và lỗ trống . 
Si 
Xét tinh thể Silic đơn nguyên tử 
b) Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết : 
Hãy quan sát các hình vẽ sau và rút ra nhận xét . 
Mạng tinh thể Silic 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
b) Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết : 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
b) Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết : 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
b) Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết : 
- Ở nhiệt độ tương đối cao một số liên kết bị phá vỡ , electron được giải phóng và trở thành electron tự do đồng thời để lại một lỗ trống mang điện dương ở trong tinh thể . Ở nhiệt độ càng cao liên kết bị phá vỡ càng nhiều , số electron tự do cũng tăng lên và số lỗ trống cũng tăng lên . 
 - Ở nhiệt độ thấp : các liên kết trong mạng tinh thể silic đều rất bền vững , trong bán dẫn không có hạt mang điện tự do và bán dẫn không dẫn điện . 
b) Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết : 
 - Lỗ trống bên trong mạng tinh thể có thể di chuyển từ chỗ này đến chỗ khác , giống như sự di chuyển của một điện tích dương . 
- Nhiệt độ càng cao thì số electron và lỗ trống càng nhiều , vì vậy độ dẫn điện của bán dẫn tăng theo nhiệt độ.Với bán dẫn tinh khiết độ dẫn điện thường là nhỏ . 
b) Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết : 
- Khi chưa có tác dụng của điện trường : các electron tự do chuyển động hổn độn trong mạng tinh thể . 
Khi chưa có tác dụng của điện trường các electron tự do chuyển động ? 
b) Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết : 
- Khi có điện trường đặt vào tinh thể bán dẫn : electron chuyển động ngược chiều điện trường , còn lỗ trống chuyển động theo chiều điện trường , trong bán dẫn xuất hiện dòng điện . 
Khi đặt điện trường ngồi thì các hạt tải điện chuyển động như thế nào ? 
b) Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết : 
 Kết luận : Dòng điện trong chất bán dẫn là dòng chuyển dời có hướng đồng thời của các electron tự do và lỗ trống dưới tác dụng của điện trường . 
Như vậy , bản chất dịng điện trong chất bán dẫn là gì ? 
Sự dẫn điện của bán dẫn có tạp chất 
2.Sự dẫn điện của bán dẫn có tạp chất : 
Để tăng độ dẫn điện người ta pha thêm tạp chất vào bán dẫn . 
Tuỳ theo loại tạp chất pha vào bán dẫn tinh khiết mà các bán dẫn được chia làm hai loại : bán dẫn loại n và bán dẫn loại p. 
Hãy xem hình và rút ra nhận xét ? 
Si 
Si 
Si 
As + 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Bán dẫn loại N 
- Xét một bán dẫn silic có pha tạp chất asen (As) hoá trị V. 
- Trong trường hợp này tạp chất As làm cho số electron tự do trong bán dẫn tăng lên rất nhiều . 
 Độ dẫn điện của bán dẫn có tạp chất lớn hơn độ dẫn điện của bán dẫn tinh khiết hàng vạn lần . 
 Trong bán dẫn loại n hạt mang điện cơ bản là electron , hạt mang điện không cơ bản là lỗ trống 
_________ 
_________ 
Hãy xem hình và rút ra nhận xét ? 
Bán dẫn loại P 
Si 
Si 
Si 
B - 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Bán dẫn loại P 
Xét một bán dẫn silic có pha một ít tạp chất Bo (B) hoá trị III. 
Trong trường hợp này tạp chất Bo làm cho số lỗ trống ở trong bán dẫn tăng lên rất nhiều . 
 Trong bán dẫn loại p hạt mang điện cơ bản là lỗ trống , hạt mang điện không cơ bản là electron 
III. LỚP CHUYỂN TIẾP p-n 
1.Lớp nghèo . 
- Khi cho hai lớp bán dẫn loại p và n tiếp xúc nhau thì có hiện tượng gì ? 
Khi đó electron và lỗ trống khuêch tán từ mẫu p sang mẫu n và ngược lại . Và tại điểm tiếp xúc nhau , bên phía bán dẫn n có một lớp điện tích dương , bên phía bán dẫn p có một lớp điện tích âm . Khi đó , xuất hiện điện trường trong tăng dần làm cho dòng khuếch tán các hạt tải điện giảm dần và ổn định . 
Hãy quan sát thí nghiệm 
III. LỚP CHUYỂN TIẾP p-n 
2.Dịng điện qua lớp nghèo . 
- Có mấy cách nối nguồn vào mẫu bán dẫn ? 
- Khi đó trong mạch xuất hiện đại lượng nào ? 
Có nhận xét gì từ các thí nghiệm trên ? 
Kết luận : Lớp chuyển tiếp p-n dẫn điện tốt theo một chiều từ p sang n.Lớp chuyển tiếp p-n có tính chất chỉnh lưu . 
IV. LINH KIỆN BÁN DẪN 
1. Điơt : 
IV. LINH KIỆN BÁN DẪN 
2. Trandito : 
V. ỨNG DỤNG CỦA LINH KIỆN BÁN DẪN 
 - Bản chất của dòng điện trong bán dẫn tinh khiết là dòng chuyển dời có hướng đồng thời của các electron tự do và lỗ trống dưới tác dụng của điện trường . 
- Khi pha tạp chất vào bán dẫn tinh khiết ta sẽ được bán dẫn loại n hoặc bán dẫn loại p. 
- Trong bán dẫn loại n hạt mang điện cơ bản là electron. 
- Trong bán dẫn loại p hạt mang điện cơ bản là lỗ trống . 
CỦNG CỐ 
Củng cố 
KÍNH CHÚC SỨC KHOẺ CÁC THẦY CÔ GIÁO CÙNG CÁC EM