Bài giảng Vật lí Lớp 11 - Bài 17: Dòng điện trong chất bán dẫn - Trần Viết Thắng

BÀI 17-TIẾT 32. DỊNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN 
BÀI HỌC – VẬT LÝ LỚP 11 BAN CƠ BẢN 
 GIÁO VIÊN TRẦN VIẾT THẮNG 
Trường THPT CHU VĂN AN TN 
	I – MỤC TIÊU 
Trả lời được các câu hỏi: 
* Chất bán dẫn là gì? Nêu những đặc điểm của chất bán dẫn. 
* Hai loại hạt tải điện trong bán dẫn là gì? Lỗ trống là gì? 
* Chất bán dẫn loại p và chất bán dẫn loại n là gì? 
* Lớp chuyển tiếp p – n là gì? 
* Tranzito n – p – n là gì? 
TIẾT 32, 33. BÀI 17 DỊNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN 
BÀI HỌC – VẬT LÝ LỚP 11_ BAN CƠ BẢN 
II. CHUẨN BỊ 
Giáo viên 
Chuẩn bị hình ảnh 17.1; 17.2; 17.3 (vẽ tranh lớn hoặc chiếu qua Projector). 
Chuẩn bị một số linh kiện bán dẫn thường dùng hoặc ảnh chụp các dụng cụ bán dẫn. 
Học sinh 
Ơn tập kiến thức quan trọng chính: 
Thuyết êlectron về tính dẫn điện của kim loại. 
Vài thơng số quan trọng của kim loại (  ;  ; n) 
*Phát vấn: 
* Hướng dẫn học sinh đọc phần I và yêu cầu trả lời các câu hỏi. 
Nêu những biểu hiện của chất bán dẫn? 
*Đọc SGK phần I 
* Trả lời câu hỏi 
* Ghi nhận ba biểu hiện của chất bán dẫn. 
Hoạt động 1 : tìm hiểu về chất bán dẫn và các tính chất của nĩ. 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Bán dẫn tinh khiết (ở nhiệt độ thấp) 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Bán dẫn tinh khiết (ở nhiệt độ cao) 
Hoạt động của HS 
Hoạt động của GV 
III. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC 
I. CHẤT BÁN DẪN VÀ TÍNH CHÂT 
 - Một số các bán dẫn hay gặp là Si, Ge, As, Te 
1.- Bán dẫn là những chất có điện trở suất lớn hơn của kim loại nhưng nhỏ hơn điện môi. 
Nêu những biểu hiện của chất bán dẫn: 
- 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. 
Ở t 0 thấp  bd rất lớn 
 
 
- Khi nhiệt độ tăng điện trở suất của kim loại tăng lên, còn điện trở suất của bán dẫn lại giảm đi. 
 = 0 (1+.t) 
Kim loại  >0 
Hệ số nhiệt điện trở của bán dẫn  <0 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Bán dẫn tinh khiết (ở nhiệt độ thấp) 
Ở t 0 thấp  bd rất lớn 
2.  bd phụ thuộc mạnh vào tạp chất 
Si 
Si 
Si 
P 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Bán dẫn loại n 
Si 
Si 
Si 
B 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Bán dẫn loại p 
Sự dẫn điện của bd tinh khiết: sự dẫn điện riêng 
Sự dẫn điện của bd tạp chất: sự dẫn điện tạp chất 
3.  bd giảm mạnh khi bị chiếu sáng, bị tác nhân ion hĩa 
Hoạt động 2 : Tìm hiểu về hạt tải điện trong chất bán dẫn. Chất bán dẫn loại n và bán dẫn loại p. 
* Đọc SGK phần II 
* Trả lời câu hỏi 
* Ghi nhận: Thế nào là bán dẫn loại n ? Loại p ?. Hạt tải điện trong chất bán dẫn là electron và lỗ trống. Bản chất dịng điện trong chất bán dẫn. 
* Phát vấn: * Hướng dẫn học sinh đọc phần II và yêu cầu trả lời các câu hỏi. Thế nào là bán dẫn loại n ? Loại p ?. Các loại hạt tải điện trong chất bán dẫn ? Bản chất dịng điện trong chất bán dẫn? 
- Hạt tải điện chủ yếu trong chất bán dẫn loại n? loại p? 
Si 
Si 
Si 
P 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Bán dẫn loại n 
Si 
Si 
Si 
B 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Bán dẫn loại p 
Hoạt động của HS 
Hoạt động của GV 
III. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC 
II. Hạt tải điện trong chất bán dẫn. Bán dẫn loại n và bán dẫn loại p. 
* Đọc SGK phần II 
* Trả lời câu hỏi 
* Ghi nhận: Thế nào là bán dẫn loại n ? Loại p ?. Hạt tải điện trong chất bán dẫn là electron và lỗ trống. Bản chất dịng điện trong chất bán dẫn. 
* Phát vấn: * Hướng dẫn học sinh đọc phần II và yêu cầu trả lời các câu hỏi. Thế nào là bán dẫn loại n ? Loại p ?. Các loại hạt tải điện trong chất bán dẫn ? Bản chất dịng điện trong chất bán dẫn? 
- Hạt tải điện chủ yếu trong chất bán dẫn loại n? loại p? 
Si 
Si 
Si 
P 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Bán dẫn loại n 
Si 
Si 
Si 
B 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Bán dẫn loại p 
Hoạt động của HS 
Hoạt động của GV 
Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết : 
Si 
Xét tinh thể Silic đơn nguyên tử 
Mạng tinh thể Silic 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Xét một bán dẫn silic ( Si ). 
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 . 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
 Electron và lỗ trống: 
- Ở nhiệt độ tương đối cao một số liên kết bị phá vỡ , electron được giải phóng và trở thành electron dẫn 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 dẫn cũng tăng lên và số lỗ trống cũng tăng lên . 
 - 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 . 
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 chưa có tác dụng của điện trường : các electron dẫn chuyển động hỗån độn trong mạng tinh thể . 
 Kết luận : Dòng điện trong chất bán dẫn là dòng chuyển dời có hướng đồng thời của các electron dẫn ngược chiều điện trương và lỗ trống theo chiều điện trường . 
Sự dẫn điện của bán dẫn có tạp chất 
Tạp chất cho (đơno) và tạp chất nhận(axepto) 
Si 
Si 
Si 
P 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Bán dẫn loại n 
Si 
Si 
Si 
B 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Bán dẫn loại p 
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 (bán dẫn điện tử ): tạp chất cho-đono -bán dẫn loại p. (bán dẫn lỗ trống): tạp chất nhận-axepto 
Si 
Si 
Si 
P 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Bán dẫn loại n 
Si 
Si 
Si 
B 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Bán dẫn loại p 
Bán dẫn loại n 
NEGATIVE 
Si 
Si 
Si 
P 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Bán dẫn loại n 
a. Bán dẫn điện tử hay bán dẫn loại n: 
- Xét một bán dẫn silic có pha tạp chất asen (P,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 
 Positive 
 P 
Bán dẫn loại P 
Si 
Si 
Si 
B 
Si 
Si 
Si 
Si 
Si 
Bán dẫn loại p 
 Bán dẫn lỗ trống hay 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 
- Bản chất của dòng điện trong bán dẫn tinh khiết là 
ødòng chuyển dời có hướng đồng thời của các electron 
dẫn 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 . 
Cũng cố