Bài giảng Vật lí Lớp 11 - Bài 17: Dòng điện trong chất bán dẫn - Trịnh Thúy Thuần

Tr­êng thpt chuyªn hµ giang 
GV:TrÞnh Thuý ThuÇn 
Tỉ: VËt lý 
§23. DỊNG ĐIỆN TRONG BÁN DẪN 
 a/ B án dẫn điển hình và được dùng phổ biến nhất là Silic. Bán dẫn là những chất có điện trở suất lớn hơn của kim loại nhưng nhỏ hơn đ.môi. 
- Một số các bán dẫn hay gặp là Si , Ge , As, Te  
b/ B án dẫn cĩ tính chất khác biệt so với kimloại: 
- 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 . 
1. T ính chất điện của bán dẫn 
So sánh điện trở suất của chất bán dẫn và kim loại 
 2.S ự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết 
Si 
Xét tinh thể Silic đơn nguyên tử 
2) 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 
2) Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết : 
- Ở nhiệt độ thấp : các liên kết trong mạng tinh thể silic đều rất bền vững , trong bd dẫn không có hạt mang điện tự do và bán dẫn không d đ 
2) Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết : 
- ë nhiƯt ®é t­¬ng ®èi cao , nhê dao ®éng nhiƯt cđa c¸c nguyªn tư, mét sè ªlªctron thu thªm n¨ng l­ỵng vµ ®­ỵc gi¶i phãng khái c¸c liªn kÕt , trë thµnh ªlªctron tù do. §ång thêi khi mét ªlªctron bøt khái liªn kÕt th× mét lç trèng xuÊt hiƯn. Lç trèng mang ®iƯn tÝch nguyªn tè d­¬ng. 
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 . 
2) 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 . 
2) 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 ? 
2) 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 ? 
2) Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết : 
ë b¸n dÉn tinh khiÕt sè ªlªctron vµ sè lç trèng b»ng nhau 
NhiƯt ®é cµng cao th× sè ªlªctron vµ lç trèng cµng nhiỊu. Do ®ã ®é dÉn ®iƯn cđa b¸n dÉn tinh khiÕt t¨ng khi nhiƯt ®é t¨ng 
2) Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết : 
*øng dơng: 
+ ChÕ t¹o ra nhiƯt ®iƯn trë b¸n dÉn 
+ ChÕ t¹o ra quang ®iƯn trë b¸n dÉn 
3.Sự dẫn điện của bán dẫn có tạp chất 
 3/ 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 
Em h·y quan s¸t HV sau ®Ĩ rĩt ra nhËn xÐt g× 
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 
4- LỚP CHUYỂN TIẾP p-n 
a/. Sù h×nh thµnh líp chuyĨn tiÕp p-n 
- Khi cho hai lớp bán dẫn loại p và n tiếp xúc nhau thì có hiện tượng gì ? 
Khi đó electron và lỗ trống khuÕch 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 . 
4. LỚP CHUYỂN TIẾP p-n 
 b.Dịng điện qua lớp chuyĨn tiÕp p-n . 
- 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 . 
c/ §Ỉc tuyÕn v«n-ampe cđa líp chuyĨn tiÕp 
 - 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 
Xin 
ch©n thµnh c¶m ¬n! 
BÀI HỌC KẾT THÚC 
CHÚC THẦY CÔ VÀ CÁC EM VUI VẺ.