Bài giảng Vật lí Lớp 11 - Bài 17: Dòng điện trong chất bán dẫn - Trường THPT Chu Văn An

a nguồn điện. 
h+ 
h+ 
h+ 
h+ 
- 
h+ 
h+ 
- 
- 
E tx hướng từ n p 
+ Khi đổi cực của nguồn điện , điện trường do nguồn điện gây ra làm cho các hạt mang điện cơ bản bị ngăn cản hồn tồn và khơng chuyển qua được lớp tiếp xúc . 
+ Nhưng các hạt mang điện khơng cơ bản lại khơng bị ngăn cản : lỗ trống chuyển từ bán dẫn n sang bán dẫn p, cịn êlectrơn tự do thì chuyển động ngược lại từ bán dẫn p sang bán dẫn n. 
+ Vì mật độ các hạt mang điện khơng cơ bản là rất nhỏ nên dịng điện do chúng gây ra rất nhỏ. Đĩ là dịng điện ngược và hiệu điện thế đặt vào khi đĩ gọi là hiệu điện thế ngược . 
 Tính dẫn điện một chiều của lớp tiếp xúc p – n: 
3. Hiện tượng phun hạt tải điện 
E tx 
A 
K 
E ngoµi 
p 
n 
- 
+ 
+ 
- 
Khi dịng điện qua lớp nghèo theo chiều thuận, các hạt tải điện đi qua lớp nghèo cĩ thể đi tiếp sang miền đối diên, tức là cĩ hiện tượng phun hạt tải điện từ miền này sang miền khác. 
Hoạt động của HS 
Hoạt động của GV 
III. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC 
Hoạt động 4 : Tìm hiểu về Điốt bán dẫn và mạch chỉnh lưu 
* Đọc SGK phần IV 
* Trả lời câu hỏi 
* Ghi nhận các vấn đề: 
- Cấu tạo, hoạt động của Điốt. 
- Dạng đường đặc tuyến V-A . 
- Vẽ và giải thích được sơ đồ mạch chỉnh lưu dùng Điốt bán dẫn. 
* Phát vấn: 
 Hướng dẫn học sinh đọc phần IV và yêu cầu trả lời các câu hỏi. 
 Định hướng cho HS tìm hiểu về cấu tạo và ứng dụng của Điốt bán dẫn. 
 Giới thiệu một số loại Điốt bán dẫn (Điốt tiếp điểm, tiếp mặt, LED). 
IV. Điốt bán dẫn và mạch chỉnh lưu 
U 
 Điơt phát quang : 
Nếu điơt được chế tạo từ những vật liệu bán dẫn thích hợp , thì khi dịng điện thuận chạy qua điơt , ở lớp chuyển tiếp p-n cĩ ánh sáng phát ra . Đĩ là điơt phát quang (LED – Light Emiting Diode). 
Laze bán dẫn cũng hoạt động trên cơ 
sở sự phát quang ở lớp chuyển tiếp p-n . 
1. Điơt bán dẫn 
Điốt là linh kiện bán dẫn hai cực, trong đĩ cĩ một lớp chuyển tiếp p - n. 
p 
n 
Kí hiệu 
A 
K 
p 
n 
* CÊu t¹o: 
A 
K 
* § Ỉc ® iĨm : ChØ cho dßng ® iƯn ®i theo chiỊu tõ A ® Õn K. Khi ® Ỉt ® ièt vµo ® iƯn ¸p ng­ỵc (p nèi vỊ cùc ©m, n nèi vỊ cùc d­¬ng ) ® ièt kho ¸, kh«ng cho dßng qua 
§ ièt b/d ®­ ỵc t¹o thµnh tõ hai miỊn b¸n dÉn kh¸c lo¹i , tiÕp gi¸p nhau , mçi miỊn nèi ra mét ch©n cùc . 
1.§i«t b¸n dÉn 
p 
n 
A 
K 
* ø ng dơng : ®Ĩ chØnh l­u dßng ® iƯn xoay chiỊu . 
Kí hiệu trên sơ đồ 
1. Điơt bán dẫn 
catốt 
anốt 
 Điơt bán dẫn là dụng cụ bán dẫn cĩ một lớp tiếp xúc p – n, do đĩ cĩ tính chất dẫn điện ưu tiên theo một chiều . 
Đặc tuyến Vơn – Ampe của điơt bán dẫn 
I (  A) 
U (v) 
-10000 
-5000 
0 
5000 
10000 
15000 
20000 
25000 
30000 
35000 
40000 
45000 
-8 
-6 
-4 
-2 
0 
2 
U AK 
Điơt bán dẫn được dùng để chỉnh lưu dịng điện xoay chiều , giống như điơt điện tử . 
 Mạch chỉnh lưu cầu (dùng 4 điơt) : 
U 1 
u 2A 
u 2B 
U 0 
Đ 2 
Đ 4 
Đ 3 
Đ 1 
R tải 
I 
O 
 
2 
3 
4 
 t 
O 
O 
 t 
 t 
U 0 
 Ở nửa chu kỳ âm, dịng điện I  Đ 2  R tải  Đ 4  cực â m của cuộn thứ cấp. 
- Ở nửa chu kỳ dương , dịng điện I  Đ 1  R tải  Đ 3  cực âm của cuộn thứ cấp. 
1 
3 
4 
2 
U 1 
 U~ 220V 
U 1 
§ 1 
§ 2 
§ 3 
§ 4 
  2  3 4 5 6 7 8 
C 
u 1 
u 2 
u 3 
R tải 
1 
3 
4 
2 
 Mạch chỉnh lưu cầu (dùng 4 điơt) : 
u 1 - Điện áp chưa chỉnh lưu: Xoay chiều 
u 2 - Điện áp chỉnh lưu cả chu kì, tuy cịn nhấp nháy 
u 3 - Điện áp chỉnh lưu cả chu kì, qua bộ lọc, bớt nhấp nháy 
Dù điện áp ở 1 dương hay âm so với 3, dịng qua tải luơn đi từ 2 đến 4 
Hoạt động 5 : Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lí và ứng dụng của Tranzito lưỡng cực n-p-n 
* Đọc SGK phần V 
* Trả lời câu hỏi 
* Ghi nhận các vấn đề: 
- Cấu tạo, hoạt động của Tranzito. 
- Ứng dụng của Tranzito. 
 Hướng dẫn học sinh đọc phần V. 
 Phát vấn: C3 trong SGK. 
 Định hướng cho HS tìm hiểu về cấu tạo, nguyên lí và ứng dụng của Tranzito lưỡng cực n-p-n 
 Giới thiệu một số loại Tranzito 
Hoạt động của HS 
Hoạt động của GV 
III. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC 
Transistor (triode bán dẫn ) 
V.Tranzito lưỡng cực n-p-n cấu tạo, nguyên lí hoạt động và ứng dụng 
p- n - p 
n - p- n 
. Tri«t b¸n dÉn hay trandito 
* CÊu t¹o vµ ký hiƯu : T. ®­ ỵc t¹o thµnh tõ 3 miỊn b¸n dÉn kh¸c lo¹i , xen kÏ , tiÕp gi¸p nhau , mçi miỊn nèi ra mét ch©n cùc . 
B 
T 
E 
C 
MiỊn E: Cã l­ỵng t¹p chÊt lín  Sè h¹t mang ® iƯn lín  Dßng I E lín 
Miền B : máng ( m). Cã l­ỵng t¹p chÊt Ýt  Sè h¹t mang ® iƯn Ýt  Dßng I B nhá ; 
MiỊn C: Cã l­ỵng t¹p chÊt trung b×nh . 
T 
E 
B 
C 
p 
+ 
p 
E 
B 
C 
n 
§ Ỉc ® iĨm c¸c miỊn b.d : 
- Cùc E: cùc ph¸t , ªmet¬ 
- Cùc B: cùc gèc , bad¬ 
- Cùc C: cùc gãp , c«lect ¬ 
* Cã hai lo¹i tranzito : p - n - p vµ n - p - n 
p 
+ 
E ngoµi 
p 
E 
B 
C 
n 
p - n - p 
n 
+ 
E ngoµi 
n 
E 
B 
C 
p 
n - p - n 
CÊu t¹o 
KÝ hiƯu 
T 
B 
E 
C 
T 
B 
E 
C 
Ho¹t ® éng cđa tranzito 
- § Ỉt vµo E vµ B nguån ® iƯn cã h®t thuËn E 1 ( cùc + nèi víi p) 
- § Ỉt vµo B vµ C nguån ® iƯn cã h®t ng­ỵc E 2 ( cùc + nèi víi n) 
p 
+ 
p 
E 
B 
C 
n 
+ 
E 1 
E 2 
- 
- 
C 
n 
n 
E 
B 
p 
+ 
+ 
E 1 
E 2 
- 
- 
T 
B 
E 
C 
T 
B 
E 
C 
 n – p - n 
 p – n - p 
Hiệu ứng tranzito 
 Mật độ e ở n 2 >> mật độ lỗ trống ở p 
C 
n 1 
E 
B 
p 
n 2 
Electron từ n 2 phun vào p 
C 
n 1 
I C 
E 
B 
p 
n 2 
I E 
I B 
Electron từ n 2 phun vào p và lan sang n 1 
Lớp nghèo R CB rất lớn 
 Xét tinh thể bán dẫn n 1 – p – n 2 Các điện cực E, B, C 
U BE điện áp thuận, U CE lớn (10V) 
a. Khi miền p rất dày, n 1 và n 2 cách xa nhau 
Lớp p-n 2 phân cực thuận, e phun từ n 2 sang p, khơng tới được lớp n 1 -p; khơng ảnh hưởng tới R CB 
Lớp n 1 - p phân cực ngược, R CB lớn 
b. Khi miền p rất mỏng, n 1 và n 2 rất gần nhau 
Electron từ n 2 phun vào p và lan sang n 1 làm cho R CB giảm đáng kể 
Hiệu ứng dịng điện chạy từ B sang E làm thay đổi điện trở R CB gọi là hiệu ứng tranzito 
Tranzito được sử dụng ngày càng rộng rãi trong kĩ thuật hiện đại : trong các mạch khuếch đại , tạo ra dao động điện và khĩa điện tử. 
Hoạt động 6 : Tổng kết, củng cố, giao nhiệm vụ về nhà 
 Trả lời các câu hỏi. 
 Củng cố kiến thức trọng tâm. 
 Ghi nhận các nhiệm vụ cần thực hiện. 
 Đưa ra các câu hỏi trắc nghiệm. 
 Hướng dẫn HS tổng kết bài học. 
 Giao các nhiệm vụ học tập ở nhà. 
Hoạt động của HS 
Hoạt động của GV 
III. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC 
Hoạt động 6 : Câu hỏi củng cố. 
Câu 1 . Phát biểu nào sau đây là sai khi nĩi về dịng điện trong chất bán dẫn? 
A. Dịng điện trong chất bán dẫn là dịng chuyển dời cĩ hường đồng thời của các lỗ trống và các electron tự do. 
D. Dịng điện trong chất bán dẫn là dịng chuyển dịch của các electron tự do và các lỗ trống ngược chiều điện trường. 
B. Dịng điện trong chất bán dẫn loại n chủ yếu là dịng chuyển dời cĩ hường của các electron tự do ngược chiều điện trường. 
C. Dịng điện trong chất bán dẫn loại p chủ yếu là dịng chuyển dời cĩ hường của các lỗ trống theo chiều điện trường. 
Câu 2 . Chän ph¸t biĨu sai ? ChÊt b¸n dÉn cã ®Ỉc ®iĨm 
A. §iƯn trë suÊt cđa chÊt b¸n dÉn lín h¬n so víi kim lo¹i nh­ng nhá h¬n so víi chÊt ®iƯn m«i’ 
B. §iƯn trë suÊt cđa chÊt b¸n dÉn gi¶m m¹nh khi nhiƯt ®é t¨ng. 
C. §iƯn trë suÊt phơ thuéc rÊt m¹nh vµo hiƯu ®iƯn thÕ. 
D. TÝnh chÊt ®iƯn cđa b¸n dÉn phơ thuéc nhiỊu vµo c¸c t¹p chÊt cã mỈt trong tinh thĨ. 
Câu 3 . B¶n chÊt cđa dßng ®iƯn trong chÊt b¸n dÉn lµ: 
A. Dßng chuyĨn dêi cã h­íng cđa c¸c electron vµ lç trèng ng­ỵc chiỊu ®iƯn tr­êng. 
B. Dßng chuyĨn dêi cã h­íng cđa c¸c electron vµ lç trèng cïng chiỊu ®iƯn tr­êng. 
C. Dßng chuyĨn dêi cã h­íng cđa c¸c electron theo chiỊu ®iƯn tr­êng vµ c¸c lç trèng ng­ỵc chiỊu ®iƯn tr­êng. 
D. Dßng chuyĨn dêi cã h­íng cđa c¸c lç trèng theo chiỊu ®iƯn tr­êng vµ c¸c electron ng­ỵc chiỊu ®iƯn tr­êng. 
Câu 4 . C©u nµo d­íi ®©y nãi vỊ ph©n lo¹i chÊt b¸n dÉn lµ kh«ng ®ĩng ? 
A. B¸n dÉn hoµn toµn tinh khiÕt lµ b¸n dÉn trong ®ã mËt ®é electron b»ng mËt ®é lç trèng. 
B. B¸n dÉn t¹p chÊt lµ b¸n dÉn trong ®ã c¸c h¹t t¶i ®iƯn chđ yÕu ®­ỵc t¹o bëi c¸c nguyªn tư t¹p chÊt. 
C. B¸n dÉn lo¹i n lµ b¸n dÉn trong ®ã mËt ®é lç trèng lín h¬n rÊt nhiỊu mËt ®é electron. 
D. B¸n dÉn lo¹i p lµ b¸n dÉn trong ®ã mËt ®é electron tù do nhá h¬n rÊt nhiỊu mËt ®é lç trèng. 
Câu 5 . Chän c©u tr¶ lêi ®ĩng? 
A. Electron tù do vµ lç trèng ®Ịu chuyĨn ®éng ng­ỵc chiỊu ®iƯn tr­êng. 
B. Electron tù do vµ lç trèng ®Ịu mang ®iƯn tÝch ©m. 
C. MËt ®é c¸c h¹t t¶i ®iƯn phơ thuéc rÊt nhiỊu vµo c¸c yÕu tè bªn ngoµi nh­ nhiƯt ®é, t¹p chÊt, møc ®é chiÕu s¸ng. 
D. §é linh ®éng cđa c¸c h¹t t¶i ®iƯn hÇu nh­ kh«ng thay ®ỉi khi nhiƯt ®é t¨ng. 
Câu 6 . Chän c©u tr¶ lêi sai? 
A. CÊu t¹o cđa ®ièt b¸n dÉn gåm mét líp tiÕp xĩc p-n. 
B. Dßng electron chuyĨn qua líp tiÕp xĩc p-n chđ yÕu theo chiỊu tõ p sang n. 
C. Tia ca tèt m¾t th­êng kh«ng nh×n thÊy ®­ỵc. 
D. §é dÉn ®iƯn cđa chÊt ®iƯn ph©n t¨ng khi nhiƯt ®é t¨ng. 
Câu 7 . HiƯu ®iƯn thÕ cđa líp tiÕp xĩc p-n cã t¸c dơng 
A. T¨ng c­êng sù khuÕch t¸n cđa c¸c h¹t c¬ b¶n. 
B. T¨ng c­êng sù khuÕch t¸n cđa c¸c h¹t c¬ b¶n vµ c¸c h¹t kh«ng c¬ b¶n. 
C. T¨ng c­êng sù khuÕch t¸n cđa c¸c electron tõ b¸n dÉn n sang b¸n dÉn p. 
D. T¨ng c­êng sù khuÕch t¸n cđa c¸c electron tõ b¸n dÉn p sang b¸n dÉn n. 
Câu 8 . Khi líp tiÕp xĩc p-n ®­ỵc m¾c ph©n cùc thuËn, ®iƯn tr­êng ngoµi cã t¸c dơng 
A. T¨ng c­êng sù khuÕch t¸n cđa c¸c h¹t c¬ b¶n. 
B. T¨ng c­êng sù khuÕch t¸n cđa c¸c h¹t c¬ b¶n vµ c¸c h¹t kh«ng c¬ b¶n. 
C. T¨ng c­êng sù khuÕch t¸n cđa c¸c electron tõ b¸n dÉn n sang b¸n dÉn p. 
D. T¨ng c­êng sù khuÕch t¸n cđa c¸c electron tõ b¸n dÉn p sang b¸n dÉn n. 
Câu 9 . Chän ph¸t biĨu ®ĩng 
A. ChÊt b¸n dÉn lo¹i n nhiƠm ®iƯn ©m do sè h¹t electron tù do nhiỊu h¬n c¸c lç trèng. 
B. Khi nhiƯt ®é cµng cao th× chÊt b¸n dÉn nhiƠm ®iƯn cµng lín. 
C. Khi m¾c ph©n cùc ng­ỵc vµo líp tiÕp xĩc p-n th× ®iƯn tr­êng ngoµi cã t¸c dơng t¨ng c­êng sù khuÕch t¸n cđa c¸c h¹t c¬ b¶n. 
D. Dßng ®iƯn thuËn lµ dßng khuÕch t¸n cđa c¸c h¹t c¬ b¶n. 
 §¸p ¸n phiÕu häc tËp:P1(D); P2(C); P(3D); P (4D); P5 (C); P6 (B); P7 (C); P8 (C); P9 (D). 
ĐA