Công ty Cổ phần Mạng giáo dục Bạch Kim - 27 Huỳnh Thúc Kháng, Đống Đa, Hà Nội
Trang bìa
Trang bìa:
TIẾT 17: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN Kiểm tra bài cũ
Câu hỏi 1:
Câu hỏi 1: Hạt mang điện tích nào dịch chuyển trong dung dịch điện phân hay chất rắn nóng chảy để tạo thành dòng điện
A. Chỉ có các electron
B. Electron và ion dương
C. Các ion dương và âm
D. Các ion dương, ion âm và và các electron
Câu hỏi 2:
Câu hỏi 2: Tính chất nào sau đây không phải là tính chất của tia catốt?
A. Tia catốt có thể đâm xuyên.
B. Tia catốt luôn luôn truyền thẳng khi không có điện từ trường.
C. Tia catốt phát ra theo mọi hướng của catốt.
D. Tia catốt là chùm eletron.
Câu hỏi 3:
Câu hỏi 3: Hạt mang điện tự do trong chân không là?
A. Ion dương và ion âm.
B. Electron và ion âm.
C. Electron được đưa vào chân không
D. Electron và ion dương
Chất bán dẫn và tính chất
Khái niệm:
I. CHẤT BÁN DẪN VÀ TÍNH CHẤT 1.Khái niệm - Là chất ở điều kiện này thì dẫn điện, ở điều kiện khác không dẫn điện. Ví dụ: Gemani(Ge), Silic(Si)…. 2. Tính chất bán dẫn tinh khiết - Có điện trở suất nằm trong khoảng trung gian giữa điện trở suất của kim loại và điện trở suất của điện môi Chất Điện trở suất latex((Omega.m)) Bạc 1,62latex(10^-8) Đồng 1,69latex(10^-8) Nhôm 2,75latex(10^-8) Silic 2,50latex(10^3) Gemani 0,50 Bảng điện trở suất của một số kim loại và chất bán dẫn tinh khiết ở nhiệt 300 K. Chất bán dẫn:
I. CHẤT BÁN DẪN VÀ TÍNH CHẤT 2. Tính chất bán dẫn tinh khiết - Điện trở suất của bán dẫn tinh khiết giảm mạnh khi nhiệt độ tăng. ở nhiệt độ thấp, bán dẫn dẫn nhiệt rất kém. ở nhiệt độ cao, bán dẫn dẫn điện khá tốt. - Tính chất điện của bán dẫn phụ thuộc rất nhiều vào các tạp chất có mặt trong tinh thể. - Điện trở suất của chất bán dẫn cũng giảm khi bị chiếu sáng và các tác nhân ion hoá khác Hạt tải điện trong chất bán dẫn
Bán dẫn loại n :
II. HẠT TẢI ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN. BÁN DẪN LOẠI n VÀ BÁN DẪN LOẠI p 1. Bán dẫn loại n và bán dẫn loại p a. Bán dẫn loại n Giả sử trong mạng tinh thể Silic có lẫn một nguyên tử phôtpho (P). Electron dư trong nguyên tử Phôtpho liên kết yếu với nguyên tử Phôtpho. - Như vậy, tạp chất P đã tạo thêm các electron tự do, mà không làm tăng thêm 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. Bán dẫn loại p:
II. HẠT TẢI ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN. BÁN DẪN LOẠI n VÀ BÁN DẪN LOẠI p 1. Bán dẫn loại n và bán dẫn loại p b. Bán dẫn loại p Giả sử trong mạng tinh thể Silic có lẫn một nguyên tử Bo (B). Lỗ trống tạo nên do nguyên tử Bo thiếu 1 electron liên kết với 1 nguyên tử Silic lân cận - Như vậy, tạp chất B pha vào bán dẫn Silic 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 đa số, electron là hạt tải điện không cơ bản hay thiểu số. - Bán dẫn như vậy gọi là bán dẫn lỗ trống hay bán dẫn loại p. Tạp chất cho ( đôno ) và tạp chất nhận( axepto ):
II.HẠT TẢI ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN. BÁN DẪN LOẠI n VÀ BÁN DẪN LOẠI p 3. Tạp chất cho và tạp chất nhận - Tạp chất cho (đôno): Là tạp chất khi pha vào bán dẫn thì cho tinh thể bán dẫn electron dẫn chuyển động cùng chiều điện trường - Tạp chất nhận (axepto) là tạp chất khi pha vào bán dẫn thì nhận electron liên kết của tinh thể để sinh ra những lỗ trống Lớp chuyển tiếp
Lớp nghèo:
III. LỚP CHUYỂN TIẾP p-n Lớp chuyển tiếp p-n là chỗ tiếp giáp của 2 miền bán dẫn p và n 1. Lớp nghèo - Ở lớp chuyển tiếp p-n các electron và lỗ trống tái hợp với nhau, hình thành lớp không có hạt tải điện- gọi là lớp nghèo - Ở lớp nghèo phía n tích điện ; phía p tích điện âm. Điện trở lớp nghèo rất lớn Dòng điện chạy qua lớp nghèo:
III. LỚP CHUYỂN TIẾP p-n 2. Dòng điện chạy qua lớp tiếp xúc - Ở lớp tiếp xúc p - n có sự khuếch tán e từ n sang p và lỗ trống từ p sang n * Ở mặt phân cách hình thành một lớp đặc biệt: - Phía n: tích điện . - Phía p: tích điện âm. => Điện trường latex(E_(tx)) hướng từ n sang p. Có tác dụng ngăn cản sự khuếch tán của các hạt mang điện cơ bản - Khi latex(E_(tx)) = latex(E_(txmax) )sự khuếch tán ngừng latex(rArr R_(tx) lớn. Dòng điện chạy qua lớp nghèo_tiếp:
III. LỚP CHUYỂN TIẾP p-n 2. Dòng điện chạy qua lớp tiếp xúc - Tính chất dẫn điện một chiều của lớp tiếp xúc p - n Nối cực với đầu p Nối cực - với đầu n * Do tác dụng của E ngoài, hướng từ p sang n: lỗ trống chuyển từ p sang n, electrôn chuyển từ n sang p - Qua lớp tiếp xúc có I từ p -> n là dòng điện thuận, U đặt vào: thuận Nối cực với đầu n Nối cực - với đầu p E ngoài, hướng từ n sang p : - I từ n p, I nhỏ, là dòng điện ngược,U đặt vào: ngược Hiện tượng phun hạt tải điện:
III. LỚP CHUYỂN TIẾP p-n 3. Hiện tượng phun hạt tải điện Khi dòng điện qua lớp nghèo theo chiều thuận, các hạt tải điện đi qua lớp nghèo có thể đi tiếp sang miền đối diên, tức là có hiện tượng phun hạt tải điện từ miền này sang miền khác. Điốt bán dẫn và mạch chỉnh lưu
Điốt bán dẫn:
IV. ĐIỐT BÁN DẪN VÀ MẠCH CHỈNH LƯU DÙNG ĐIỐT BÁN DẪN 1. Điốt bán dẫn Điốt là linh kiện bán dẫn hai cực, trong đó có một lớp chuyển tiếp p - n. a. Cấu tạo Điốt b/d được tạo thành từ hai miền bán dẫn khác loại , tiếp giáp nhau , mỗi miền nối ra một chân cực . * Kí hiệu trên sơ đồ: * Ứng dụng: để chỉnh lưu dòng điện xoay chiều. * Đặc điểm : Chỉ cho dòng điện đi theo chiều từ A đến K. Khi đặt điốt vào điện áp ngược (p nối về cực âm, n nối về cực dương) điốt khoá, không cho dòng qua Ứng dụng Điốt bán dẫn:
IV. ĐIỐT BÁN DẪN VÀ MẠCH CHỈNH LƯU DÙNG ĐIỐT BÁN DẪN 1. Điốt bán dẫn - Ứng dụng: - Điôt bán dẫn là dụng cụ bán dẫn có một lớp tiếp xúc p – n, do đó có tính chất dẫn điện ưu tiên theo một chiều. Mạch chỉnh lưu:
IV. ĐIỐT BÁN DẪN VÀ MẠCH CHỈNH LƯU DÙNG ĐIỐT BÁN DẪN 2. Mạch chỉnh lưu cầu(dùng 4 điốt) - Ở nửa chu kỳ dương, dòng điện I -> Đ1->R tải -> Đ3-> cực âm của cuộn thứ cấp. - Ở nửa chu kỳ âm, dòng điện I -> Đ2 ->R tải -> Đ4 -> cực âm của cuộn thứ cấp. Mạch chỉnh lưu_tiếp:
IV. ĐIỐT BÁN DẪN VÀ MẠCH CHỈNH LƯU DÙNG ĐIỐT BÁN DẪN 2. Mạch chỉnh lưu cầu(dùng 4 điốt) - Dù điện áp ở 1 dương hay âm so với 3, dòng qua tải luôn đi từ 2 đến 4 u1- Điện áp chưa chỉnh lưu: Xoay chiều u2 - Điện áp chỉnh lưu cả chu kì, tuy còn nhấp nháy u3 - Điện áp chỉnh lưu cả chu kì, qua bộ lọc, bớt nhấp nháy Tranzito lưỡng cực n-p-n
Hiệu ứng Tranzito khi p rất dày:
V. TRANZITO LƯỠNG CỰC n-p-n. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 1. Hiệu ứng tranzito Xét tinh thể bán dẫn n1 – p – n2 Các điện cực E, B, C Mật độ e ở n2 >> mật độ lỗ trống ở p latex(U_(BE)) điện áp thuận, latex(U_(CE)) lớn (10V) a. Khi miền p rất dày, n1và n2 cách xa nhau - Lớp latex(n_1- p) phân cực ngược, latex(R_(CB) lớn Lớp latex(p-n_2) phân cực thuận, e phun từ n2 sang p, Không tới được lớp latex(n_1-p); Không ảnh hưởng tới latex(R_(CB)) Hiệu ứng Tranzito khi miền p mỏng:
V. TRANZITO LƯỠNG CỰC n-p-n. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 1. Hiệu ứng tranzito b. Khi miền p rất mỏng, latex(n_1)và latex(n_2) rất gần nhau - Electron từ latex(n_2) phun vào p và lan sang latex(n_1) làm cho latex(R_(CB)) giảm đáng kể - Hiệu ứng dòng điện chạy từ B sang E làm thay đổi điện trở latex(R_(CB)) => Gọi là hiệu ứng tranzito Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Cấu tạo Tranzitor lưỡng cực n-p-n:
V. TRANZITO LƯỠNG CỰC n-p-n. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 2. Tranzito lưỡng cực n-p-n a. Cấu tạo - Được tạo thành từ 3 miền bán dẫn khác loại , xen kẽ , tiếp giáp nhau , mỗi miền nối ra một chân cực . Miền E: Có lượng tạp chất lớn => Số hạt mang điện lớn => Dòng latex(I_E lớn) . Miền B : mỏng (µm). Có lượng tạp chất ít => Số hạt mang điện ít => Dòng latex(I_B) nhỏ Miền C: Có lượng tạp chất trung bình Ký hiệu Tranzitor lưỡng cực n-p-n:
V. TRANZITO LƯỠNG CỰC n-p-n. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 2. Tranzito lưỡng cực n-p-n b. Kí hiệu - Trong đó: Cực E: cực phát, êmetơ Cực B: cực gốc, badơ Cực C: cực góp, côlectơ Phân loạiTranzitor lưỡng cực n-p-n:
V. TRANZITO LƯỠNG CỰC n-p-n. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 2. Tranzito lưỡng cực n-p-n c.Phân loại Tranzito - Tranzito p-n-p - Ký hiệu Tranzito p-n-p - Tranzito n-p-n - Ký hiệu Tranzito n-p-n Hoạt động loạiTranzitor lưỡng cực n-p-n:
V. TRANZITO LƯỠNG CỰC n-p-n. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 2. Tranzito lưỡng cực n-p-n d.Hoạt động của Tranzito - Đặt vào E và B nguồn điện có hđt thuận e1 (cực nối với p) - Đặt vào B và C nguồn điện có hđt ngược e2 (cực nối với n) p – n - p n – p- n Củng cố
Bài tập 1:
Bài tập 1: Câu nào dưới đây nói về các hạt tải điện trong chất bán dẫn là đúng ?
A. Các hạt tải điện trong bán dẫn loại n chỉ có electron tự do
B. Các hạt tải điện trong bán dẫn loại p chỉ có lỗ trống
C. Các hạt tải điện trong bán dẫn luôn bao gồm : lỗ trống và electron tự do
D. Các hạt tải điện trong bán dẫn luôn chuyển động ngược chiều điện trường
Bài tập 2:
Bài tập 2: Điền vào chỗ trống.
Bài tập 3:
Bài tập 2: Chọn phát biểu sai:
A. Điôt bán dẫn có chiều dòng điện thuận từ n sang p
B. Khi có dòng điện thuận trong điôt bán dẫn thì electron di chuyển từ n sang p
C. Điôt bán dẫn dùng để chỉnh lưu dòng xoay chiều thành dòng một chiều
D. Tại lớp chuyển tiếp p-n có một lớp rất ít hạt tải điện
Bài tập 4:
Bài tập 4: Để bắt đầu tăng điện trở của bán dẫn loại n người ta
A. Pha vào bán dẫn tạp chất axepto
B. Pha vào bán dẫn tạp chất đôno
C. Đốt nóng mẩu bán dẫn đó
D. Chiếu sáng mẩu bán dẫn đó với cường độ sáng lớn
Bài tập 5:
Bài tập 5: Chọn phát biểu đúng
A. Chất bán dẫn loại n nhiễm điện âm do số hạt electron tự do nhiều hơn các lỗ trốn
B. Khi nhiệt độ càng cao thì chất bán dẫn nhiễm điện càng lớn.
C. Khi mắc phân cực ngược vào lớp tiếp xúc p-n thì điện trường ngoài có tác dụng tăng cường sự khuếch tán của các hạt cơ bản.
D. Dòng điện thuận là dòng khuếch tán của các hạt cơ bản.
Dặn dò và kết thúc
Dặn dò:
DẶN DÒ - Về nhà đọc kỹ lại bài cũ và làm các bài tập trong sách bài tập và sách giáo khoa. -Đọc phần em có biết?. - Chuẩn bị bài mới Kết thúc:
BÀI HỌC ĐẾN ĐÂY LÀ KẾT THÚC!!!