Bài giảng Chương 4: Diode

Dưới đây là bài giảng Chương 4: Diode. Mời các bạn tham khảo bài giảng để nắm bắt được những kiến thức về chất bán dẫn điện; mặt ghép p-n và tính chỉnh lưu của diode bán dẫn; Diode trong mạch điện một chiều; Diode trong mạch điện xoay chiều – mạch chỉnh lưu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Chương 4: DiodeChương 4: DIODEThS. Nguyễn Bá Vương4.1 Chất bán dẫn điện Cấu trúc vùng năng lượng của chất rắn tinh thể• Vùng hóa trị (hay còn gọi là vùng đầy), trong đó tất cả các mức năng lượng đều đã bị chiếm chỗ, không còn trạng thái (mức) năng lượng tự do.• Vùng dẫn (vùng trống), trong đó các mức năng lượng đều còn bỏ trống hay chỉ bị chiếm chỗ một phần.• Vùng cấm, trong đó không tồn tại các mức năng lượng nào để điện tử có thể chiếm chỗ hay xác suất tìm hạt tại đây bằng 0. a) Chất cách điện b) chất bán dẫn c) chất dẫn điện Chất bán dẫn thuần• Hai chất bán dẫn thuần điển hình là Gemanium (Ge) và Silicium (Si) có cấu trúc vùng năng lượng dạng với Eg = 0,72eV và Eg = 1,12eVMẫu nguyên tử Si14 (theo BOHR) electron +P N n=1 n=3 n=2 Cấu trúc electrona) Silicon-Si b) Germanium-Ge c) Gallium-Gad) Arsenic-As e) Indium-InSilicon cấu tạo bền•Tuy nhiên, dưới tác dụng nhiệt (hoặc ánh sáng, điệntrường…), một số điện tử nhận được năng lượng đủlớn hơn năng lượng liên kết cộng hoá trị ( năng lượngion hoá 1.12 eV đối với Si và 0,6 eV đối với Ge) nêncó thể bức khỏi sự ràng buộc nói trên để trở thànhđiện tử tự do và dễ dàng di chuyển trong mạng tinhthể  Si trở nên dẫn điện.•Khi có 1 điện tử rời khỏi vị trí sẽ để lại tại đó một lỗtrống mang điện tích dương các lỗ trống di chuyểnngược chiều với điện tử tự do.•Hiện tượng trên được gọi là hiện tượng sinh tạonhiệt cặp điện tử tự do – lỗ trống. Chaátbaùndaãnpha (dope)• 1. ChaátbaùndaãnloaïinPhanguyeântöûhoaùtrò5(P15)vaøotinhtheå Si: Pseõduøng4ñieäntöûvoøngngoaøicuøngñeå lieânkeátcoänghoaùtròvôùi4ñieäntöûcuûa4 nguyeântöûkeácaän Coønlaïi1ñieäntöûthöù5vìkhoânglieânkeát neândeãdaøngdichuyeåntrongmaïngtinhtheå ñieäntöûtöïdodaãnñieän. 1nguyeântöûPcho1ñieäntöûtöïdo,Phanhieàu nguyeântöûPchonhieàuñieäntöûtöïdohôn Chất bán dẫn tạp chất loại n electron dư (e tự do)+4 +4 +4+4 +5 +4+4 +4 +4ñieän töû – loã troáng nhöng vôùi noàngñoä raát beù.Keátluaän : Chaátbaùndaãnloaïin coù: Ñieän töû töï do laø haït taûi ña soámaät ñoä nn, Loã troáng laø haït taûi thieåu soá ,maät ñoä pn, Nguyeân töû P laø nguyeân töû cho,maät ñoä ND, Trong ñieàukieäncaânbaèngnhieätñoäng nn .pn n i2cho: nn=ND+pn=N 2 D n pn = iVaø: ND Chaátbaùndaãnpha• 1. ChaátbaùndaãnloaïipPhanguyeântöûhoaùtrò3(B5)vaøotinhtheåSi: Bseõduøngheát3ñieäntöûvoøngngoaøicuøng ñeå lieân keát coïng hoaù trò vôùi 3 ñieän töû cuûa3nguyeântöûkeácaän Coøn laïi 1 vò trí thieáu vì ñieän töû neân xem nhöcoùñieäntíchdöôngvaøcaùcñieäntöûlaân caän deã ñeán taùi keát vôùi loã troáng cuûa B vaø ñeå laïi ôûvò trí ñoù loå troâng môùi vaø hieän töôïng treân cöù tieáp dieãn daãn ñieänbaèngloãtroáng. 1 nguyeân töû B cho 1 loã troáng,Pha nhieàu nguyeântöûBchonhieàuloãtroánghôn doøng Chất bán dẫn tạp chất loại p Lỗ trống+4 +4 +4+4 +3 +4+4 +4 +4trongphoøng, coøn coù sinh taïo nhieät caëpñieän töû – loã troáng nhöng vôùi noàngñoä raát beù.Keátluaän : Chaátbaùndaãnloaïipcoù: Ñieän töû töï do laø haït taûi thieåu soámaät ñoä np, Loã troáng laø haït taûi ña soá , maät ñoäpp, Nguyeân töû P laø nguyeân töû nhaän,maät ñoä NA, np .pp n i 2 Trong ñieàukieäncaânbaèngnhieätñoäng cho: pp=NA+npNA.Vaø: ni 2 np = NA4.2 Mặt ghép p-n và tính chỉnh lưu của diode bán dẫn II.Noáipn1.Caáutaïo p+ n+ 1μm lôùp SiO 2 n+ 5μmmaøng moûng10μm pGiaùVùng tiếp xúcP N - - + + - - + + - - + + - - + + - - + + - - + + - - + + - - + + - - + + - - + + - - + +Lỗ trốnge ...