Bài giảng Điện tử căn bản - Bài 4: Diode bán dẫn

Bài giảng Điện tử căn bản - Bài 4: Diode bán dẫn giúp người học hiểu thế nào là chất bán dẫn, ứng dụng của diode, phương pháp đo kiểm tra diode. Tham khảo bài giảng sau đây để nắm thêm nội dung chi tiết.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Điện tử căn bản - Bài 4: Diode bán dẫnBài 4: DIODE BÁN DẪN• I. Chất bán dẫn:• Chất bán dẫn không phải là chất cách điện, cũng không là chât dẫn điện, nhưng nó thuộc lớp vật liệu nằm giữa hai chất trên, nếu ta xét về tính dẫn điện thì chất bán dẫn sẽ có tính dẫn điện yếu hơn chất dẫn điện nhưng mạnh hơn chất cách điện và ngược lạ nếu ta xét về tính cách điện thì chất bán dẫn cách điện yếu hơn chất cách điện nhưng tốt hơn chất dẫn điện.• Chất bán dẫn có 4 điện tử hoá trị ở lớp ngoài cùng.• Những vật liệu bán dẫn điển hình như:• Gecmani (Ge)• Silic (Si)1.Bán dẫn thuần:Bán dẫn thuần như là tinh thể Silic hoặc Gecmani tinhkhiết+32SiGe+14 +14 +32 Si Ge Hình 3.1: Bán dẫn Si và Ge - Bán dẫn thuần có 4 điện tử ở lớp ngoài cùngnên ta chỉ xét đến lớp ngoài cùng. - Nồng độ lổ trống và điện tử bằng nhau.2. Bán dẫn loại N: - Để hình thành bán dẫn loại N, ta cho vào bán dẫn thuần (Si, Ge)một lượng tạp chất hoá trị 5 (P, As) Ví dụ: Cho P (hoá trị 5) vào Si tạo thành bán dẫn N. Cho As (hoá trị 5) vào Ge tạo thành bán dẫn N. - Nồng độ điện tử ne> nP nồng độ lổ trống. - Điện tử là hạt mang điện đa số và lổ trống là hạt mang điện thiểusố. Điện tử tự do S i S P S i i S Liên kết đồng hóa i trị Hình 3.2: Hình thành bán dẫn N3. Bán dẫn loại P: Để hình thành bán dẫn loại P, ta cho vào bán dẫnthuần (Si, Ge) một lượng tạp chất hoá trị 3.Ví dụ:Cho Bo (hoá trị 3) vào Si  bán dẫn loại PCho In (hoá trị 3) vào Ge  bán dẫn loại P.Nồng độ điện tử ne< nP nồng độ lổ trống.Điện tử là hạt mang điện thiểu số và lổ trống là hạt mang điện đa số. Lỗ trống S i S B S i S Liên kết i đồng hóa trị Hình 3.3: Hình thành bán dẫn PMối nối diode:- Một diode được tạo ra từ sự kết hợp giữa bán dẫnloại P và bán dẫn loại N.- Mối nối diode là vùng nằm ở vị trí cuối của bándẫn loại P và đầu bán dẫn loại N. P N Mối nối Diode Anot Catot P N A A K A K K(case) A K K AHình 4.1: Hình thành mối nối Diode Ký hiệu và hình dáng thực tế DiodeVùng nghèo của Diode:-Tại một thời điểm tức thời, khi mối nối hình thành thì quá trình khuếch tándiễn ra.-Một vài lổ trống sẽ dịch chuyển từ bán dẫn loại N sang bán dẫn loại P.-Trái lại một vài điện tử tự do sẽ dịch chuyển từ bán dẫn loại N sang bán dẫnloại P.-Những lổ trống và điện tử tự do này khi di chuyển ngang qua mối nối kết hợplại và tạo ra vùng nghèo tạo chổ nối.-Vùng nghèo là nơi mà không có hạt mang điện đa số chuyển động.Hai bên mối nối hình thành nên những điện tích tích điện (+) và tích điện (-). P N Vùng nghèo Vùng nghèo Diode V = 0.2 – 0.6v tuỳ loại (Si, Ge) P N Vùng nghèo Hình 4.3: Vùng nghèo Diode Sự chênh lệch điện thế rào cản (hàng rào điện thế)Những điện tích trái dấu hình thành ở hai bên mối nối tạo ramột hàng rào điện thế hay điện thế rào cản. Điện thế nàychống lại không còn để những điện tử tự do và lổ trống ngangqua mối nối.Điện thế rào cản khoảng 0,2v (đối với mối nối Ge), và khoảng0.7v (đối với mối nối Si).1. Phân cực ngược:  Khi Diode phân cực nghịch, điện trở mối nối vô cùng lớn.  Khi Diode phân cực nghịch, dòng điện PCN rất nhỏ (dòng rò, dòng rĩ ...