Bài giảng Linh kiện điện tử: Chương 3 - Nguyễn Văn Hân

Bài giảng "Linh kiện điện tử - Chương 3: Điốt bán dẫn" cung cấp cho người học các kiến thức: Tiếp giáp p-n và điốt bán dẫn, các tham số của điốt bán dẫn, sơ đồ tương đương của Điốt bán dẫn, phân loại và một số ứng dụng của điốt. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Linh kiện điện tử: Chương 3 - Nguyễn Văn Hân Chương 3: Điốt bán dẫn • Tiếp giáp p-n và điốt bán dẫn • Các tham số của điốt bán dẫnNHATRANG UNIVERSITY • Sơ đồ tương đương của Điốt bán dẫn • Phân loại và một số ứng dụng của điốt Tiếp giáp p-n • Trên một miếng tinh thể bán dẫn, bằng các phương pháp công nghệ, tạo ra hai vùng bán dẫn loại N và loại P, thì tại ranh giới giữa hai vùng bán dẫn xuất hiện một vùng, gọi là lớp tiếp giáp p-n (p-n junction)NHATRANG UNIVERSITY Điốt bán dẫn • Linh kiện chỉ có một lớp tiếp giáp p-n gọi là điôt (diode) bán dẫn.NHATRANG UNIVERSITY Hình dạng, ký hiệu, cấu tạo: Sự hình thành tiếp giáp p-n • Vùng bán dẫn loại N có hạt dẫn đa số là electron tự do (NA=1016cm-3); vùng bán dẫn loại P hạt dẫn đa số là lỗ trống (ND=1017cm-3).NHATRANG UNIVERSITY • Do sự chênh lệch nồng độ electron và lỗ trống giữa hai vùng bán dẫn nên các electron ở gần tiếp giáp p-n khuếch tán từ vùng N sang vùng P và lỗ trống khuếch tán từ vùng P sang N. Kết quả là ở tiếp giáp p-n chỉ còn các ion tạp chất: ion dương ở phía tạp chất n, ion âm ở phía tạp chất p. Vùng giữa các ion này rất nghèo hạt dẫn điện (electron, lỗ trống), nên được gọi là vùng nghèo (depletion region) hay vùng điện tích không gian • Các ion này tạo thành một điện trường hướng từ n sang p gọi là điện trường tiếp xúc. Điện thế tạo bởi điện trường này gọi là hàng rào thế năng (barrier potential) Sự hình thành tiếp giáp p-nNHATRANG UNIVERSITY pn junction: tiếp giáp p-n depletion region: Vùng nghèo barrier potential: Hàng rào thế năng Tiếp giáp p-n ở trạng thái cân bằng • Điện trường tiếp xúc ngăn cản sự khuếch tán của các hạt dẫn đa số (electron ở bán dẫn loạiNHATRANG UNIVERSITY n; lỗ trống ở bán dẫn loại p)→giảm dòng khuếch tán, và tăng cường chuyển động trôi của các hạt dẫn thiểu số→tăng dòng trôi. Khi dòng điện sinh ra bởi các hạt dẫn này bằng nhau (nhưng ngược chiều), thì tiếp giáp ở trạng thái cân bằng động. • Ở trạng thái cân bằng động, tiếp giáp p-n có bề dày xác định (10-6m), điện trường tiếp xúc và hàng rào thế năng cũng có các giá trị xác định. Mô hình vùng năng lượng của tiếp giáp p-n ở trạng thái cân bằngNHATRANG UNIVERSITY Các tham số của tiếp giáp p-n ở trạng thái cân bằng Hiệu điện thế tiếp xúc xn q V Edx N A x 2p N D xn2NHATRANG UNIVERSITY xp 2 xp: Độ rộng vùng nghèo về phía p ND N A xn: Độ rộng vùng nghèo về phía n V0 VT ln 2 ε=11,8ε0=11,8.8,85.10-14(F/cm): ni Hằng số điện môi của chất bán dẫn Điện trường tiếp xúc ND N A E0 KT ln 2 ni Tiếp giáp p-n phân cực thuận • Tiếp giáp p-n được phân cực thuận khi đặt một điện áp một chiều có cực dương nối vào bán dẫn p và cực âm nối vào bán dẫn nNHATRANG UNIVERSITY • Điện áp phân cực (Vbias) phải lớn hơn hàng rào thế năng. • Điện trường ngoài ngược hướng với điện trường tiếp xúc, nên làm giảm điện trường tiếp xúc. Etx=E0-Eng Tiếp giáp p-n phân cực thuận • Điện trường ngoài hướng từ p sang n, làm các electron ở ...