CÁC DỤNG CỤ BÁN DẪN

Các nguyên tố thuộc nhóm IV trong bảng tuần hoàn Mendeleep như Gecmani(Ge), Silic(Si) là những nguyên tố có 4 điện tử lớp ngoài cùng. Ở điều kiện bình thường các điện tử đó tham gia liên kết hoá trị trong mạng tinh thể nên chúng không dẫn điện . Hình 3.1 trình bày cấu trúc phẳng của mạng tinh thể Gecmani,trong đó mỗi nguyên tử đem 4 điện tử ngoài cùng của nó góp với 4 điện tử của 4 nguyên tử khác tạo thành các cặp điện tử hoá...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
CÁC DỤNG CỤ BÁN DẪN51 Chương 3 CÁC D NG C BÁN D N3.1 CƠ CH BÁN D N3.1.1. Bán d n thu n Các nguyên t thu c nhóm IV trong b ng tu n hoàn Mendeleep nhưGecmani(Ge), Silic(Si) là nh ng nguyên t có 4 i n t l p ngoài cùng. i uki n bình thư ng các i n t ó tham gia liên k t hoá trtrong m ng tinh th nên chúng không d n i n . Hình 3.1 Ge Ge Getrình bày c u trúc ph ng c a m ng tinh th Ge Ge GeGecmani,trong ó m i nguyên t em 4 i n t ngoài Ge Ge Gecùng c a nó góp v i 4 i n t c a 4 nguyên t khác t othành các c p i n t hoá tr ( ký hi u b ng d u ch m m H×nh 3.1 CÊu tróc m¹ng tinh thÓ). Khi ư c kích thích b ng năng lư ng t bên ngoài , m t Gecmanis i n t có th b t ra kh i liên k t và tr thành i n tt do d n i n như trong kim lo i. Như v y ch t bán d n tr thành ch t d n i n.Bán d n như v y g i là bán d n thu n hay bán d n ơn ch t.3.1.2. Bán d n t p . Nh ng bán d n thu n như trên d n i n không t t. tăng kh năng d n i n c a bán d n ngư i ta tr n thêm t p ch t vào bán d n thu n ư c bán d nm i có n ng các h t d n cao g i là bán d n t p.Bán d n t p có 2 lo i là lo a nvà lo i pa. Bán d n lo i cho n. N u ta tr n t p ch t thu c nhóm V c a b ng h th ng tu n hoàn Medeleepvào bán d n thu n thì m t nguyên t t p ch t v i 5 nguyên t l p ngoài cùng scó 4 i n t tham gia liên k t v i 4 nguyên t bán d n , còn l i là m t i n t tdo. Ví d trên hình 3.2 là bán d n Gecmani (ký hi u Ge) ư c tr n v i asen (As).T p ch t ây ã cho i n t nên t o thành bán d n lo i “cho ”, ký hi u là n. H td n i n (hay g i là ng t )chính bán d n lo i “cho ” n là i n t v i m tnn .b. Bán d n lo i l y p N u ta tr n vào vào bán d n thu n ch t Indi Ge Ge Ge(In)thu c nhóm III c a b ng tu n hoàn thì t o ®iÖn tö ư c 4 c p i n t liên k t hoá tr v i 4 nguyên t Ge As Ge tù dobán d n,ngoài 3 i n t c a m t nguyên t In s có Ge Ge Gem t i n t c a nguyên t Ge lân c n ư c l y vào. H×nh3.2 CÊu t¹o b¸n dÉn nCh m t i n t s t o thành l “tr ng ” mang i ntích dương(hình 3.3).Các “l tr ng ” ư c t o thành Ge Ge Ge Ge In Ge52 lç trèng Ge Ge Ge H×nh3.3CÊu t¹o b¸n dÉn lo¹i phàng lo t s d n i n như nh ng i n tích dương. Bán d n lo i này có t p ch tl y i n t nên g i là bán d n lo i “l y” ký hi u là p. ây h t d n chính là “ltr ng”v i m t là pp. C n nói thêm r ng trong bán d n lo i cho n v n có l n h td n ph là l tr ng v i n ng pn, trong bán d n lo i “l y”p v n có l n h t d nph là i n t v i m t là nP. Nghĩa là pP ≥ nP và nn >pn.3.1.3. M t s hi n tư ng v t lý trong bán d n Trong bán d n t p cũng như bán d n thu n di n ra m t s quá trình v t lý nh hư ng n tính ch t d n i n c a chúng. Ta xét các hi n tư ng ó.a. Hi n tư ng ion hoá nguyên t Khi nguyên t b ion hoá s phát sinh các h t d n t do. K t qu nghiênc u cho th y tích s c a hai n ng h t d n chính và ph trong b t c m t bánd n t p nào i u ki n cân b ng là m t h ng s : nP.pP = nn.pn = const (3.1) T (3.1) ta th y n u tăng n ng c a h t d n lo i này lên bao nhiêu l n thìn ng c a h t d n lo i kia s gi m i b y nhiêu l n. Như v y mu n thay in ng c a ng t (h t d n) trong bán d n t p ta c n thay i n ng ng ttrong bán d n thu n. Trong bán d n lo i n s i n t t do luôn b ng s ion dương ND+; còntrong bán d n lo i p s “l tr ng ” luôn luôn b ng s ion âm NA- c a t p ch t.b. Hi n tư ng tái h p c a h t d n Trong bán d n các ion luôn có th nh n i n tích tr thành nguyên ttrung tính. ó là hi n tư ng tái h p. Như v y c m t l n tái h p thì trong bánd n l i m t i m t c p i n tích và bán d n l i chuy n sang m t tr ng thái m i.Khi ó c n quan tâm n s gia tăng n ng c a các h t d n ph vì chúng có vaitrò quy t nh trong cơ ch phát sinh dòng i n trong các d ng c bán d n mà tas nghiên c u sau này. Trong bán d n lo i n, s gi m n ng l tr ng theo th i gian ( s tái h pc a l tr ng v i i n t trong i u ki n n ng i n t cao) là ∆p(t) thì 1 − τp ∆p(t) = ∆P(0) e (3.2) Trong ó ∆P(0) - lư ng l tr ng t i th i i m t = 0 ( là th i i m sau quátrình sinh h t. τP - th i gian s ng c a l tr ng trong bán d n lo i n. Nó ư c nh nghĩalà kho ng th i gian mà lư ng l tr ng gi m i e l n. Tương t trong bán d n lo i P : 53 1 − τn ∆n(t) = ∆n(0) e (3.3) τP, τn quy t nh tính tác ng nhanh ( t n s làm vi c) c a các d ng c bánd n.c. Chuy n ng trôi (gia t c) c a các h t d n trong i n trư ng: Dư i tác d ng c a i n trư ng E các h t d n ...