Kỹ thuật điện tử ( GV Nguyễn Văn Hân ) - Phần 2

CHẤT BÁN DẪN ĐIỆN - PHẦN TỬ MỘT MẶT GHÉP P-N 2.1.1. Chất bán dẫn nguyên chất và chất bán dẫn tạp chất Phân biệt độ dẫn điện của các chất bằng phương pháp cổ điển Dẫn điện Bán dẫn điện Cách điện R
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Kỹ thuật điện tử ( GV Nguyễn Văn Hân ) - Phần 2 Chương 2: KỸ THUẬT TƯƠNG TỰ 2.1. CHẤT BÁN DẪN ĐIỆN - PHẦN TỬ MỘT MẶT GHÉP P-N 2.1.1. Chất bán dẫn nguyên chất và chất bán dẫn tạp chất Phân biệt độ dẫn điện của các chất bằng phương pháp cổ điển Dẫn điện Bán dẫn điện Cách điện R()a. Cấu trúc vùng năng lượng trong chất rắn tinh thể Vùng dẫn Vùng dẫn Vùng dẫn 0Eg  2eV Vùng cấm Eg Vùng hoá Vùng hoá trị trị Vùng hoá trị b) c) a) 1 b. Chất bán dẫn thuầnHai chất bán dẫn thuần điển hình là Gemanium (Ge) và Silicium (Si) đều thuộc nhóm 4 của Bảng tuần hoàn. Si có Eg=1,12eV và Ge có Eg=0,72eV Si Si Si Vùng dẫn Điện tử Lỗ . ni trống + Si Si Si 1,12eV pi Si Si Si Vùng hoá trịMuốn có hạt dẫn tự do phải có năng lượng kích thích Ekt > Eg làm phát sinh một cặp hạt dẫn nên ni = pi. 2 c. Chất bán dẫn tạp chất loại nPha tạp chất thuộc nhóm 5 của BTH (Như P, As…) vào mạngtinh thể Ge hay Si với nồng độ khoảng 1010 đến 1018 nguyêntử/cm3 ta có chất bán dẫn loại n.Mức năng lượng tạp chất loại n nằm ở phía trên vùng cấm gầnđáy vùng dẫnCác điện tử dễ dàng nhận năng Vùng dẫnlượng kích thích bên ngoài để Mức tạpnhảy lên vùng dẫn và tham gia   chất loại nvào quá trình dẫn điện.Hạt dẫn đa số là điện tử. Hạt Vùng hoádẫn thiểu số là lỗ trống: trị nn >> pn 3 d. Chất bán dẫn tạp chất loại pPha tạp chất thuộc nhóm 3 của BTH (Al, B…) vào mạng tinh thểGe hay Si với nồng độ khoảng 1010 đến 1018 nguyên tử/cm3 ta cóchất bán dẫn loại p.Mức năng lượng tạp chất loại p nằm ở phía dưới vùng cấm gầnđỉnh vùng hoá trịCác điện tử dễ dàng nhận năng Vùng dẫnlượng kích thích bên ngoài để nhảytừ vùng hoá trị lên mức tạp chấtloại p tạo nên điện tích tham gia Mức tạp  vào quá trình dẫn điện. chất loại p Vùng hoáHạt dẫn đa số là lỗ trống mang đt + trịHạt dẫn thiểu số là điện tử mang đt - pp >> np 4e. Vài hiện tượng vật lý thường gặp • Hiện tượng ion hoá nguyên tử Ở nhiệt độ thường, bán dẫn nguyên chất hay tạp chất đều bị ion hoá và có số hạt dẫn n hay p xác định được dựa vào hàm Fermi -Dirac.  EC  E F   E F  EV  n  N C exp  p  NV exp    KT KT     ở trạng thái cân bằng thì tích số nồng độ hai loại hạt dẫn luôn là  Eg  một hằng số: nn n p  p p pn  ni pi  N C NV exp   KT     + Bán dẫn n có nn >> ni >> pn. Và: nn=N D. Bán dẫn p có pp >> pi >> np. Và: np=N-A nn, pp: Là các hạt dẫn đa số (điện tử ở bd loại n, lỗ trống ở bd loại p) np, pn: Là các hạt dẫn thiểu số (điện tử ở bd loại p, lỗ trống ở bd loại n) N+D, N-A: Là các ion dương, âm tạp chất. 5 Ec, Ev: Mức năng lượng đáy vùng dẫn, đỉnh vùng hóa trị• Hiện tượng tái hợp các hạt dẫn Tái hợp là quá trình chuyển dời các điện tử từ mức cao xuốngthấp làm mất đi một cặp hạt dẫn. Sự tái hợp có liên quan đến thờigian sống của điện tích đã được sinh ra và nó có quan hệ với tần sốtác động nhanh của linh kiện điện tử• Chuyển động có gia tốc trôi của các hạt dẫn trong điện trường Khi có điện trường thì các hạt dẫn sẽ chuyển động có hướng để tạo nên dòng điện. Dòng trôi toàn phần là t ...