zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Tài Liệu Phổ Thông

» Trung học phổ thông

Bài 43 - 44 : DÒNG ĐIỆN TRONG BÁN DẪN

Chia sẻ: Abcdef_51 Abcdef_51 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

Báo xấu

86
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Hiểu được các tính chất điện đặc biệt của bán dẫn làm cho nó được xếp vào một loại vật dẫn riêng, khác với các vật dẫn quen thuộc là kim loại.  Hiểu được các hạt tải điện là electron tự do và lỗ trống là cơ chế tạo thành các hạt tải điện đó trong bán dẫn tinh khiết.  Hiểu được tác dụng của vật chất có thể làm thay đổi một cách cơ bản tính chất điện của bán dẫn. Bằng cách pha tạp chất thích hợp, người ta có thể tạo nên bán dẫn loại...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài 43 - 44 : DÒNG ĐIỆN TRONG BÁN DẪN

 TRÖÔØNG PTTH MAÏC ÑÓNH CHI GIAÙO AÙN VAÄT LYÙ 11 Tiết : ____________ Bài 43 - 44 : DÒNG ĐIỆN TRONG BÁN DẪN I. MỤC TIÊU :  Hiểu đ ược các tính chất điện đặc biệt của bán d ẫn làm cho nó đ ược xếp vào một lo ại vật d ẫn riêng, khác với các vật d ẫn quen thuộc là kim lo ại.  Hiểu đ ược các hạt tải điện là electron tự do và lỗ trống là cơ chế tạo thành các hạt tải đ iện đó trong bán dẫn tinh khiết.  Hiểu đ ược tác dụng của vật chất có thể làm thay đổi một cách cơ bản tính chất điện của bán dẫn. Bằng cách p ha tạp chất thích hợp, người ta có thể tạo nên bán dẫn loại n và loại p và nồng độ hạt tải mong muốn.  Hiểu đ ược sự hình thành lớp chuyển tiếp p – n và giải thích được tính chất chỉnh lưu của lớp chuyển tiếp p – n. II. PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY : Phương p háp thực nghiệm và nêu vấn đ ề .. III. THIẾT BỊ , ĐỒ DÙNG DẠY HỌC : Tranh vẽ và mô hình thí nghiệm chất b án d ẫn IV. TIẾN TRÌNH GIẢNG DẠY Phần làm việc của Giáo Viên Phân phối Hoạt đông của học sinh Ghi chú thời gian Nội dung ghi bảng Tổ chức ,điều k hiển 1. Trả lời câu hỏi SGk 1. Kiểm tra Kiểm tra và đánh giá 2. Làm bài tập SBTVL 11 bài cũ và k iến thức cũ liên q uan với bài mới (3’) 2. Nghiên Tính chất điện của bán dẫn Cá nhân suy nghĩ. I. Tính chất điện của bán dẫn Ghi nhớ. a. Giới thiệu Gv : cứu bài mới Bán d ẫn điển hình và đ ược dùng phổ biến nhất là silic (Si). Cho học sinh thấy rõ các tính chất đ ặc trưng Ngoài ra, còn có các b án d ẫn đ ơn chất khác như Ge, Se, của b án d ẫn và sự khác biệt của bán dẫn so các bán dẫn hợp chất nhu GaAs, CdTe,ZnS …. Nhiều ô xit, với vật liệu điện đ ã quen thuộc như kim lo ại ,điện môi. sunfua, sêlenua, telurua… b. Tính chất khác biệt so với kim loại. Cần nhấn mạnh sự giảm rõ rệt của đ iện trở  GV : ÑOÃ HIEÁU THAÛO VAÄT LYÙ PB 11: 43 -1 /7
 TRÖÔØNG PTTH MAÏC ÑÓNH CHI GIAÙO AÙN VAÄT LYÙ 11 suất b án d ẫn khi nhiệt độ tăng và ảnh hường  Điện trở su ất  của bán dẫn có giá trị trung gian giữa mạnh của tạp chất ( loại tạp chất và lượng kim loại và đ iện môi (hình 43,1) p tạp chất) lên tính chất dẫn điện của b án dẫn  Điện trở su ất của b án dẫn giảm mạnh khi nhiệt độ tăng (loại hại tải đ iện và số lượng hạt tải, đ iện trở (hình 43.2). Do đó ở nhiệt độ thấp , b án d ẫn dẫn điện rất Baù daã nn suất…). Cần nêu các tính chất này để chuẩn kém (giống như điện môi), còn ở nhiệt độ cao , b án d ẫn dẫn K im loaï i bị cho việc giải thich chúng trong các phần điện khá tốt (giống như kim loại).  Tính chất đ iện của b án d ẫn p hu thuộc rất mạnh vào sau . Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết các tạp chất có mặt trong tinh thể. O T Khi khảo sát sự d ẫn điện của b án dẫn,cầm II. Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết : Ñieä trôû t cuû kim loaï vaø n daã n suaá a i baù n làm cho học sinh hiểu trong bán dẫn có hai 1. Cấu tạo : Chất bán dẫn có cấu tạo sao cho trong mạng phuïthuoä khaù nhau vaø nhieäñoä c c o t loại hạt tải đ iện, đó là electron tự d o và lỗ tinh thể chỉ có một lo ại nguyên tử . trống. Cơ chế hình thành các hạt tải điện 2. Khảo sát sự dẫn điện của bán dẫn Si trong bán d ẫn cần đ ược làm rõ, vì đây chính a Cấu tạo bán dẫn Si : Lớp êlectron ngoài cùng của là ngu ồn gốc của sự khác b iệt của b án dẫn nguyên tử Si có bốn êlectron Trong tinh thể, mỗi nguyên và kim loại. tử Si liên kết với bố n nguyên tử nguyên tử lân cận thông Nguyeâ töû coù n eâ n Si boá l ectron hoù trò a Bán dẫn mà ta xét là những vật rắn có cấu qua các liên kết cộng hoá trị. Như vậy, xung q uanh mỗi tạo tinh thể. Căn cứ vào cấu tạo tinh t hể của nguyên tử Si có tám êlectron, tạo thành lớp êlectron đ ầy Si Si bán d ẫn silic, có thể thấy là ở nhiệt độ thấp,  liên kết giữa các nguyên tử trong tinh thể Si rất b ền electron bị liên kết chặt chẽ với nguyên tử vững Si Si và d o đó không có electron tự do ; vì vậy bán b Sự hình thành các hạt mạng đ iện dẫn là một đ iện môi. Ơû đây có thể liên hệ  Hạt mang đ iện tự do : Tinh theå ôû Si nhieäñoä t thaá thì t raá p với các kiến thức hoá học : Khi lớp đ iện tử - Ở nhiệt độ thấp, các liên kết cộng hóa trị trong mạng tinh khoâg coù t mang dieä töïdo n haï n ngoài cùng là lớp đ ầy, thì nguyên tử rất khó thể của chất bán dẫn tinh khiết rất bền nên không có hạt tham gia các phản ứ ng hóa học, tức là ít có L oãtroág n mang điện tự do. Si Si khả năng mất b ớt hay nhận t hêm electron. - Ở nhiệt độ cao , một số liên kết cộng hóa trị trong mạng Chính sự kết hợp của các nguyên tử silic tinh thể của chất bán dẫn tinh khiết b ị p há vỡ, giải p hóng eâ l ectron thành tinh thể Si thông q ua các mối liện kế t öïdo một số electron và đ ể lại một số lỗ trống mang điện tích Si Si cộng hóa trị đã tạo nên tính hu ống là quanh d ương. mỗi nguyên tử Si dường như có 8 electron, Tinh theå ôû Si nhieäñoä t töông ñoá cao i  Kết luận : Ở nhiệt độ cao hạt mang điện tự do trong coù phaùsinh eâ söï t l ectron - l oãtroág n tức là có một lớp electron đ ầy. chất bán dẫn tinh khiết là electron và lỗ trống mang Muốn bực electron ra khỏi nguyên tử để điện tích d ương. thành eclectron tự do, tham giavào sự dẫn  GV : ÑOÃ HIEÁU THAÛO VAÄT LYÙ PB 11: 43 -2 /7
 TRÖÔØNG PTTH MAÏC ÑÓNH CHI GIAÙO AÙN VAÄT LYÙ 11 điện, thì cần tốn năng lượng. Có thể tăng  Bản chất dòng đ iện trong chất b án d ẫn tinh khiết : năng lượng b ằng cách tăng nhiệt đ ộ của tinh -Khi không có đ iện trường ngoài đặt vào tinh thể bán Suy nghĩ và thảo luận thể, tức là làm tăng nội năng của nó . Do vậy, d ẫn : các electron và lỗ trống chuyển đ ộng nhiệt hỗn loạn nhóm. khi nhiệt độ trên OK, đ ã có một vài  trong b án d ẫn không có dòng điện. eclectron thu đ ược năng lượng cần thiết. - Khi có điện trường ngoài đặt vào tinh bán dẫn : các Nhiệt độ càng cao, càng có nhiều electron electron chuyển động ngược chiều điện trường, còn lỗ thoát khỏi liện kết. trống chuyển đ ộng theo chiều đ iện trường  trong bán Khái niệm vể lỗ trống làn đầu tiên được học dẫn có dòng điện. sinh biết đến. Cách giải thích như trong  Kết luận : Dòng điện trong bán dẫn tinh khiết là dòng Cá nhân xây dựng bài học. SGK về sự tạo thành lỗ trống là một là một Thảo luận nhóm và trả lời. chuyển d ời có hướng đồng thời của các electron và lỗ cách giải thích đơn giản, giúp cho học sinh trống dưới tác dụng của đ iện trường ngoài. dể hình d ung. ( Muốn giải thích đày đủ III. Sự dẫn điện của bán dẫn chứa tạp chất chính xác về lỗ trống, cần sử dụng lí thuyết a Bán dẫn loại n : dãy năng lượng). Học sinh cần thấy là trong Giả sử pha vào tinh thể silic một lượng rất nhỏ các bán d ẫn tinh khiết, mỗi khi có một electron nguyên tử P. Nguyên tử P có 5 electron ở lớp ngoài cùng, tự do đ ược tạo thành thì cũng có một lỗ 4 electron trong số đó tham gia vào liên kết cộng hóa trị trống xu ất hiện. Vì thế ta nói có sự phát sinh với 4 nguyên tử silic ở gần còn electron thứ 5 của P thì các cặp electron – lỗ trống. liên kết rất yếu với hạt nhân và d ễ dàng tách khỏi nguyên Qúa trình ngược lại là sự tái hợp, làm mất đi tử để trở thành electron tự do. từng cặp electron lỗ trống. Ở mỗi nhiệt đ ộ,  Kết quả : Si Si có sự cân b ằng động giữa sự p hát sinh và tái eâ l ectron - Mật độ electron rất lớn so với mật độ lỗ trống  bán dẫn t öïdo hợp, làm cho số cặp electron – lỗ trống. lo ại n. P+ Trong bán dẫn có một giá trị xác định ( Si - Trong b án d ẫn lo ại n hạt mang điện cơ b ản là electron, người ta hay nói là mật độ cặp electron – lỗ còn lỗ trống là hạt mang đ iện không cơ b ản. Taï chaáP taï theâ eâ p t o m l ectron trống, tức là số cặp trong một đ ơn vị thể tích b Bán dẫn loại p : bán d ẫn, có giá trị xác đ ịnh). Nhiệt đ ộ càng Giả sử pha vào tinh thể silic một lượng rất nhỏ các nguyên cao, số electron và lỗ trống càng lớn, do đó tử B. Nguyên tử B có 3 electron ở lớp ngoài cùng, 3 điện trở su ất càng nhỏ, b án d ẫn dẫn điện electron này tham gia vào liên kết cộng hóa trị với 3 càng tốt. Có thể sự d ụng công thức (25.5) về nguyên tử silic ở gần. Vậy nguyên tử B còn thiếu 1 mật độ dòng điện để nói rõ hơn về điều này. electron để tham gia vào liên kết với nguyên tử silic ở gần. Nếu đặt một hiệu điện thế xác đ ịnh vào mẫu Do đó nó sẽ chiếm 1 electron của 1 nguyên tử gần nhất, bán d ẫn, thì khi nhiệt đ ộ tăng, mật độ hạt tải  GV : ÑOÃ HIEÁU THAÛO VAÄT LYÙ PB 11: 43 -3 /7
 TRÖÔØNG PTTH MAÏC ÑÓNH CHI GIAÙO AÙN VAÄT LYÙ 11 electron vừa đi ra đ ã để lại sau nó 1 lỗ trống. điện n0 tăng lên mạnh làm j tăng mạnh, ứ ng  Kết quả : với đ iện trở su ất của bán dẫn giảm mạnh. Si Si Nếu xét như vậy với kim lo ại, thì khi nhiệt - Mật độ lỗ trống rất lớn so với mật độ electron  b án d ẫn L oãtroág n độ tăng, nồng độ electron tự do n0 không lo ại p.  đổi, nhưng u lại giảm vì va chạm của - Trong b án d ẫn lo ại p, hạt mang đ iện cơ b ản là lỗ trống B- Si electron với các nút mạng tinh thể tăng lên ; còn electron là hạt mang điện không cơ bản. kết qủa là j giảm, ứng với đ iện trở suất của IV. Lớp tiếp xúc g iữa 2 loại bán dẫn p và n : Taï chaáB taï p t o kim lo ại tăng lên ;kết qủa là j giảm, ứng với theâ loãtroág m n a Sự hình thành lớp chuyển tiếp p - n điêd5 n trở suất của kim lo ại tăng lên.đây Khi có 2 lo ại bán dẫn p và n đặt tiếp xúc nhau thì có sự cũng là câu trả lời cho H1 khuyếch tán electron tự do từ p hần bán dẫn n sang p và lỗ Neuá chiếu ánh sáng thích hợp vào bán dẫn, trống khuyếch tán từ p hần bán dẫn p sang n, kết quả là ở ta có thể cung cấp năng lượng đ ủ để tạo mặt phân cách giữa 2 bán dẫn hình thành một lớp tiếp xúc thành cặp electron – lỗ trống. Như vậy, ánh Ghi nhớ. tích điện dương về phía bán dẫn n và tích điện âm về phía sáng làm tăng nhiệt đ ộ hạt tải đ iện, và làm b án dẫn p. Do đó trong lớp tiếp xúc có đ iện trường E tăng độ dẫn điện của b án dẫn. hướng từ n sang p làm ngăn cản sự khuyếch tán của các hạt Sự d ẫn đ iện của b án dẫn có tạp chất đ ối với mang điện. Do có sự khuyếch tán nói trên nên số hạt mang tính chất d ẫn điện của bán d ẫn : Tạp chất đ iện cơ bản ở sát hai bên của lớp tiếp xúc giảm đi nên điện làm thay đổi loại hạt tải điện cơ b ản trong trở của lớp tiếp xúc rất lớn. bán dẫn và nồng độ hạt tải điện cơ b ản trong b Dòng điện qua lớp chuyển tiếp p-n : bán dẫn và nồng độ hạt tải đ iện. Do hiểu - Khi nối bán dẫn loại p vào cực dương, bán dẫn loại n được cơ chế của hiện tượng này, nên trong vào cực âm của nguồn đ iện. Điện trường E do nguồn điện Theo dõi SGK và trả lời kỹ thu ật, người ta có t hể chủ đ ộng p ha các tạo ra hướng từ p sang n làm cho hạt mang đ iện cơ b ản d i câu hỏi. tạp chất thích hợp đ ể thu đ ược các b án dẫn chuyển qua lớp tiếp xúc, nên có dòng điện thuận q ua lớp có tính chất mong muốn. tiếp xúc. Khi tạp chất có mặt trong tinh thể, tính chất - Khi nối bán d ẫn loại n vào cực dương, bán d ẫn loại p vào liên kết của nguyên tử hợp chất khác với cực âm của nguồn đ iện. Điện trường E do nguồn điện tạo Tham gia đóng góp xây liên kết của các nguyên tử bán d ẫn chủ. Điều ra hướng từ n sang p làm cho hạt mang đ iện cơ bản không dựng bài. đó có thể d ẫn đ ến sự tạo thành điện tử d i chuyển qua lớp tiếp xúc, chỉ có hạt mang điện không cơ electron tự do hoặc lỗ trông tùy theo loại tạp b ản đi qua lớp tiếp xúc tạo ra dòng điện có cường độ rất chất. Tong SGK, ta xét hai trường hợp điển nhỏ gọi là dòng điện ngược. hình và hay gặp nhất đó là bán d ẫn Si pha Kết lu ận : Lớp tiếp xúc p-n chỉ d ẫn đ iện theo một chiều từ với P với B. từ đ ây, GV làm cho học sinh  GV : ÑOÃ HIEÁU THAÛO VAÄT LYÙ PB 11: 43 -4 /7
 TRÖÔØNG PTTH MAÏC ÑÓNH CHI GIAÙO AÙN VAÄT LYÙ 11 p sang n. Sự dẫn đ iện của bán dẫn tinh khiết hiểu được rằng, tạp chất làm hình thành các hạt tải chỉ thu ộc một lo ại, mà không phải là cặp electron lỗ trống như trong bán dẫn t inh p n khiết. Cần chú ý rằng trong các trương hợp thông Ghi nhớ. thường, khi ta xét ở nhiệt đ ộ phòng, thì trong bán d ẫn đ ã có electron tự do và lỗ p n trống đ ược tạo thành, gây nên sự d ẫn điện riêng của bán dẫn. Tuy nhiên, với b án d ẫn Si thì ở nhiệt độ phòng, nồng độ electron rỗng Et và nồng độ do sự d ẫn điện riêng là rất thấp. Söïhình thaøh lôù chuyeå tieá p - n n p np Chính vì vậy mà chỉ cần một lượng tạp chất rất nhò, thì số hạt tải một số nào đó tăng lên nhiều lần so với số hạt tải lo ại loại đó trong sự dẫn điện riêng. Kết q ủa là số hạt tải lo ại En Ghi nhớ. này lớn hơn rất nhiều so với loại hạt tải trái dấu với nó, và trở thành hạt tải đ iện đ a số. p n Để hiễu về điều này một cách đ ịnh lượng, có thể sử dụng và khai thác bài tập 1 Lớp chuyển tiếp p – n Et Khi khảo sát sự hình thành lớp chuyểp tiếp p L ôù chuyeå tieá p – n maé vaø p np co – n, cẩn đặc b iệt nhấn mạnh đ ến sự khác nguoà ñieä theo chieà thuaä n n u n nhau về nồng độ electron và lỗ trống ở hai bên lớp chuyển tiếp. Chính sự chênh lệch Ghi nhớ. nồng độ đã d ẫn đ ến sự khếch tán ưu tiên của mỗi lo ại hạt tải theo một chiều : lỗ trống từ phía bán d ẫn p sang p hía n, electron từ phía n sang p hía p . sự khếch tán t heo chiều ngược nhau của hai loại mang đ iện tích trái d ấu dẫn  Xem SGK. đến sự hình t hành đ iện trường trong E t ở lớp chuyển tiếp , có tác dụng ngăn cản sự  GV : ÑOÃ HIEÁU THAÛO VAÄT LYÙ PB 11: 43 -5 /7
 TRÖÔØNG PTTH MAÏC ÑÓNH CHI GIAÙO AÙN VAÄT LYÙ 11 khếch tán. Điện trường tro n đạt giá trị ổn định khi hai xu hướng cân b ằng nhau. Ơû hai bên lớp chuyển tiếp đ ược mắc vào nguồn điện ngoài, trạng thái cân b ằng bị thay đổi. Nếu lớp chuyển tiếp đ ược phân cực thuận, sự chuyển đ ộng của các hạt tải cơ bản qua lớp chuyển tiếp được tăng cường, tạo nên dòng đ iện thuận có cường độ lớn. Nếu lớp chuyển tiếp đ ược phân cực ngược, sự c Đặc trưng vôn-ampe của lớp chuyển tiếp p -n chuyển động của các hạt tải cơ b ản qua lớp Khảo sát sự b iến thiên của cường độ dòng đ iện theo hiệu chuyển tiếp đ ược tăng cường, nhưng cường độ dòng đ iện ngược là rất nhỏ . Vậy lớp đ iện thế, ta có thể thu được đường đ ặc trưng vôn ampe của lớp chuyển tiếp p-n như trên hình 43.10 . chuyển tiếp chỉ dẫn đ iện một cách đ áng kể Tính chất của lớp chuyển tiếp p-n được ứng dụng trong nhiều theo nột chiều . dụng cụ bán dẫn như điôt, tranzito…Ï Khi giảng về đ ường đặc trưng Vôn – Ampe, của lớp chuyển tiếp p – n, cần giải thích cho học sinh biết nó cho ta những thông tin gì về I độ lớn và chiều của dòng điện qua lớp chuyển tiếp, qua đó nói về tác dụng chỉnh lưu của lớp chuyển tiếp. Có thể cho học sinh biết qua về cách xác định đ ường đ ặc trưng Vôn – Ampe b ằng thực nghiệm. Điều này sẽ được tìm hiểu kĩ hơn và đ ược thực hiện U trong bài thực hành bài 4 6 O 3. Củng cố Yêu cầu nhắc lại : HS tư lưc Nhấn mạnh các nội dung quan trọng . bài g iảng Trả lời câu hỏi và làm b ài tập SGK Dặn dò của Chuẩn b ị bài mới” Dụng cụ bán dẫn “ học sinh  GV : ÑOÃ HIEÁU THAÛO VAÄT LYÙ PB 11: 43 -6 /7
 TRÖÔØNG PTTH MAÏC ÑÓNH CHI GIAÙO AÙN VAÄT LYÙ 11 (5’)  GV : ÑOÃ HIEÁU THAÛO VAÄT LYÙ PB 11: 43 -7 /7

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.