Bài giảng Chương 4: Diode

Chia sẻ: Vương Thị Lý | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:60

Thêm vào BST

Báo xấu

81
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Dưới đây là bài giảng Chương 4: Diode. Mời các bạn tham khảo bài giảng để nắm bắt được những kiến thức về chất bán dẫn điện; mặt ghép p-n và tính chỉnh lưu của diode bán dẫn; Diode trong mạch điện một chiều; Diode trong mạch điện xoay chiều – mạch chỉnh lưu.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Chương 4: Diode

Chương 4: DIODE ThS. Nguyễn Bá Vương
4.1 Chất bán dẫn điện
Cấu trúc vùng năng lượng của chất rắn tinh thể • Vùng hóa trị (hay còn gọi là vùng đầy), trong đó tất cả các mức năng lượng đều đã bị chiếm chỗ, không còn trạng thái (mức) năng lượng tự do. • Vùng dẫn (vùng trống), trong đó các mức năng lượng đều còn bỏ trống hay chỉ bị chiếm chỗ một phần. • Vùng cấm, trong đó không tồn tại các mức năng lượng nào để điện tử có thể chiếm chỗ hay xác suất tìm hạt tại đây bằng 0. a) Chất cách điện b) chất bán dẫn c) chất dẫn điện
Chất bán dẫn thuần • Hai chất bán dẫn thuần điển hình là Gemanium (Ge) và Silicium (Si) có cấu trúc vùng năng lượng dạng với Eg = 0,72eV và Eg = 1,12eV
Mẫu nguyên tử Si14 (theo BOHR) electron +P N n=1 n=3 n=2
Cấu trúc electron a) Silicon-Si b) Germanium-Ge c) Gallium-Ga d) Arsenic-As e) Indium-In
Silicon cấu tạo bền
•Tuy nhiên, dưới tác dụng nhiệt (hoặc ánh sáng, điện trường…), một số điện tử nhận được năng lượng đủ lớn hơn năng lượng liên kết cộng hoá trị ( năng lượng ion hoá 1.12 eV đối với Si và 0,6 eV đối với Ge) nên có thể bức khỏi sự ràng buộc nói trên để trở thành điện tử tự do và dễ dàng di chuyển trong mạng tinh thể  Si trở nên dẫn điện. •Khi có 1 điện tử rời khỏi vị trí sẽ để lại tại đó một lỗ trống mang điện tích dương các lỗ trống di chuyển ngược chiều với điện tử tự do. •Hiện tượng trên được gọi là hiện tượng sinh tạo nhiệt cặp điện tử tự do – lỗ trống.
Chaát baùn daãn pha (dope) • 1. Chaát baùn daãn loaïi n Pha nguyeân töû hoaù trò 5 ( P15 )vaøo tinh theå Si:  P seõ duøng 4 ñieän töû voøng ngoaøi cuøng ñeå lieân keát coäng hoaù trò vôùi 4 ñieän töû cuûa 4 nguyeân töû keá caän  Coøn laïi 1 ñieän töû thöù 5 vì khoâng lieân keát neân deã daøng di chuyeån trong maïng tinh theå ñieän töû töï do  daãn ñieän.  1 nguyeân töû P cho 1 ñieän töû töï do,Pha nhieàu nguyeân töû P cho nhieàu ñieän töû töï do hôn
Chất bán dẫn tạp chất loại n electron dư (e tự do) +4 +4 +4 +4 +5 +4 +4 +4 +4
ñieän töû – loã troáng nhöng vôùi noàng ñoä raát beù. Keát luaän : Chaát baùn daãn loaïi n coù: Ñieän töû töï do laø haït taûi ña soá maät ñoä nn, Loã troáng laø haït taûi thieåu soá , maät ñoä pn, Nguyeân töû P laø nguyeân töû cho, maät ñoä ND, Trong ñieàu kieän caân baèng nhieät ñoäng nn .pn n i2 cho: nn = ND + pn = N 2 D n pn = i Vaø: ND
Chaát baùn daãn pha • 1. Chaát baùn daãn loaïi p Pha nguyeân töû hoaù trò 3( B5 )vaøo tinh theå Si:  B seõ duøng heát 3 ñieän töû voøng ngoaøi cuøng ñeå lieân keát coïng hoaù trò vôùi 3 ñieän töû cuûa 3 nguyeân töû keá caän  Coøn laïi 1 vò trí thieáu vì ñieän töû neân xem nhö coù ñieän tích döông vaø caùc ñieän töû laân caän deã ñeán taùi keát vôùi loã troáng cuûa B vaø ñeå laïi ôûvò trí ñoù loå troâng môùi vaø hieän töôïng treân cöù tieáp dieãn daãn ñieänbaèng loã troáng.  1 nguyeân töû B cho 1 loã troáng,Pha nhieàu nguyeân töû B cho nhieàu loã troáng hôn doøng
Chất bán dẫn tạp chất loại p Lỗ trống +4 +4 +4 +4 +3 +4 +4 +4 +4
trong phoøng, coøn coù sinh taïo nhieät caëp ñieän töû – loã troáng nhöng vôùi noàng ñoä raát beù. Keát luaän : Chaát baùn daãn loaïi p coù: Ñieän töû töï do laø haït taûi thieåu soá maät ñoä np, Loã troáng laø haït taûi ña soá , maät ñoä pp, Nguyeân töû P laø nguyeân töû nhaän, maät ñoä NA, np .pp n i 2 Trong ñieàu kieän caân baèng nhieät ñoäng cho: pp = NA + np NA. Vaø: ni 2 np = NA
4.2 Mặt ghép p-n và tính chỉnh lưu của diode bán dẫn
II. Noái pn 1.Caáu taïo p+ n+ 1μm lôùp SiO 2 n+ 5μm maøng moûng 10μm p Giaù
Vùng tiếp xúc P N - - + + - - + + - - + + - - + + - - + + - - + + - - + + - - + + - - + + - - + + - - + + Lỗ trống e tự do
2.Caân baèng nhieät ñoäng • Do caùc haït taûi khueách taùn vaø taùi keát trong vuøng gaàn noái vuøng hieám (vuøng khieám khuyeát) hai beân noái ( vuøng khoâng coøn haït taûi di ñoäng maø chæ J coøn caùc ion coá ñònh ). Vuøng hieám Ei - - - - - + + + + + - - - - - + + + + + - - - - - + + + + + VB Raøo theá
Mối ghép kim loại Na Nd - - - - - - + + + + + + - - - - - - P - - - - - - + + + + + + n - - - - - - + + + + + - - - - - - + + + Space Charge + + + + Nhận ion Region Cho ion + + + + + + E-Field _ _ + + h+ drift = h+ diffusion e- diffusion = e- drift