Bài giảng Vật lý điện từ - Bài 9: Chất bán dẫn

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:27

Thêm vào BST

Báo xấu

28
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Vật lý điện từ - Bài 9: Chất bán dẫn. Bài này cung cấp cho học viên những nội dung về: đại cương chất bán dẫn; chất bán dẫn tinh khiết (chất bán dẫn thuần); chất bán dẫn tạp; mô tả đồ thị năng lượng chất bán dẫn;... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Vật lý điện từ - Bài 9: Chất bán dẫn

BÀI 9: CHẤT BÁN DẪN
I. ĐẠI CƯƠNG VỀ CHẤT BÁN DẪN 1. Các Vật Liệu Điện: Người ta chia các vật liệu điện ra làm 3 nhóm chính: Chất dẫn điện Chất cách điện Chất bán dẫn
3. PHÂN BIỆT DỰA VÀO ĐỒ THỊ NĂNG LƯỢNG W 2 1 Hình 1: Ñoà thò naêng löôïng cuûa chaát raén Mieàn (1)goïi laø: mieàn hoaù trò hay mieàn ñaày Mieàn (2): mieàn daãn ÔÛ giöõa laø: mieàn caám
3. PHÂN BIỆT DỰA VÀO ĐỒ THỊ NĂNG LƯỢNG
Chất bán dẫn là vật liệu để chế tạo ra các loại linh kiện bán dẫn như: - Diode - Transistor - FET - IC… mà ta đã thấy trong các thiết bị điện tử ngày nay.
- Chất bán dẫn là những chất có đặc điểm trung gian giữa chất dẫn điện và chất cách điện, về phương diện hoá học thì bán dẫn là những chất có 4 điện tử ở lớp ngoài cùng của nguyên tử. đó là các chất Germanium (Ge) và Silicium (Si), đều có hoá trị 4, tức là lớp ngoài cùng có 4 điện tử, ở thể tinh khiết các nguyên tử Si (Ge) liên kế
2. Phân biệt 3 loại vật liệu điện dựa vào đồ thị NL chất rắn tinh thể a. Khái niệm dãi năng lượng
b. Phân biệt 3 loại vật liệu điện dựa vào đồ thị năng lượng Vùng (2): vùng dẫn Ở giữa là: vùng cấm Vùng (1) được gọi là: vùng hoá trị hay miền đầy Hình : Ñoà thò naêng löôïng chất rắn tinh thể
b. Phân biệt 3 loại chất dựa vào đồ thị năng lượng chất rắn tinh thể Eg < 2eV a. Chất cách điện b. Chất dẫn điện c. Chất bán dẫn Hai chất bán dẫn thuần điển hình là Gemanium (Ge) và Silicium (Si) với cấu trúc dãi năng lượng vùng cấm: Ge: Eg = 0.72 eV và Si: Eg = 1.12 eV thuộc nhóm bốn bảng tuần hoàn Mendeleep.
b. Phân biệt 3 loại chất dựa vào đồ thị năng lượng chất rắn tinh thể
c. Mô tả đồ thị năng lượng chất bán dẫn
II. CHẤT BÁN DẪN 1. CHẤT BÁN DẪN TINH KHIẾT (CHẤT BÁN DẪN THUẦN) Chất bán dẫn thuần không pha tạp chất, có đặc điểm: - Nồng độ hạt electron N (Negative) = nồng độ lỗ trống P (Positive) - Dẫn điện yếu.
1. CHẤT BÁN DẪN TINH KHIẾT (CHẤT BÁN DẪN THUẦN)
2. CHẤT BÁN DẪN TẠP: a. Chất bán dẫn tạp loại N: pha tạp chất nhóm V như P, As.. Tạp chất được gọi là tạp chất cho (Donor) - Nồng độ hạt electron N (Negative) >> nồng độ lỗ trống P (Positive) nn  pn - Electron là hạt dẫn đa số, lỗ trống là hạt thiểu số Chất bán dẫn N
a. Chất bán dẫn tạp loại N • Nếu mật độ nguyên tử tạp chất cho (Donor) Nd trong bán dẫn loại N tương đối lớn so với ni và ở nhiệt độ phòng, và chúng hoàn toàn bị ion hoá thì: nn  Nd (9.8) • Điện dẫn suất của bán dẫn loại N là:  n  enn n  epn  p  enn n  eN d n (9.9)
b. Chất bán dẫn loại P: pha tạp chất nhóm II như Ga, B... - Nồng độ hạt lỗ trống P (Positive) >> nồng độ electron N (Negative) pp np - Lỗ trống là hạt dẫn đa số, Electron là hạt thiểu số Chất bán dẫn loại P
b. Chất bán dẫn loại P • Nếu mật độ nguyên tử tạp chất cho (acceptor) là Na thì: p p  Na (9.11) • Điện dẫn suất của bán dẫn loại p là:  p  en p n  epn  p  ep p  p  eNa  p
Lưu ý: • Chú ý rằng trong chất bán dẫn có khi có cả tạp chất cho và tạp chất nhận. Nếu N d  N a  ni  pi và tất cả các nguyên tử tạp chất đều bị ion hoá thì dẫn điện suất của bán dẫn là:   e Nd  Na  - Khi đó ta có bán dẫn loại N, nếu N  N d a - Ngược lại là bán dẫn loại P, nếu Na  Nd Cả hai trường hợp có thể coi nn  N d  N a p p  Na  Nd Người ta chứng minh được rằng ở trạng thái cân bằng tích mật độ hai loại hạt dẫn trong bán dẫn bất kỳ là một hằng số: 2 nn. pn  pp .np  ni . pi  n  const i
Ví dụ 9.1: Tính mật độ điện tử và lỗ trống của Si ở 270C, pha tạp chất gồm 1015 nguyên tử As/cm3, biết rằng các nguyên tử tạp chất bị ion hoá hoàn toàn, với mật độ hai loại hạt dẫn trong bán dẫn là 2 3 cm ni  1.45.1010 (cm3 ) Tính điện dẫn suất và điện trở suất nếu  n   p  10 ( ) vs Giải
Giải