LInh kiÖn b¸n dÉn LInh kiÖn b¸n dÉn vµ c¸c øng dông vµ c¸c øng dông Chất bán dẫn Chất bán dẫn ( ( tiếng Anh tiếng Anh : : Semiconductor Semiconductor ) là vật liệu trung gian ) là vật liệu trung gian giữa giữa chất dẫn điện chất dẫn điện và và chất cách điện chất cách điện . Chất . Chất bán dẫn hoạt động như một chất cách bán dẫn hoạt động như một chất cách điện ở điện ở nhiệt độ nhiệt độ thấp và thấp và dÉn ®iÖn dÉn ®iÖn cµng tèt cµng tèt khi nhiÖt ®é t¨ng. khi nhiÖt ®é t¨ng. Gọi là "bán dẫn" (chữ Gọi là "bán dẫn" (chữ "bán" theo nghĩa "bán" theo nghĩa Hán Hán Việt Việt có nghĩa là một có nghĩa là một nửa), có nghĩa là có thể dẫn điện ở một nửa), có nghĩa là có thể dẫn điện ở một điều kiện nào đó, hoặc ở một điều kiện điều kiện nào đó, hoặc ở một điều kiện khác sẽ không dẫn điện. khác sẽ không dẫn điện. Ch Ch Êt b¸n dÉn tinh khiÕt: Êt b¸n dÉn tinh khiÕt: ChÊt b¸n dÉn tinh khiÕt phæ biÕn lµ Si. ChÊt b¸n dÉn tinh khiÕt phæ biÕn lµ Si. Trong bảng tuần Trong bảng tuần hoàn hoàn Silic (Si) có Silic (Si) có s s è thø tù lµ è thø tù lµ 14 14 , , cÊu h×nh electron lµ cÊu h×nh electron lµ 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2 . Các điện tử của nó được sắp . Các điện tử của nó được sắp xếp vào 3 lớp vỏ. 2 lớp vỏ bên trong được xếp đầy bởi 10 xếp vào 3 lớp vỏ. 2 lớp vỏ bên trong được xếp đầy bởi 10 điện tử. Tuy nhiên lớp ngoài cùng của nó chỉ được lấp điện tử. Tuy nhiên lớp ngoài cùng của nó chỉ được lấp đầy 1 nửa với 4 điện tử 3s2 đầy 1 nửa với 4 điện tử 3s2 3p2. Điều này làm nguyên tử 3p2. Điều này làm nguyên tử Si có xu hướng dùng chung các điện tử của nó với các Si có xu hướng dùng chung các điện tử của nó với các nguyên tử Si khác. Trong cấu trúc mạng tinh thể nguyên nguyên tử Si khác. Trong cấu trúc mạng tinh thể nguyên tử Si liên kết với 4 nguyên tử Si lân cận đ tử Si liên kết với 4 nguyên tử Si lân cận đ Ó Ó lớp vỏ ngoài lớp vỏ ngoài cùng có chung 8 điện tử (bền vững). cùng có chung 8 điện tử (bền vững). Chất bán dẫn tinh khiết có số lượng e tự do Chất bán dẫn tinh khiết có số lượng e tự do và lỗ trống xấp xỉ bằng nhau =>dẫn điện và lỗ trống xấp xỉ bằng nhau =>dẫn điện kém. Để dẫn điện tốt hơn, người ta pha tạp kém. Để dẫn điện tốt hơn, người ta pha tạp thêm một số nguyên tố khác vào chất bán thêm một số nguyên tố khác vào chất bán dẫn tinh khiết => tạo ra chất bán dẫn tạp dẫn tinh khiết => tạo ra chất bán dẫn tạp chất loại N và P. chất loại N và P. M M « h×nh chÊt b¸n dÉn t¹p chÊt « h×nh chÊt b¸n dÉn t¹p chÊt M« h×nh chÊt b¸n dÉn lo¹i N M« h×nh chÊt b¸n dÉn lo¹i P Điều gì sẽ xảy ra khi ta cho 2 loại bán dẫn trên tiếp xúc với Điều gì sẽ xảy ra khi ta cho 2 loại bán dẫn trên tiếp xúc với nhau. Khi đó, các điện tử tự do ở gần mặt tiếp xúc trong nhau. Khi đó, các điện tử tự do ở gần mặt tiếp xúc trong bán dẫn loại N sẽ sẽ khuyếch tán từ bán dẫn loại N -> bán dẫn loại N sẽ sẽ khuyếch tán từ bán dẫn loại N -> bán dẫn loại P và lấp các lỗ trống trong phần bán dẫn bán dẫn loại P và lấp các lỗ trống trong phần bán dẫn loại P này. loại P này. Liệu các điện tử tự do của bán dẫn N có bị chạy hết sang Liệu các điện tử tự do của bán dẫn N có bị chạy hết sang bán dẫn P hay không? Câu trả lời là không. Vì khi các bán dẫn P hay không? Câu trả lời là không. Vì khi các điện tử di chuyển như vậy nó làm cho bán dẫn N mất điện tử di chuyển như vậy nó làm cho bán dẫn N mất điện tử và tích điện dương, ngược lại bán dẫn P tích điện điện tử và tích điện dương, ngược lại bán dẫn P tích điện âm. Ở bề mặt tiếp xúc của 2 chất bán dẫn bây giờ tích âm. Ở bề mặt tiếp xúc của 2 chất bán dẫn bây giờ tích điện trái ngược và xuất hiện 1 điện trường hướng từ bán điện trái ngược và xuất hiện 1 điện trường hướng từ bán dẫn N sang P ngăn cản dòng điện tử chạy từ bán dẫn N dẫn N sang P ngăn cản dòng điện tử chạy từ bán dẫn N sang P. Và trong khoảng tạo bởi điện trường này hầu như sang P. Và trong khoảng tạo bởi điện trường này hầu như không có e hay lỗ trống tự do . không có e hay lỗ trống tự do . Thiết bị mà chúng ta vừa mô tả ở trên chính là 1 đi ốt bán dẫn. Điện trường tạo ra ở bề mặt tiếp xúc làm nó chỉ cho phép dòng điện tử chạy theo 1 chiều, ở đây là từ bán dẫn loại P sang bán dẫn loại N, dòng điện tử sẽ không được phép chạy theo hướng ngược lại. Mét sè linh kiÖn b¸n dÉn c¬ Mét sè linh kiÖn b¸n dÉn c¬ b¶n b¶n •§ièt §ièt •Transistor Transistor •Quang ®iÖn trë Quang ®iÖn trë §ièt b¸n dÉn §ièt b¸n dÉn • Điốt bán dẫn Điốt bán dẫn là các là các linh kiện điện tử thụ động linh kiện điện tử thụ động và và phi tuyến phi tuyến , , cho phép dòng điện đi qua nó theo một cho phép dòng điện đi qua nó theo một chiều mà không theo chiều ngược lại, sử chiều mà không theo chiều ngược lại, sử dụng các tính chất của các chất dụng các tính chất của các chất bán dẫn bán dẫn . . • Có nhiều loại điốt bán dẫn, như Có nhiều loại điốt bán dẫn, như điốt chỉnh lưu điốt chỉnh lưu thông thường, thông thường, điốt Zener điốt Zener , , LED LED , . , . . Chúng đều có nguyên lý cấu tạo . Chúng đều có nguyên lý cấu tạo chung là một khối chung là một khối bán dẫn loại P bán dẫn loại P ghép với ghép với một khối một khối bán dẫn loại N bán dẫn loại N . . Nguyªn t¾c ho¹t ®éng Nguyªn t¾c ho¹t ®éng Hai bên mặt tiếp giáp Hai bên mặt tiếp giáp cña líp tiÕp xóc P-N cña líp tiÕp xóc P-N là là vùng các điện tử và lỗ trống dễ gặp nhau nhất vùng các điện tử và lỗ trống dễ gặp nhau nhất nên quá trình tái hợp thường xảy ra ở vùng này nên quá trình tái hợp thường xảy ra ở vùng này hình thành các nguyên tử trung hòa. Vì vậy vùng hình thành các nguyên tử trung hòa. Vì vậy vùng biên giới ở hai bên mặt tiếp giáp rất hiếm các biên giới ở hai bên mặt tiếp giáp rất hiếm các hạt dẫn điện tự do nên được gọi là vùng nghèo. hạt dẫn điện tự do nên được gọi là vùng nghèo. Vùng này không dẫn điện tốt, trừ phi điện áp Vùng này không dẫn điện tốt, trừ phi điện áp tiếp xúc được cân bằng bởi điện áp bên ngoài. tiếp xúc được cân bằng bởi điện áp bên ngoài. Đây là cốt lõi hoạt động của điốt. Đây là cốt lõi hoạt động của điốt. [...]... Mi it chnh lu u khụng dn in theo chiu ngc nhng nu in ỏp ngc quỏ ln (VBR l ngng chu ng ca Diode) thỡ it b ỏnh thng, dũng in qua it tng nhanh v t chỏy it Đặc tuyến Vôn - Ampe của điốt ng dng của điốt bán dẫn: Vỡ it cú c tớnh ch dn in theo mt chiu t a-nt n ca-tt khi phõn cc thun nờn it c dựng chnh lu dũng in xoay chiu thnh dũng in mt chiu Ngoi ra it cú ni tr thay i rt ln, nu phõn cc thun RD 0 (ni tt),... cú ba chõn: Cực gốc(base) Cực góp(collector) Cực phỏt (emitter) phõn bit PNP hay NPN transistor ta cn c vo ký hiu linh kin da vo mi tờn trờn u phỏt Nu mi tờn hng ra thỡ transistor l NPN, v nu mi tờn hng vào thỡ transistor ú l PNP NPN Transistor: PNP Transistor: Chc nng: Transistor l linh kin in tử ch ng, tc l cn ngun cung cp nng lng hot ng, c th, cn phi phõn cc cho transistor nú hot ng Tựy theo . mặt tiếp xúc trong bán dẫn loại N sẽ sẽ khuyếch tán từ bán dẫn loại N -> bán dẫn loại N sẽ sẽ khuyếch tán từ bán dẫn loại N -> bán dẫn loại P và lấp. trống trong phần bán dẫn bán dẫn loại P và lấp các lỗ trống trong phần bán dẫn loại P này. loại P này. Liệu các điện tử tự do của bán dẫn N có bị chạy