Title KTDT-Chuong 2 A - Cau kien dien tu - Diode - Co so ly thuyet.pdf ✅

1 KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Chương II. Cấu kiện điện tử 2.1 Diot bán dẫn 2.1.1 Khái niệm về chất bán dẫn thuần, chất bán dẫn tạp chất loại P và N - Khái niệm về lý thuyết vùng của chất bán dẫn Định nghĩa: Chất bán dẫn là một chất rắn có độ dẫn điện của một chất điện môi lý tưởng ở 0K (-273.150C) nhưng lại dẫn điện ở nhiệt độ thường (300 K, 250C). Giải thích về cấu trúc vùng năng lượng: Cấu trúc năng lượng của 1 nguyên tử khi đứng cô lập là các mức rời rạc, khi đưa các nguyên tử lại gần nhau, các mức năng lượng của chúng cũng xích lại gần nhau và tạo thành miền năng lượng. Có 3 loại vùng năng lượng khác nhau. tuỳ theo tình trạng các mức năng lượng trong một vùng có điện tử chiếm chỗ hay không. a) Chất cách điện Eg > 5eV b) Chất cách điện Eg < 5eV c) Chất dẫn điện Sơ đồ cấu trúc vùng năng lượng Eg (Si) = 1.12 eV Eg (Ge) = 0.7 eV 1eV = 1.6 x 10-19 Coulomb Chất cách điện do có Eg > 5eV nên hạn chế tối đa các e có thể xâm nhập vùng dẫn tại nhiệt độ phòng
2 Chất dẫn điện thì có thể dẫn ngay tại 0K do đó nếu tại nhiệt độ phòng thì quá đủ các e tự do để có thể dẫn dòng điện • Vùng đầy (vùng hoá trị): Trong đó tất cả các mức năng lượng đều bị chiếm chỗ (không còn mức năng lượng tự do) • Vùng cấm: Trong đó không còn tồn tại mức năng lượng nào để điện tử có thể chiếm chỗ hay xác suất tìm hạt ở đây bằng 0. • Vùng dẫn: Trong đó các mức năng lượng có thể có của điện tử, nhưng ở điều kiện thường thì hầu như chưa có điện tử chiếm giữ. Khi tăng nhiẹt độ lên, các điện tử ở vùng đầy được tăng năng lượng nên có thể nhảy qua vùng cấm lên vùng dẫn. Chúng trở thành các điện tử tự do làm tăng độ dẫn điện. Chiều rộng vùng cấm sẽ xác định năng lượng cần thiết để điện tử bứt khỏi các liên kết hoá học và tham gia voà quá trình dẫn điện, nó cũng xác định độ dẫn tương đối của các vật liệu khác nhau. Độ rộng càng lớn thì độ dẫn càng kém. σ: Độ dẫn điện σ của chất bán dẫn nằm giữa σ của chất dẫn điện lý tưởng và σ của chất cách ly lý tưởng. σ chất bán dẫn rất phụ thuộc vào các yếu tố bên ngoài đặc biệt là nhiệt độ. Cụ thể lề khi nhiệt độ tăng thì σ tăng rõ rệt. σ phụ thuộc vào tạp chất: Tạp chất tự nhiên: tạp chất này làm giảm chất lượng của bán dẫn. khi chế tạo cần loại bỏ tạp chất này (làm thuần kiết bán dẫn). -Các loại chất bán dẫn a) Bán dẫn thuần: Ge và Si được chọn là do các nhà sản xuất có thể tạo ra chúng ở độ tinh khiết cao (tạp chất/vật liệu gốc = 1:10 tỷ). Lý do cần độ tinh khiết là do chỉ cần 1 phần không tinh khiết trên 1 triệu lần phần vật liệu tinh khiết là có thể khiến 1 chất dẫn điện kém trở thành chất dẫn điện tốt. Thứ 2 là do khả năng thay đổi thuộc tính rất nhanh thông qua quá trình pha tạp này đã khiến người ta quan tâm sử dụng nhiều Ge và Si. Ge và Si là nguyên tử nguyên tố nhóm 4. Có liên kết mạng tinh thể và có 4 liên kết cộng hóa trị với các nguyên tử xung quanh. Mặc dù liên kết khá bền nhưng nó cũng dễ dàng nhận năng lượng từ các nguồn tự nhiên để phá vỡ liên kết và trở thành điện tử tự do. Năng lượng tự nhiên có thể là năng lượng ánh sáng (photon) hoặc năng lượng nhiệt từ môi trường xung quanh Tại nhiệt độ phòng: thì số điện tử tự do là 1.5 x1010 (Si) và 2.5 x 1013 (Ge) trên một cm3vật liệu bán dẫn gốc (gần như ko có tạp chất) -