Lý thuyết về dòng điện trong chất bán dẫn, vật lí 11 dòng điện
- Chất bán dẫn là chất (hợp chất) có tính chất dẫn điện tốt ở nhiệt độ cao, dẫn điện kém ở nhiệt độ thấp.
- Điện trở suất của chất bán dẫn có giá trị nằm trung gian giữa điện trở suất của kim loại (dẫn điện tốt) và điện trở suất suất của điện môi (chất cách điện).
1/ Dòng điện trong chất bán dẫn:
Bán dẫn tinh khiết Si (silic). Mỗi nguyên tử Si có 4 electron ở lớp ngoài cùng liên kết các nguyên tử Si khác tạo nên chất bán dẫn trung hòa về điện ở điều kiện nhiệt độ thấp.
Ở nhiệt độ cao, liên kết giữa các nguyên tử Si có thể bị phá vỡ vì chuyển động nhiệt, electron có thể tách khỏi liên kết để tạo thành electron tự do. Electron thoát khỏi liên kết “ra đi” để lại một khoảng trống trong liên kết giữa các phân tử Si (gọi tắt là lỗ trống)
Nếu nhiều liên kết bị đứt gãy dưới nhiệt độ cao sẽ có nhiều electron tự do và lỗ trống được tạo ra. Trong quá trình chuyển động nhiệt hỗn loạn, các electron tự do có thể chuyển động đến vị trí của lỗ trống lấp đầy nó tạo ra liên kết mới khiến các lỗ trống mới được tạo ra ở các vị trí khác nhau trong liên kết của các nguyên tử Si, hay nói cách khác electron tự do chuyển động cũng làm cho các lỗ trống này chuyển động theo.
Khi một electron đến lấp đầy lỗ trống => liên kết mới được hình thành không tạo ra bất kỳ điện tích dư thừa nào giống như e + (-e) =0 => các nhà vật lí học coi lỗ trống có điện tích là q=-e=+1,6.10-19C có tính chất giống như một hạt mang điện dương.
Khi có sự chênh lệch điện thế giữa hai đầu chất bán dẫn các electron và lỗ trống sẽ chuyển động thành dòng ngược chiều nhau tạo ra dòng điện trong chất bán dẫn.
Bản chất dòng điện trong chất bán dẫn
Dòng điện trong chất bán dẫn là dòng chuyển dời có hướng của electron và lỗ trống theo hai chiều ngược nhau khi có sự trênh lệch điện thế.
2/ Phân loại chất bán dẫn:
a/ Chất bán dẫn loại n, tạp chất Đô-no:
Tạp chất Đô-no: là sự pha tạp giữa bán dẫn tinh khiết nhóm 4 (Si, Ge …) có 4 electron lớp ngoài cùng với một nguyên tố có 5 electron ở lớp ngoài cùng (ví dụ như Phốtpho). Khi đó trong tạp chất bán dẫn Đô-no sẽ có mật độ các electron nhiều hơn lỗ trống.
b/ Chất bán dẫn loại p, tạp chất Axepto:
Tạp chất A-xép-to: là sự pha tạp giữa bán dẫn tinh khiết nhóm 4 (Si, Ge …) có 4 electron ở lớp ngoài cùng với nguyên tố có 3 electron ở lớp ngoài cùng (ví dụ như Bo). Khi đó trong tạp chất bán dẫn A-xép-to sẽ có mật độ lỗ trống nhiều hơn electron.