1.1 Những tính chất cơ bản Si - Silic (Silicon), Ge - Gcmani (Germanium) : bán dẫn ñơn chất GaAs - Gali Asenic (Gallium Arsenide) : bán dẫn hợp chất http://hqhuy.wordpress.com 3/38
Cấu trúc vùng năng lượng của vật rắn . Hình 1: Cấu tạo của nguyên tử http://hqhuy.wordpress.com 5/38
• ðiện tử ở những quỹ ñạo lượng tử xác ñịnh, nó quay quanh hạt nhân nhờ sự cân bằng giữa 2 lực: - Lực ñiện giữa ñiện tích (-) của ñiện tử và ñiện tích (+) của hạt nhân . - Lực hấp dẫn (lực hướng tâm) giữa 2 thực thể có khối lượng là ñiện tử và hạt nhân. http://hqhuy.wordpress.com 6/38
• Ký hiÖu: Wc lμ møc n¨ng l−îng ®¸y vïng dÉn Wv lμ møc n¨ng l−îng ®Ønh vïng hãa trÞ ∆Wg lμ ®é lín cña vïng cÊm • CÊu tróc n¨ng l−îng cña vËt r¾n gåm ba vïng: + Vïng hãa trÞ víi 0< W < Wv ®−îc cÊu t¹o bëi nh÷ng møc n¨ng l−îng s¸t ngoμi cïng, ®ã lμ nh÷ng møc ®5 bÞ chiÕm ®Çy t−îng tr−ng cho c¸c ®iÖn tö n»m trong liªn kÕt ®ång ho¸ trÞ bÒn v÷ng, kh«ng cã kh¶ n¨ng dÉn ®iÖn. + Vïng dÉn víi W > Wc gåm nh÷ng møc n¨ng l−îng cña líp ngoμi cïng trong ®ã cßn nhiÒu møc trèng, t¹i ®©y ®iÖn tö cã thÓ tù do dÞch chuyÓn trong toμn bé m¹ng tinh thÓ vμ s½n sμng tham gia dÉn ®iÖn khi cã ®iÖn tr−êng. + Vïng cÊm víi Wv < ∆Wg < Ec kh«ng cã møc n¨ng l−îng nμo ®Ó ®iÖn tö cã thÓ tån t¹i ®−îc. http://hqhuy.wordpress.com 8/38
C¸c lo¹i chÊt b¸n dÉn • B¸n dÉn ®¬n chÊt vμ b¸n dÉn hîp chÊt • VÝ dô c¸c nhãm d¹ng AIVBIV nh− c¸cbit silic SiCX víi tØ lÖ lμ 70,045%Si + 29,955%C, ®−îc dïng ®Ó chÕ t¹o c¸c ®iÖn trë cã trÞ sè biÕn ®æi theo ®iÖn ¸p (Varistor-VDR). • HoÆc nhãm hîp chÊt AIIIBV sù kÕt hîp mét nguyªn tö nhãm III víi mét nguyªn tö nhãm V nh− AlP, GaP; GaAs; InAs; GaSb; InSb, nh÷ng b¸n dÉn nμy ®−îc dïng ®Ó chÕ tao ra c¸c linh kiÖn ®Æc biÖt nh− LED, LASER, Photodiot, phototransistor v.v... • Nhãm hîp chÊt AIIBV kÕt hîp nhãm II víi nhãm V nh− Sulfua ch× PbS; Sulfua Bismit Bi2S3; Sulfua Cadmi CdS cã thÓ ®−îc dïng s¶n xuÊt c¸c dông cô c¶m biÕn quang ®iÖn, vÝ dô quang trë Rφ http://hqhuy.wordpress.com 10/38
C¸c d¹ng dÉn cña b¸n dÉn • Dùa vμo b¶n chÊt cña c¸c h¹t t¶i ®iÖn (hay cßn gäi lμ h¹t dÉn) mμ ng−êi ta cã thÓ chia ra thμnh 3 d¹ng dÉn cña b¸n dÉn: - NÕu h¹t t¶i ®iÖn gåm 2 lo¹i h¹t víi sè l−îng b»ng nhau lμ ®iÖn tö vμ lç trèng, ®ång thêi ®é dÉn phô thuéc m¹nh vμo nhiÖt ®é th× ®ã lμ b¸n dÉn thuÇn (B¸n dÉn lo¹i I – viÕt t¾t cña tõ Intrinsic). - NÕu h¹t t¶i ®iÖn chñ yÕu lμ ®iÖn tö th× lμ b¸n dÉn d¹ng N. - NÕu h¹t t¶i ®iÖn chñ yÕu lμ lç trèng th× lμ b¸n dÉn d¹ng P. http://hqhuy.wordpress.com 11/38
ChÊt b¸n dÉn thuÇn (b¸n dÉn lo¹i I) • §é s¹ch cã thÓ ®¹t tíi 1 phÇn 10 tû trong 1cm3 b¸n dÉn (1/10.000.000.000) • Si: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2 • Ge: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p2 http://hqhuy.wordpress.com 12/38
• Víi vËt liÖu b¸n dÉn lo¹i Si, GaAs vμ Ge, ®é lín vïng cÊm nh− sau: ∆Wg = 1,1eV (Si) ; ∆Wg = 1,41eV (GaAs); ∆Wg = 0,67eV (Ge) • §¬n vÞ n¨ng l−îng tÝnh b»ng eV (electron Volt) W = e x U (eV) ( 2-1) • V× ®iÖn tÝch cña ®iÖn tö e = 1,6 x 10-19 C nªn 1eV = 1,6 x 10-19J ( 2-2) • Víi nhiÖt ®é 250C, trong 1cm3 cña Si thuÇn cã kho¶ng 1,5 x 1010 ®iÖn tö tù do, cßn cña Ge t−¬ng øng lμ 2,3 x 1013 http://hqhuy.wordpress.com 15/38
Nång ®é • Dùa vμo hμm thèng kª Fermi - Dirac ng−êi ta ®5 tÝnh ®−îc nång ®é ®iÖn tö trong vïng dÉn vμ lç trèng trong vïng ho¸ trÞ: Trong ®ã: - NC, NV lμ mËt ®é tr¹ng th¸i hiÖu dông trong vïng dÉn vμ vïng ho¸ trÞ. - Wf lμ møc Fermi - K lμ h»ng sè Boltzman =1.3806504(24) × 10−23J/oK=18.617343(15) ×10−5eV/oK - T lμ nhiÖt ®é tÝnh b»ng 0K. http://hqhuy.wordpress.com 17/38
B¸n dÉn lo¹i N • §−a mét l−îng rÊt nhá mét chÊt kh¸c cã ho¸ trÞ 5 (tøc lμ cã 5 ®iÖn tö ë líp ngoμi cïng) vμo m¹ng tinh thÓ cña chÊt b¸n dÉn thuÇn nh− chÊt Sb-(Antimoan), hoÆc As-(Asen), hoÆc Ph-(Photpho) • ®iÖn tö tù do • T¹p chÊt lo¹i nμy ®−îc gäi lμ t¹p chÊt cho (Donor) • ë nhiÖt ®é trong phßng (250C), sè l−îng ®iÖn tö tù do cña lo¹i b¸n dÉn cã t¹p chÊt Donor lín h¬n 105 lÇn b¸n dÉn thuÇn. • Lo¹i b¸n dÉn cã pha t¹p chÊt Donor gäi lμ b¸n dÉn lo¹i N http://hqhuy.wordpress.com 18/38
B¸n dÉn lo¹i P • §−a t¹p chÊt cã ho¸ trÞ 3 (tøc lμ cã 3 ®iÖn tö ë líp ngoμi cïng) vμo m¹ng tinh thÓ cña b¸n dÉn, vÝ dô chÊt B-Bo (Boron), hoÆc In-Indi (Indium), hoÆc Al-Nh«m (Aluminium), hoÆc Ga- Gali (Gallium) • Mèi liªn kÕt c¹nh mÊt mét ®iÖn tö vμ mang ®iÖn tÝch d−¬ng, tøc lμ h×nh thμnh mét lç trèng • T¹p chÊt ®Ó t¹o nªn hiÖu øng nμy cã tªn lμ t¹p chÊt nhËn (Acceptor). • Lo¹i b¸n dÉn cã pha t¹p chÊt Acceptor gäi lμ b¸n dÉn lo¹i P http://hqhuy.wordpress.com 20/38
Hiển thị 20 trang đầu. Tải tài liệu để xem đầy đủ.
Chưa có bình luận nào. Hãy là người đầu tiên!
Bình luận (0)
Chưa có bình luận nào. Hãy là người đầu tiên!