1. Tìm hiểu chất bán dẫn là gì? Chất bán dẫn có tính chất thế nào?
1.1. Thế nào là chất bán dẫn
Trước khi tìm hiểu về bản chất của dòng điện trong chất bán dẫn thì bạn phải hiểu thế nào là chất bán dẫn đã. Chất bán dẫn là một loại chất liệu với tính chất đặc biệt, nó là loại nằm giữa khoảng trung gian của chất cách điện và kim loại.
.jpg)
Do đó, tùy thuộc vào từng môi trường cụ thể mà chất bán dẫn sở hữu tính chất và khả năng hoạt động khác nhau. Chất bán dẫn có thể hoạt động như một chất liệu dùng để cách điện trong điều kiện môi trường nhiệt độ thấp. Trong khí đó, nếu ở môi trường nhiệt độ phòng, thì chất bán dẫn lại được xem là một vật liệu dẫn điện đó nhé!
Một số chất bán dẫn tiêu biểu có thể kể để các bạn nắm được như silic, gecmani. Vậy chất bán dẫn có tính chất như thế nào?
1.2. Chất bán dẫn có tính chất gì?
Chất bán dẫn là một vật liệu thể hiện những tính chất đặc biệt của một số loại vật liệu khác nhau. Qua nhiều năm nghiên cứu, đây là vấn đề gây đau đầu với nhiều nhà vật lý thực nghiệm. Các nhà khoa học đã công bố về những tính chất cụ thể của chất bán dẫn như sau:
+ Tính bán dẫn trong vật liệu sẽ thay đổi khi có sự tham gia của các tạp chất khác. Các tạp chất này tác động và tạo ra tính bán dẫn khác nhau của vật liệu. Khi bị pha lẫn với tạp chất, điện trở suất của chất bán dẫn có xu hướng giảm mạnh. Theo đó tính chất bán dẫn của các vật liệu bán dẫn sẽ chịu ảnh hưởng trực tiếp bởi các yếu tố bên ngoài tác động vào.
+ Trong môi trường có điều kiện nhiệt độ thấp, điện trở suất của vật liệu bán dẫn tinh khiết lớn. Dưới tác động của thực nghiệm làm điện trở tăng lên, điều này khiến điện trở suất có xu hướng giảm mạnh cực nhanh, và cho hệ số về giá trị âm.
+ Khi bị chiếu sáng hay chỵ ảnh hưởng của ánh sáng khiến điện trở của vật liệu bán dẫn giảm mạnh. Hoặc dưới tác động gây hiện tượng ion hóa cũng là điện trở giảm mạnh đó nhé!
+ So với các loại chất cách điện khác, chất bán dẫn có trọng lượng và kích thước nhỏ hơn. So với các vật liệu cách điện thông thường thì vật liệu bán dẫn ít gây tổn thất điện năng hơn nhiều.
1.3. Chất bán dẫn được phân loại thế nào?
Hiện nay trong ngành công nghiệp hiện đại tồn tại 2 loại vật liệu bán dẫn được các nhà nghiên cứu tiến hành pha lẫn những vật liệu bán dẫn tinh khiết với một số các nguyên tố khác, chúng tạo thành chất bán dẫn loại p và chất bán dẫn loại n, cụ thể như sau:
+ Chất bán dẫn loại p là chất bán dẫn có các hạt điện tải mang điện tích dương. Loại chất bán dẫn này được pha chất với những loại tạp chất nhận (Axepto). Đây là những tạp chất cho nguyên tố electron hóa trị 3 như A1 hay B, đồng thời so với electron thì nó có số lượng lỗ trống nhiều hơn.
+ Chất bán dẫn loại n là chất bán đất có các hạt điện tải mang điện tích âm. Nó được pha lẫn với các tạp chất cho (Dono). Đây đều là những nguyên tố có 5 electron hóa trị và lỗ trống ít hơn các electron.
Đọc thêm: Tìm gia sư lý lớp 11
2. Thế nào là dòng điện trong chất bán dẫn?
Khi các bạn sử dụng vật liệu bán dẫn là silic để tiến hành xây dựng mô hình phân tử, tìm hiểu nguyên lý của dòng điện chạy trong chất bán dẫn, bạn sẽ thu được những thông tin cực quan trọng như sau:
Chất bán dẫn tinh khiết có mô hình cấu tạo phân từ gồm 4 electron phía ngoài liên kết với các nguyên tử Si. Điều này khiến vật liệu ở môi trường nhiệt độ thấp thường có tính chất trung hòa điện, ở lớp ngoài cùng của nguyên tử Si hình thành nên 8 electron. Khi đó, dù đặt trong điện trường thì khả năng dẫn điện của Si không tồn tại bởi nó không chứa các hạt tải điện.
Ngược lại, trong môi trường có nhiệt độ cao, mối liên kết giữa các electron và nguyên tử Si bị phá vỡ bởi Si có tính chất kém bền. Điều này khiến các electron có thể di chuyển tự do, tạo nên nhiều lỗi trống trong phân tử.
Quá trình chuyển động nhiệt hỗn loạn của các electron tự do đến những lỗ trống để lấp đầy chúng, từ đó tạo ra những liên kết mới. Ngay lúc này những lỗ trống khác lại được hình thành và có sự liên kết với nguyên tử Si ở những vị trí tự do. Liên kết nói không tạo ra điện tích dư thừa, những lỗ trống đó chính là điện tính, và có tính chất tương tự như các hạt mang điện dương.
Như vậy, dòng điện trong chất bán dẫn có thể hiểu một cách đơn giản đó là sự chênh lệch điện thế theo hai chiều ngược nhau thông qua sự di chuyển của electron và những lỗ trống bên trong phân tử này.
3. Tìm hiểu bản chất của dòng điện trong chất bán dẫn
Cùng trả lời câu hỏi đặt ra ở đầu: Bản chất của dòng điện trong chất bán dẫn hiện nay? Dòng điện trong chất bán dẫn cho thấy quá trình chuyển động ngược chiều các các electron với điện trường, các lỗ trống bên trong phân tử chuyển động cùng chiều điện trường.
+ Bản chất của dòng điện bên trong chất bán dẫn chỉ đơn giản là sự di chuyển có hướng của các lỗ hổng và các electron.
+ Những vật liệu bán dẫn tinh khiết sẽ có số lượng lỗ trống và số electron tương đương với nhau.
+ Khi điều kiện nhiệt độ tăng lên, khả năng dẫn điện của chất bán dẫn cũng tăng theo.
+ Để thay đổi tính chất bán dẫn của vật liệu bán dẫn, con người có thể can thiệp vào thông qua việc pha lẫn các tạp chất khác nhau vào đó nhờ những đặc tính đặc biệt trong loại vật liệu này.
Tham khảo: Bản chất của dòng điện trong kim loại
4. Chất bán dẫn có lớp chuyển tiếp P – N như thế nào?
Trong quá trình tìm hiểu về chất bán dẫn và cách ứng dụng loại vật liệu này vào đời sống, không thể bỏ qua lý thuyết về lớp chuyển tiếp P – N. Đây là vị trí tiếp xúc giữa miền mang tính dẫn p với miền mang tính dẫn n được tạo trên bề mặt của tinh thể bán dẫn.
+ Lớp nghèo – là lớp chuyển tiền không tồn tại hoặc có tồn tại rất ít các hạt tải điện, mang đặc tính trở điện rất lớn. Trong đó chiều của bán dẫn loại p sở hữu những ion Acepto có điện tích âm, còn bán dẫn loại n tồn tại các ion Dono có điện tích dương.
+ Dòng điện đi qua lớp nghèo thường có xu hướng di chuyển từ p sang n. Đây là cách di chuyển theo chiều thuận, khi dòng điện di chuyển từ n sang p được gọi là chiều nghịch.
+ Hiện tượng phun hạt tải điện sẽ xảy ra khi dòng điện đi qua chất bán dẫn theo chiều từ p sang n, tức là chiều thuận. Sau đó các hạt tải điện tiếp tục di chuyển đến với miền ở phía đối diện và phải đi qua lớp nghèo.
5. Ứng dụng của dòng điện trong chất bán dẫn hiện nay
Dòng điện trong chất bán dẫn được đưa vào ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Do đó, vật liệu bán dẫn là một mặt hàng khá phổ thông, nó có sức ảnh hưởng cực lớn trong quá trình phát triển đối với ngành công nghiệp hiện nay. Cùng tìm hiểu cụ thể về các ứng dụng của dòng điện trong chất bán dẫn như sau nhé!
Trong các linh kiện điện tử, chất bán dẫn là một bộ phận vô cùng quan trọng để duy trì hoạt động đối với nhiều loại máy móc kỹ thuật. Một số linh kiện cỡ nhỏ như thẻ nhớ SSD, Diode, HDD, Transistor, CPU,…
Vật liệu bán dẫn là nhân tố quan trọng cấu thành các bộ phận cảm biến thông minh trong lĩnh vực sản xuất máy móc gia dụng hiện nay, chúng cho kết quả cực kỳ chính xác như điều hòa điện độ, máy hút ẩm, nồi cơm điện,…
Chất bán dẫn còn là một trong những vật liệu tạo nên các bộ phận cấu thành các thiết bị kỹ thuật số công nghệ cao hiện nay như điện thoại di động, máy ảnh, máy quay phim,.. một số máy móc khác như tivi, tủ lạnh, máy giặt,…
Không chỉ đóng vai trò quan trọng trong lĩnh vực sản xuất máy móc, kỹ thuật công nghiệp, các vật liệu bán dẫn còn có vai trong đối với các hoạt động về y tế, tài chính, bảo vệ môi trường. Vật liệu bán dẫn tạo ảnh hưởng lớn đối với truyền thông, internet, dịch vụ chăm sóc sức khỏe, hệ thống cây ATM,….
Xem ngay: SSR là gì
6. Tài liệu liên quan đến dòng điện trong chất bán dẫn
Để giúp các bạn hiểu rõ hơn về bản chất của dòng điện trong chất bán dẫn, cùng tải ngay những tài liệu dưới đây để đọc, tham khảo và làm các bài tập liên quan nhé!
tài liệu về dòng điện trong chất bán dẫn (1).doc
tài liệu về dòng điện trong chất bán dẫn (1).pdf
tài liệu về dòng điện trong chất bán dẫn (8).pdf
tài liệu về dòng điện trong chất bán dẫn (9).pdf
tài liệu về dòng điện trong chất bán dẫn (10).pdf
tài liệu về dòng điện trong chất bán dẫn (11).pdf
tài liệu về dòng điện trong chất bán dẫn (12).pdf
tài liệu về dòng điện trong chất bán dẫn (13).pdf
tài liệu về dòng điện trong chất bán dẫn (14).pdf
tài liệu về dòng điện trong chất bán dẫn.pdf
Như vậy, toàn bộ thông tin trong bài viết này không chỉ giúp bạn đọc hiểu bản chất của dòng điện trong chất bán dẫn mà còn bỏ túi được những thông tin hữu ích cho bản thân. Hy vọng với những kiến thức trong bài, các bạn sẽ cảm thấy dễ dàng hơn với bài dòng điện trong chất bán dẫn của vật lý lớp 11 nhé!
Tham gia bình luận ngay!