Chất bán dẫn là gì? Các thuộc tính cơ bản của chất bán dẫn?

Chất bán dẫn là gì? Các thuộc tính cơ bản của chất bán dẫn? Các loại chất bán dẫn thương gặp?

Tại bài viết này chúng tôi và những bạn sẽ cùng nhau tìm hiểu và khám phá vè một nội dung rất mê hoặc đó là ” chất bán dẫn ” hoàn toàn có thể nói đây là một loại chất có tác động ảnh hưởng rất lớn đến đời sống của tất cả chúng ta trong thời đại tân tiến thời nay và loại chất bán dẫn này thường sẽ được sử dụng trong những loại linh phụ kiện hay thiết bị điện tử để tạo nên những đồ vật mà tất cả chúng ta sử dụng hằng ngày.

Luật sư tư vấn luật qua điện thoại trực tuyến miễn phí: 1900.6568

1. Chất bán dẫn là gì?

Chắc hẳn chúng ta đã nghe rất nhiều về chất bán dẫn nhưng chưa hiểu nó là gì, cụ thể thì đây được hiểu là các nguyên tố tinh khiết là silicon, germanium hoặc các hợp chất cụ thể như gallium arsenide, cadmium selenide và chúng có hoạt động như một chất cách điện ở nhiệt độ thấp và dẫn điện ở nhiệt độ phòng. Theo đó nên với tính bán dẫn dễ dàng thay đổi khi có tạp chất và sự biến đổi này sẽ phụ thuộc vào loại tạp chất thêm vào. Khi 2 chất bán dẫn khác nhau được kết nối với nhau sẽ tạo thành nên một lớp gọi là lớp tiếp xúc. Các tính chất của các hạt mang điện bao gồm có các electron, ion và lỗ trống điện tử thuộc lớp tiếp xúc này sẽ là cơ sở để tạo ra diot, bóng bán dẫn và các thiết bị điện tử hiện đại ngày nay.

Các thiết bị bán dẫn mang lại một loạt những đặc thù hữu dụng như hoàn toàn có thể kiểm soát và điều chỉnh chiều và đường đi của dòng điện theo một hướng khác, đổi khác điện trở nhờ ánh sáng hoặc nhiệt. Vì những thiết bị bán dẫn hoàn toàn có thể đổi khác đặc thù trải qua tạp chất hay ánh sáng hoặc nhiệt, nên chúng thường được dùng để lan rộng ra, đóng ngắt mạch điện hay quy đổi nguồn năng lượng. Quan điểm văn minh người ta dùng vật lý lượng tử để lý giải những đặc thù bán dẫn trải qua sự hoạt động của những hạt mang điện tích trong cấu trúc tinh thể. Tạp chất làm biến hóa đáng kể đặc thù này của chất bán dẫn. Nếu người ta pha tạp chất và tạo ra nhiều lỗ trống hơn trong chất bán dẫn người ta gọi là chất bán dẫn loại P., ngược lại nếu tạo ra nhiều electron hoạt động tự do hơn trong chất bán dẫn người ta gọi là chất bán dẫn loại n. Việc pha tỷ suất đúng chuẩn những tạp chất đồng thời tích hợp những loại chất bán dẫn P-N với nhau ta hoàn toàn có thể tạo ra những linh phụ kiện điện tử với tỷ suất hoạt động giải trí đúng chuẩn cực cao.

Chất bán dẫn tiếng anh là ” Semiconductor” 

2. Các thuộc tính cơ bản của chất bán dẫn:

Một chất bán dẫn semiconductor sẽ có những thuộc tính sau : + Độ dẫn điện đổi khác + Dị thể + Electron kích thích + Phát xạ nhẹ + Độ dẫn nhiệt cao + Chuyển đổi nguồn năng lượng nhiệt + Hiệu ứng trường ( bán dẫn ) Cụ thể hơn về những thuộc tính của nó như sau :

Hiệu ứng trường (bán dẫn):

Khi tích hợp hai lớp P-N với nhau điều này dẫn đến việc trao đổi điện tích tại lớp tiếp xúc P-N. Các điện tử từ n sẽ chuyển sang lớp p và ngược lại những lỗ trống lớp p chuyển sang lớp n do quy trình trung hòa về điện. Một loại sản phẩm của quy trình này là làm ion tích điện, tạo ra một điện trường.

Dị thể:

Các dị thể xảy ra khi hai vật tư bán dẫn pha tạp khác nhau được nối với nhau. Ví dụ, một thông số kỹ thuật hoàn toàn có thể gồm có p-pha tạp và n-pha tạp germanium. Điều này dẫn đến sự trao đổi điện tử và lỗ trống giữa những vật tư bán dẫn pha tạp khác nhau. Germanium pha tạp n sẽ có thừa electron và Germanium pha tạp p sẽ có quá nhiều lỗ trống. Sự quy đổi xảy ra cho đến khi đạt được trạng thái cân đối bởi một quy trình gọi là tái hợp, khiến những electron chuyển dời từ loại n tiếp xúc với những lỗ chuyển dời từ loại p. Một mẫu sản phẩm của quy trình này là những ion tích điện, dẫn đến hiệu ứng điện trường.

Electron kích thích:

Sự độc lạ về điện thế trên vật tư bán dẫn sẽ khiến nó rời khỏi trạng thái cân đối nhiệt và tạo ra thực trạng không cân đối. Điều này trình làng những electron và lỗ trống cho mạng lưới hệ thống, tương tác trải qua một quy trình gọi là khuếch tán xung quanh. Bất cứ khi nào cân đối nhiệt bị trộn lẫn trong vật tư bán dẫn, số lượng lỗ trống và điện tử sẽ đổi khác. Sự gián đoạn như vậy hoàn toàn có thể xảy ra do sự chênh lệch nhiệt độ hoặc photon, hoàn toàn có thể xâm nhập vào mạng lưới hệ thống và tạo ra những electron và lỗ trống. Quá trình tạo ra và tự hủy electron và lỗ trống được gọi là thế hệ và tái tổng hợp.

Độ dẫn điện biến đổi:

Chất bán dẫn ở trạng thái tự nhiên của chúng là chất dẫn điện kém vì dòng điện nhu yếu dòng điện tử và chất bán dẫn có dải hóa trị của chúng được lấp đầy, ngăn ngừa dòng vào của electron mới. Có một số ít kỹ thuật được tăng trưởng được cho phép những vật tư bán dẫn hoạt động giải trí giống như vật tư dẫn điện. Những sửa đổi này có hai hiệu quả : loại n và loại p. Chúng lần lượt đề cập đến sự thừa hoặc thiếu điện tử. Một số lượng điện tử không cân đối sẽ khiến một dòng điện chạy qua vật tư.

Độ dẫn nhiệt cao:

Chất bán dẫn có tính dẫn nhiệt cao hoàn toàn có thể được sử dụng để tản nhiệt và cải tổ quản trị nhiệt của thiết bị điện tử.

Phát xạ nhẹ:

Trong một số ít chất bán dẫn nhất định, những electron bị kích thích hoàn toàn có thể thư giãn giải trí bằng cách phát ra ánh sáng thay vì tạo ra nhiệt. Những chất bán dẫn này được sử dụng trong việc sản xuất những diode phát sáng và những chấm lượng tử huỳnh quang.

Chuyển đổi năng lượng nhiệt:

Chất bán dẫn có những yếu tố nguồn năng lượng nhiệt điện lớn làm cho chúng có ích trong những máy phát nhiệt điện, cũng như những số liệu nhiệt điện cao làm cho chúng hữu dụng trong những bộ làm mát nhiệt điện.

3. Các loại chất bán dẫn thường gặp:

3.1. Chất bán dẫn tinh khiết :

Trước tiên, ta cần hiểu rõ khái niệm “ chất bán dẫn tinh khiết là gì ” ( hay chất bán dẫn thuần là gì ). Chất bán dẫn tinh khiết hay chất bán dẫn thuần là chất bán dẫn trọn vẹn không có tạp chất, ví dụ nổi bật là Silicon hay Germanium. Chúng còn được gọi là những chất bán dẫn là nguyên tố nhóm IV. Mỗi nguyên tử thuộc nguyên tố nhóm IV thường có 4 electron ở lớp ngoài, tiếp đó được link với những nguyên tử Si khác bằng link cộng hóa trị tạo nên chất bán dẫn trung hòa về điện xét ở điều kiện kèm theo nhiệt độ thấp. Điện trở suất của những chất bán dẫn thuần thường rất cao khi ở nhiệt độ thấp và giảm nhanh khi có sự tăng lên của nhiệt độ. Độ dẫn điện của chất bán dẫn tinh khiết sẽ tỷ suất thuận với nhiệt độ, nghĩa là cùng tăng hoặc cùng giảm. Hệ số nhiệt điện trở của chất bán dẫn thuần do đó mà có giá trị âm.

3.2. Chất bán dẫn pha tạp chất :

Có hai loại chất bán dẫn pha tạp chất, đó là chất bán dẫn loại n và p :

Chất bán dẫn loại p

Chất bán dẫn loại p là gì ? Chất bán dẫn loại p hay chất bán dẫn dương có tạp chất là những nguyên tố thuộc nhóm III, được tạo thành khi tạp chất như boron chỉ có ba electron trong lớp vỏ hóa trị. Khi một lượng nhỏ được chất có hóa trị III được link với tinh thể, nguyên tử chất đó hoàn toàn có thể tích hợp với bốn nguyên tử silicon theo link cộng hóa trị. Tuy nhiên, vì nó chỉ chứa ba electron để cung ứng nên sẽ có một lỗ trống được tạo ra. Lỗ này mang điện tích dương nên chất bán dẫn pha tạp được gọi là chất bán dẫn loại p.

Chất bán dẫn loại n

Chất bán dẫn loại n là gì ? Chất bán dẫn loại n chính là chất bán dẫn âm, với đặc thù tạp chất là những nguyên tố thuộc nhóm V, xảy ra khi tạp chất là một nguyên tố Open năm electron trong lớp vỏ hóa trị. Khi một lượng nhỏ chất có hóa trị V, nổi bật như photpho được thêm vào cấu trúc tinh thể của silic, mỗi nguyên tử thường sẽ link với bốn nguyên tử silicon liền kề .

Vì photpho mang năm electron trong vỏ hóa trị nên chỉ sẽ có bốn trong số đó là được link với những nguyên tử silic ở lân cận theo link cộng hóa trị. Còn một electron hóa trị còn lại bị bỏ lại không có gì để link, trở thành điện tử tự do. Chất bán dẫn được tạo ra theo cách này mang điện tích âm và người ta gọi là chất bán dẫn loại n.

Source: https://vh2.com.vn
Category : Điện Tử