Giải Bài Tập Vật Lí 11 – Bài 23: Dòng điện trong chất bán dẫn (Nâng Cao)

Xem toàn bộ tài liệu Lớp 11: tại đây

Xem thêm các sách tham khảo liên quan:

Bạn đang đọc: Giải Bài Tập Vật Lí 11 – Bài 23: Dòng điện trong chất bán dẫn (Nâng Cao)

Giải Bài Tập Vật Lí 11 – Bài 23 : Dòng điện trong chất bán dẫn ( Nâng Cao ) giúp HS giải bài tập, nâng cao năng lực tư duy trừu tượng, khái quát, cũng như định lượng trong việc hình thành những khái niệm và định luật vật lí :

Câu c1 (trang 116 sgk Vật Lý 11 nâng cao): Giải thích vì sao điện trở suất của kim loại và bán dẫn lại phụ thuộc vào nhiệt độ theo cách khác nhau, như thấy ở hình 23.2 SGK

Lời giải:

• Điện trở suất của sắt kẽm kim loại tăng khi nhiệt độ tăng, là do :
Khi nhiệt độ tăng, những ion sắt kẽm kim loại ở nút mạng tinh thể giao động mạnh. Do đó độ mất trật tự của mạng tinh thể sắt kẽm kim loại tăng làm tăng sự cản trở hoạt động của những electron tự do. Vì vậy, khi nhiệt độ tăng thì điện trở suất của sắt kẽm kim loại tăng, điện trở của sắt kẽm kim loại tăng .
• Điện trở suất của bán dẫn tinh khiết giảm mạnh khi nhiệt độ tăng, là do :
Ở nhiệt độ thấp, những electron link tương đối yếu với những ion của nó. Khi tăng nhiệt độ, những electron có động năng đủ lớn bứt khỏi link và tạo thành electron dẫn. Chừa lại một chỗ trống tương tự với hạt tải điện mang điện tích dương gọi là lỗ trống ⇒ khi nhiệt độ tăng tỷ lệ hạt tải điện là electron và lỗ trống trong bán dẫn tinh khiết tăng ⇒ điện trở suất giảm .

Câu 1 (trang 120 sgk Vật Lý 11 nâng cao):Hãy nêu sự khác nhau về tính chất điện giữa kim loại và bán dẫn tinh khiết

Lời giải:

Kim loại	Bán dẫn tinh khiết
• Dòng điện trong sắt kẽm kim loại là dòng chuyển dời có hướng của những electron • Điện trở suất của sắt kẽm kim loại tăng khi nhiệt độ tăng	• Dòng điện trong bán dẫn là dòng chuyển dời có hướng của những electron và lỗ trống • Điện trở suất của bán dẫn tinh khiết giảm mạnh khi nhiệt độ tăng

Câu 2 (trang 120 sgk Vật Lý 11 nâng cao):Có những bán dẫn nào? Trong mỗi loại bán dẫn đó, các hạt tải điện là những loại nào, có số lượng ra sao và được tạo thành như thế nào?

Lời giải:

+ Bán dẫn tinh khiết
– Hạt tải điện là electron và lỗ trống với số lượng bằng nhau
– ở nhiệt độ thấp, những electron link tương đối yếu với những ion của nó => không có hạt tải điện
– khi nhiệt độ tăng, những electron có động năng đủ lớn bứt khỏi link và tạo thành electron dẫn. Chừa lại một chỗ trống tương tự với hạt tải điện mang điện tích dương gọi là lỗ trống => tỷ lệ hạt tải điện là electron và lỗ trống trong bán dẫn tinh khiết bằng nhau .
+ Bán dẫn có tạp chất
– Bán dẫn loại n : hạt tải điện cơ bản ( hầu hết ) là electron, hạt tải điện không cơ bản ( thiểu số ) là lỗ trống. Bán dẫn loại n được tạo thành do pha tạp những nguyên tố nhóm 5 vào bán dẫn tinh khiết
– Bán dẫn loại p : hạt tải điện cơ bản ( đa phần ) là lỗ trống, hạt tải điện không cơ bản ( thiểu số ) là electron. Bán dẫn loại p được tạo thành do pha tạp những nguyên tố hóa trị 3 vào bán dẫn tinh khiết .

Câu 3 (trang 120 sgk Vật Lý 11 nâng cao): Hãy giải thích sự hình thành lớp chuyển tiếp p – n. Vì sao nói lớp chuyển tiếp p – n có tính chất chỉnh lưu?

Lời giải:

* Sự hình thành lớp chuyển tiếp p – n
+ Tại lớp chuyển tiếp p – n, có sự khuếch tán electron từ bán dẫn loại n sang bán dẫn loại p và khuếch tán lỗ trống từ bán dẫn loại p sang bán dẫn loại n. Khi electron gặp lỗ trống, chúng link và một cặp electron và lỗ trống biến mất. Ở lớp chuyển tiếp p – n hình thành lớp nghèo ( không có hạt tải điện ) .

+ Ở hai bên lớp nghèo, về phía bán dẫn n có những ion đono tích điện dương, ở về phía bán dẫn loại p có những axepto tích điện âm. Điện trở của lớp nghèo rất lớn .
* Gọi U = Vp – Vn là hiệu điện thế áp vào tiếp xúc p – n
+ Khi U > 0 : có dòng điện thuận với cường độ lớn chạy qua lớp tiếp xúc từ p sang n .
+ Khi U < 0 : có dòng điện ngược với cường độ rất nhỏ chạy qua lớp tiếp xúc từ n sang p . Vậy dòng điện chạy qua lớp chuyển tiếp p – n chỉ theo một chiều từ p sang n => lớp chuyển tiếp p – n có đặc thù chỉnh lưu .

Câu 4 (trang 120 sgk Vật Lý 11 nâng cao): Hãy giải thích hình dạng của đường đặc trưng vôn – ampe của lớp chuyển tiếp p – n

Lời giải:

Gọi U = Vp – Vn là hiệu điện thế áp vào tiếp xúc p – n
+ Khi U > 0 : điện trường ngoài có công dụng tạo ra dòng những hạt tải điện cơ bản là electron từ bên bán dẫn n và lỗ trống từ bán dẫn p đi qua được lớp tiếp xúc p – n ⇒ có dòng điện chạy qua lớp tiếp xúc p – n, U càng tăng thì I càng tăng
+ Khi U < 0 : điện trường ngoài có tính năng chỉ tạo dòng những hạt tải không cơ bản là electron từ bên bán dẫn p và lỗ trống từ bán dẫn n đi qua được lớp tiếp xúc p - n ⇒ có dòng điện chạy qua lớp tiếp xúc p – n với cường độ rất nhỏ, như hình 23.12 .

Bài 1 (trang 120 sgk Vật Lý 11 nâng cao): Tìm câu đúng.

A. Trong bán dẫn, mật độ electron luôn luôn bằng mật độ lỗ trống.

Xem thêm: Lý thuyết dòng điện trong chất bán dẫn – Khoa Vật Lý Sư Phạm Trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội

B. Nhiệt độ càng cao, bán dẫn dẫn điện càng tốt
C. Bán dẫn loại p tích điện dương, vì tỷ lệ lỗ trống lớn hơn tỷ lệ electron
D. Bán dẫn có điện trở suất cao hơn sắt kẽm kim loại, vì trong bán dẫn có hai loại hạt tải điện trái dấu, còn trong sắt kẽm kim loại chỉ có một loại .

Lời giải:

– Chỉ trong bán dẫn tinh khiết, tỷ lệ electron tự do mới bằng tỷ lệ lỗ trống. Còn bán dẫn loại n thì tỷ lệ electron tự do lớn hơn tỷ lệ lỗ trống ; Bán dẫn loại p thì tỷ lệ electron tự do nhỏ hơn tỷ lệ lỗ trống ⇒ câu A sai .
– Nhiệt độ càng cao, bán dẫn dẫn điện càng tốt ⇒ câu B đúng
– Bán dẫn loại p có tỷ lệ lỗ trống lớn hơn tỷ lệ electron tự do, nhưng về tổng điện tích thì bán dẫn loại p trung hòa điện ⇒ câu C sai
– Bán dẫn có điện trở suất cao hơn sắt kẽm kim loại vì trong bán dẫn những hạt điện là electron và lỗ trống không trọn vẹn tự do như electron tự do trong sắt kẽm kim loại ⇒ câu D sai .
Chọn đáp án B

Bài 2 (trang 120 sgk Vật Lý 11 nâng cao): Chọn câu đúng

A. Điện trở của lớp chuyển tiếp p – n là nhỏ, khi lớp chuyển tiếp được mắc vào nguồn điện theo chiều ngược
B. Nhiệt độ càng cao, tính chỉnh lưu của lớp chuyển tiếp p – n càng kém
C. Khi lớp chuyển tiếp p – n được hình thành thì luôn có dòng điện chạy theo chiều từ bán dẫn loại p sang bán dẫn loại n, do sự khuếch tán mạnh hơn của những hạt tải điện cơ bản so với những hạt tải không cơ bản
D. Khi lớp chuyển tiếp p – n được hình thành thì có dòng điện từ bán dẫn loại n sang bán dẫn loại p, do điện trường trong ở lớp tiếp xúc thôi thúc hoạt động của những hạt tải điện thiểu số .

Lời giải:

Nhiệt độ càng cao, tính chỉnh lưu của lớp chuyển tiếp p – n càng kém
Đáp án : B

Bài 3 (trang 120 sgk Vật Lý 11 nâng cao): Ở nhiệt độ phòng, trong bán dẫn Si tinh khiết, số cặp điện tử – lỗ trống bằng 10-13 số nguyên tử Si. Nếu ta pha P vào Si với tỉ lệ một phần triệu thì số hạt tải điện tăng lên bao nhiêu lần?

Lời giải:

Gọi N0 là số nguyên tử Si có trong chất bán dẫn
Ở nhiệt độ phòng trong bán dẫn Si tinh khiết, số cặp điện tử – lỗ trống bằng 10-13 N0
Tức là số hạt tải điện gồm cả điện tử và lỗ trống bằng 2.10 – 13 N0
Khi pha một nguyên tử P vào bán dẫn Si tinh khiết sẽ tạo ra thêm một electron tự do. Nếu ta pha P. vào Si với tỉ lệ một phần triệu, thì số hạt tải điện tăng thêm bằng 10-6 N0
Vậy số hạt tải tăng thêm là :

Bài giải này có có ích với bạn không ? Bấm vào một ngôi sao 5 cánh để nhìn nhận !

kích hoạt : Post ID : Post Nonce : ☆ ☆ ☆ ☆ ☆

Processing your rating …

Đánh giá trung bình {{avgRating}} / 5. Số lượt đánh giá: {{voteCount}}
{{successMsg}} {{#errorMsg}} { {. } } {{/errorMsg}}

There was an error rating this post!

Xem thêm: Ukraine cảnh báo đánh chìm các tàu chiến Nga

Đánh giá trung bình 5 / 5. Số lượt nhìn nhận : 1047 Chưa có ai nhìn nhận ! Hãy là người tiên phong nhìn nhận bài này .

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