Giải vật lí 11 bài 17: Dòng điện trong chất bán dẫn
Hướng dẫn giải bài tập, bài thực hành trong bài 17: Dòng điện trong chất bán dẫn - sách giáo khoa vật lí 11. Tất cả các kiến thức lý thuyết và bài tập trong bài học này đều được giải đáp cẩn thận, chi tiết. Chúng ta tham khảo để học tốt vật lí 11 bài 17: Dòng điện trong chất bán dẫn nhé.
[toc:ul]
I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT
I. Chất bán dẫn
Chất bán dẫn là chất có độ dẫn điện ở mức trung gian giữa chất dẫn điện và chất cách điện. Chất bán dẫn hoạt động như mộ chất cách điện ở nhiệt độ thấp và có tính dẫn điện ở nhiệt độ phòng.
Tính chất:
- Điện trở suất nằm trung gian giữa điện trở suất của kim loại và điện trở suất của điện môi. Ở nhiệt độ thấp, điện trở suất của bán dẫn tinh khiết rất lớn. Khi nhiệt độ tăng, điện trở suất giảm nhanh, hệ số nhiệt điện trở có giá trị âm (sự dẫn điện riêng của chất bán dẫn).
- Điện trở suất của chất bán dẫn phụ thuộc mạnh vào tạp chất.
- Điện trở suất của bán dẫn cũng giảm đáng kể khi bị chiếu sáng hoặc bị tác dụng của các tác nhân ion hóa khác.
II. Hạt tải điện trong chất bán dẫn. Phân loại bán dẫn
Dòng điện trong chất bán dẫn là dòng các electron dẫn chuyển động ngược chiều điện trường và dòng các lỗ trống chuyển động cùng chiều điện trường.
Bản chất dòng điện trong chất bán dẫn là do dòng electron chuyển động có hướng sinh ra.
Phân loại: Dựa vào hạt tải điện trong chất bán dẫn ta chia bán dẫ làm hai loại:
- Bán dẫn loại n
- Bán dẫn loại p
| Nội dung | Bán dẫn loại n | Bán dẫn loại p |
| Định nghĩa | Là chất bán dẫn mà hạt tải điện trong đó mang điện âm. | Là chất bán dẫn mà hạt tải điện trong đó mang điện dương |
| Hạt tải điện | electron | lỗ trống |
| Tạp chất | Tạp chất cho (đôno): sinh ra electron dẫn, thường là những nguyên tố có 5 electron hóa trị như P, As,... | Tạp chất nhận (axepto): nhận electron và sinh ra lỗ trống, thường là những nguyên tố có 3 electron hóa trị như B, Al,... |
III. Lớp chuyển tiếp p – n
Định nghĩa: lớp chuyển tiếp p – n là chỗ tiếp xúc của miền mang tính dẫn p và miền mang tính dẫn n được tạo ra trên một tinh thể bán dẫn.
1. Lớp nghèo
Tại lớp chuyển tiếp p – n, có sự nối lại liên kết của electron và lỗ trống làm mất đi các hạt tải điện gọi là lớp nghèo.
Tại lớp nghèo, phía bán dẫn n có các ion đôno tích điện dương, phía bán dẫn p có các ion axepto tích điện âm. Điện trở của lớp nghèo rất lớn.
2. Dòng điện qua lớp nghèo
Dòng điện qua lớp nghèo chỉ chạy từ miền p sang miền n, ta gọi lớp chuyển tiếp p – n có tính chỉnh lưu. Dòng điện qua được lớp nghèo (từ p sang n) là chiều thuận, chiều kia là chiều ngược.
Tính chỉnh lưu: Tính chất của một phần tử điện chỉ cho dòng điện đi theo một chiều.
3. Hiện tượng phun hạt tải điện
Hiện tượng phun hạt tải điện từ miền này sang miền khác là hiện tượng xảy ra khi hạt tải điện đi vào lớp nghèo có thể đi tiếp sang miền đối diện.
IV. Điot bán dẫn và tranzito
1. Điot bán dẫn
Điot bán dẫn là một lớp chuyển tiếp p – n.
Công dụng: dùng để chỉnh lưu dòng điện xoay chiều, biến mạch xoay chiều thành mạch một chiều.
2. Tranzito lưỡng cực n – p - n
Hiệu ứng tranzito: là hiệu ứng dòng điện chạy từ B sang E làm thay đổi điện trở RCB.
Tranzito lưỡng cực n – p – n là tinh thể bán dẫn được pha tạp để tạo ra một miền p rất mỏng kẹp giữa hai miền n1 và n2.
Cấu tạo: gồm 3 cực:
- Cực góp hay colecto, kí hiệu C.
- Cực đáy hay cực gốc, hoặc bazo, kí hiệu B.
- Cực phát hay emito, kí hiệu E
- Công dụng: khuếch đại tín hiệu điện.
II. GIẢI BÀI TẬP
Giải câu 1: Tính chất điện của bán dẫn và kim...
Tính chất điện của bán dẫn và kim loại khác nhau như thế nào?
Bài giải:
Kim loại: dẫn điện tốt vì có nhiều electron tự do (hạt tải điện của kim loại).
Bán dẫn: hoạt động như một chất cách điện ở nhiệt độ thấp, là một chất dẫn điện ở nhiệt độ phòng. Hay tính dẫn điện phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ.
Giải câu 2: Điểm khác nhau chính giữa nguyên...
Điểm khác nhau chính giữa nguyên tử đôno và axepto đối với silic là gì?
Bài giải:
Nguyên tử đôno là nguyên tử khi pha thêm tạp chất có 5 electron hóa trị, nhiều hơn silic 1 electron, làm cho nguyên tử đôno có hạt tải điện chủ yếu là electron.
Nguyên tử axepto là nguyên tử pha tạp thêm tạp chất có 3 electron hóa trị, ít hơn silic 1 electron, muốn liên kết với silic, nó phải lấy một electron hóa trị của silic, tạo ra lỗ trống, vì vậy hạt tải điện của nó chủ yếu là lỗ trống.
Giải câu 3: Mô tả cách sinh ra electron và lỗ...
Mô tả cách sinh ra electron và lỗ trống trong bán dẫn tinh khiết, bán dẫn n, bán dẫn p.
Bài giải:
Bán dẫn tinh khiết: Một electron bị đứt ra khỏi liên kết trở nên tự do và thành hạt tải điện (electron dẫn). Chỗ liên kết bị đứt thiếu 1 electron nên mang điện dương gọi là lỗ trống.
Bán dẫn loại n: Pha tạp thêm chất có 5 electron hóa trị vào những chất có chứa 4 electron hóa trị. Điều này làm cho electron bị thừa ra tạo thành electron tự do làm hạt tải điện cho chất bán dẫn.
Bán dẫn loại p: Pha tạp thêm chất có 3 electron hóa trị vào chất có 4 electron hóa trị (Silic). Muốn chúng liên kết với nhau thì chất pha tạp phải lấy một electron của Si làm xuất hiện một lỗ trống. Vì vậy hạt tải điện trong bán dẫn loại p chủ yếu là lỗ trống.
Giải câu 4: Dòng điện chỉ chạy qua lớp chuyển...
Dòng điện chỉ chạy qua lớp chuyển tiếp p – n theo chiều nào?
Bài giải:
Dòng điện chỉ chạy qua lớp chuyển tiếp p – n theo chiều từ p sang n.
Giải câu 5: Khi nào thì một lớp bán dẫn p kẹp...
Khi nào thì một lớp bán dẫn p kẹp giữa hai lớp bán dẫn n trên một tinh thể được xem là tranzito n – p – n?
Bài giải:
Khi lớp bán dẫn p mỏng được chèn giữa hai lớp bán dẫn n thì được xem là tranzito n – p – n.
Giải câu 6: Phát biểu nào dưới đây là chính...
Phát biểu nào dưới đây là chính xác?
Người ta gọi silic là chất bán dẫn vì
A. nó không phải là kim loại, cũng không phải là điện môi.
B. hạt tải điện trong đó có thể là electron và lỗ trống.
C. điện trở suất của nó rất nhạy cảm với nhiệt độ, tạp chất, và các tác nhân ion khác.
D. cả ba lí do trên.
Bài giải:
Chọn đáp án D.
Giải câu 7: Phát biểu nào dưới đây về tranzito...
Phát biểu nào dưới đây về tranzito là chính xác?
A. Một lớp bán dẫn loại p kẹp giữa hai lớp bán dẫn loại n là tranzito n – p – n.
B. Một lớp bán dẫn loại n mỏng kẹp giữa hai lớp bán dẫn loại p không thể xem là tranzito.
C. Một lớp bán dẫn loại p mỏng kẹp giữa hai lớp bán dẫn loại n luôn có khả năng khuếch đại.
D. Trong tranzito n – p – n, bao giờ mật độ hạt tải điện miền emito cũng cao hơn miền bazo.
Bài giải:
Chọn đáp án D.