CHẮT BÁN DẪN VÀ DIODE

CHẤT BÁN DẪN VÀ DIODE

1.CHẤT BÁN DẪN

   Chất bản dẫn là nguyên liệu để sản xuất ra các loại linh kiện bán dẫn như Diode, Transistor, IC mà ta đã thấy trong các thiết bị điện tử ngày nay.

Chất bán dẫn là chất có đặc điểm trung gian giữa chất dẫn điện và chất cách điện, về phương diện hóa học thì chất bán dẫn là những chất có 4 điện tử ở lớp ngoài cùng của nguyên tử, đó là các chất Germanium ( Ge) và Silicium ( Si).

Từ các chất bán dẫn ban đầu( tinh khiết) người ta phải tạo ra hai loại bán dẫn là bán dẫn loại N và bán dẫn loại P, sau đó ghép các miếng bán dẫn loại N và P lại ta thu được Diode hay Trasistor.

Si và Ge đều có hóa trị 4, tức lớp ngoài cùng có 4 điện tử, ở thể tinh khiết các nguyên tử Si ( Ge) liên kết với nhau theo liên kết cộng hóa trị như hình dưới.

Chất bán dẫn tinh khiết

*Chất bán dẫn loại N

Khi ta pha một lượng nhỏ chất có hóa trị 5 như Phospho(P) vào chất bán dẫn Si thì một nguyên tử P liên kết với 4 nguyên tử Si theo liên kết cộng hóa trị, nguyên tử Phospho chỉ có 4 điện tử tham gia liên kết và còn dư một điện tử và trở thành điện tử tự do suy ra chất bán dẫn này thừa điện tử (mang điện âm) và được gọi là bán dẫn N (Negative:âm)

Chất bán dẫn N

*Chất bán dẫn loại P

Ngược lại ta pha thêm một lượng nhỏ chất có hóa trị 3 như Indium(In) vào chất bán dẫn Si thì một nguyên tử Indium sẽ liên kết với 4 nguyên tử Si theo liên kết cộng hóa trị và liên kết bị thiếu một điện tử trở thành lỗ trống ( mang điện dương) và được gọi là chất bán dẫn P.

Chất bán dẫn P

*Tiếp giáp P – N và cấu tạo của diode bán dẫn

Khi đã có được 2 chất bán dẫn là P và N, nếu ghép hai chất bán dẫn theo một tiếp giáp P-N ta được một Diode, tiếp giáp P – N có đặc điểm: Tại bề mặt tiếp xúc, các điện tử dư thừa trong bán dẫn N khuếch tán sang vùng bán dẫn P để lấp vào chỗ trống tạo thành một lớp Ion trung hòa về điện, lớp Ion này tạo thành miền cách điện giữa hai chất bán dẫn.

Tiếp giáp P - N, cấu tạo của Diode

Hình trên là mối tiếp giáp P -N và cũng là cấu tạo của Diode

Ký hiệu và hình dáng của Diode

*Phân cực thuận cho Diode

Khi ta cấp điện (+ )vào đầu Anôt (vùng bán dẫn P) và điện âm (-) vào Katot (vùng bán dẫn N), khi đó dưới tác dụng của tương tác điện áp, miền cách điện hẹp lại khi điện áp chêch lệch giữ hai cực đạt 0,6V ( với diode loại Si) hoạc 0,2V ( với diode loại Ge) thì diện tích miền cách điện giảm bằng không và Diode bắt đầu dẫn điện. Nếu tiếp xúc tăng điện áp nguồn thì dòng qua Diode tăng nhanh nhưng chênh lệch điện áp giữa hai cực của Diode không tăng ( vẫn giữ ở mức 0,6V).

Vậy khi Diode(loai Si) phân cực thuận, nếu điện áp phân cực thuận <0,6V thì chưa có dòng đi qua diode, nếu áp phân cực thuận đạt =0,6V thì có dòng đi qua diode sau đó dòng điện qua diode tăng nhanh nhưng sụt áp vẫn giữ ở giá trị 0,6V.

Diode ( Si) phận cực thuận - Khi diode dẫn điện áp thuận được gim ở mức 0,6V

Đường đặc tuyết của điện áp thuận qua Diode

*Phân cực ngược cho diode

Khi phân cực ngược cho Diode tức là cấp nguồn (+) vào Katot(bán dẫn N), nguồn (-) vào Anot(bán dẫn P), dưới sự tương tác của điện áp ngược, miền cách điện càng rộng ra và ngăn cản dòng điện đi qua mối tiếp giáp, Diode có thể chịu được điện áp ngược rất lớn khoảng 1000V thì diode mới bị đánh thủng.

Diode chì bị cháy khi áp phân cực ngược tăng > = 1000V