Chất bán dẫn là gì? Tính chất của chất bán dẫn? Ứng dụng chất bán dẫn?

Chất bán dẫn là gì ?

• Chất bán dẫn là vật liệu có độ dẫn điện giữa chất dẫn điện (nói chung là kim loại) ; và chất không dẫn điện hoặc chất cách điện (như gốm sứ). Chất bán dẫn có thể là các hợp chất như gali arsenua hoặc các nguyên tố tinh khiết; chẳng hạn như gecmani hoặc silic. Vật lý giải thích các lý thuyết, tính chất và cách tiếp cận toán học điều chỉnh chất bán dẫn.

<img alt=""

• Ví dụ về chất bán dẫn :

Gali arsenide, germanium và silicon là một số chất bán dẫn được sử dụng phổ biến nhất.

Các chất bán dẫn nguyên tố gồm có antimon, asen, boron, carbon, germani, selen, silicon, lưu huỳnh và Tellurium. Silicon được biết đến nhiều nhất trong số này ; tạo thành nền tảng của hầu hết những mạch tích hợp ( IC ). Các hợp chất bán dẫn thông dụng gồm có arsenide gali, antimonide indium và những oxit của hầu hết những sắt kẽm kim loại. Trong số này, gallium arsenide ( GaAs ) được sử dụng thoáng rộng trong những thiết bị khuếch đại tín hiệu có độ nhiễu

thấp, độ lợi cao, tín hiệu yếu .

Lỗ và điện tử trong chất bán dẫn

Các lỗ và electron là các loại hạt tải điện chịu trách nhiệm cho dòng điện trong chất bán dẫn. Lỗ (electron hóa trị) là hạt mang điện tích dương trong khi electron là hạt mang điện tích âm. Electron và lỗ trống đều có độ lớn bằng nhau nhưng ngược chiều về cực.

Hoạt động của chất bán dẫn là gì ?

Để hiểu được hoạt động giải trí của chất bán dẫn, thứ nhất bạ

n phải hiểu một chút ít về cách tổ chức triển khai những electron trong nguyên tử. Chúng được tổ chức triển khai thành từng lớp, những lớp này được gọi là lớp vỏ. Lớp vỏ ngoài cùng được gọi là lớp vỏ hóa trị .

• Các electron trong lớp vỏ này là những electron link với những nguyên tử lân cận. Liên kết này gọi là link cộng hóa trị. Hầu hết những chất đãn điện chỉ có một electron ở lớp vỏ hóa trị. Mặt khác, chất bán dẫn có đến 4 electron trong lớp vỏ hóa trị của chúng .

• Nếu tất cả các nguyên tử lân cận cùng loại, tất cả các điện tử hóa trị có thể liên kết với các điện tử hóa trị từ các nguyên tử khác. Khi điều đó xảy ra, các nguyên tử tự sắp xếp thành các cấu trúc gọi là tinh thể . Chất bán dẫn được tạo ra từ các tinh thể như vậy, thường là tinh thể silicon.

Ở đây, mỗi vòng tròn đại diện thay mặt cho một nguyên tử silicon ,

và những đường giữa những nguyên tử đại diện thay mặt cho những điện tử dùng chung. Mỗi trong số bốn điện tử hóa trị trong mỗi nguyên tử silicon được san sẻ với một nguyên tử silicon lân cận. Do đó, mỗi nguyên tử silicon được link với bốn nguyên tử silicon khác .

Các loại chất bán dẫn ?

Bán dẫ

n loại N:

Chủ yếu là do những electron, nó trọn vẹn trung lập ; đa phần là điện tử và thiểu số là lỗ trống .

Khi một chất bán dẫn tinh khiết (Silicon hoặc Gecmani ) được pha tạp bởi tạp chất ngũ vị (P, As, Sb, Bi) thì bốn điện tử trong số năm điện tử hóa trị liên kết với bốn điện tử Ge hoặc Si. Electron thứ năm của dopant được tự do. Do đó, nguyên tử tạp chất cho một điện tử tự do để dẫn trong mạng tinh thể và được gọi là ” Donar “.

Vì số lượng electron tự do tăng khi thêm một tạp chất ; những hạt mang điện tích âm tăng lên. Do đó, nó được gọi là bán dẫn loại N .

Vì sự dẫn điện là do một số lượng lớn những điện tử tự do ; nên những điện tử trong chất bán dẫn loại N là những chất ĐẢM BẢO CHÍNH và lỗ trống là những chất CHỦ YẾU NHẤT .

Bán dẫn loại P: 

Chủ yếu là do lỗ, trọn vẹn trung lập ; hầu hết là lỗ và thiểu số là điện tử .

Khi một chất bán dẫn tinh khiết được pha tạp chất với một tạp chất hóa trị ba (B, Al, In, Ga); thì ba điện tử hóa trị của tạp chất liên kết với ba trong số bốn điện tử hóa trị của chất bán dẫn. Điều này để lại sự vắng mặt của điện tử (lỗ trống) trong tạp chất. Do đó, các nguyên tử tạp chất này sẵn sàng nhận các điện tử ngoại quan được gọi là “ Acceptor ”( chất nhận).

Với sự ngày càng tăng số lượng tạp chất, những lỗ trống ( những hạt mang điện tích dương ) được tăng lên. Do đó, nó được gọi là chất bán dẫn loại P. .

Vì sự dẫn điện là do có một số lượng lớn những lỗ trống ; những lỗ trống trong chất bán dẫn loại p là những chất mang đặc thù CHỦ YẾU và những electron là chất tinh chỉnh và điều khiển tối thiểu .

Tính chất của chất bán dẫn là gì ?

• Chất bán dẫn hoạt động giải trí giống như chất cách điện ở Zero Kelvin. Còn khi tăng nhiệt độ thì nó hoạt động giải trí như chất dẫn điện .
• Chất bán dẫn hoàn toàn có thể được sửa đổi ; bằng cách pha tạp để tạo ra những thiết bị bán dẫn thích hợp cho việc quy đổi nguồn năng lượng, chuyển mạch và bộ khuếch đại. Bởi vì, chất bán dẫn có những đặc tính điện đặc biệt quan trọng của chúng .
• Nó ít bị tổn thất điện năng hơn chất cách điện
• Chất bán dẫn có size nhỏ hơn và khối lượng ít hơn .
• Điện trở suất của chúng cao hơn chất dẫn điện nhưng nhỏ hơn chất cách điện .
• Khi nhiệt độ tăng thì điện trở của chất bán dẫn sẽ giảm và ngược lại .

Công dụng của chất bán dẫn

• Do vai trò của chúng trong việc sản xuất những thiết bị điện tử. Nên chất bán dẫn là một phần quan trọng trong đời sống của tất cả chúng ta. Hãy tưởng tượng đời sống không có những thiết bị điện tử. Chẳn hạn như : sẽ không có đài, không có TV, không có máy tính ; không có game show điện tử và thiết bị chẩn đoán y tế tồi tàn .
• Mặc dù nhiều thiết bị điện tử hoàn toàn có thể được sản xuất bằng công nghệ tiên tiến ống chân không. Nhưng sự tăng trưởng của công nghệ tiên tiến bán dẫn trong suốt 50 năm qua đã làm cho những thiết bị điện tử nhỏ hơn ; nhanh hơn và đáng an toàn và đáng tin cậy hơn .
• Hãy tâm lý một phút về toàn bộ những gì bạn gặp phải với những thiết bị điện tử. Bạn đã xem hoặc sử dụng bao nhiêu thứ sau đây trong 24 giờ qua ? Mỗi chiếc đều có những thành phần quan trọng được sản xuất bằng vật tư điện tử .

Công dụng của chất bán dẫn trong đời sống hàng ngày

• Cảm biến nhiệt độ được sản xuất bằng những thiết bị bán dẫn .
• Chúng được sử dụng trong máy in 3D
• Được sử dụng trong vi mạch và xe hơi tự lái
• Được sử dụng trong máy tính, tấm mặt trời, máy tính và những thiết bị điện tử khác .
• Transistor và MOSFET được sử dụng làm công tắc nguồn trong Mạch điện được sản xuất bằng chất bán dẫn

Tóm lượt

Chất bán dẫn trở nên thiết yếu cho nhiều thiết bị điện tử cũng như cho những hạ tầng ; tương hỗ cho đời sống hằng ngày của tất cả chúng ta. Chính vì vậy, chất bán dẫn có những ưu điểm mà khiến chúng trở nên hữu dụng ở mọi nơi .

• Có tính di động cao do có size nhỏ hơn những loại chất dẫn điện và cách điện .
• Chúng nhu yếu ít điện đầu vào hơn .
• Không gây tiếng ồn khi chúng hoạt động giải trí .

• Là thiết bị bán dẫn chống va đập.

• Có tuổi thọ cao hơn .

Hy vọng rằng, với những thông tin chia sẽ về chất bán dẫn là gì ? Các đặc tính cơ bản cũng như ứng dụng của chất bán dẫn trong đời sống. Từ đây bạn có thêm một phần hiểu biết cũng như vận dụng vào việc làm của mình thật hiệu suất cao nhé !

Bài viết bạn có thể xem