Kỹ thuật điện tử C-Chương 1

Chia sẻ: Nguyễn Hoàng Quoc Viet | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:79

Thêm vào BST

Báo xấu

108
lượt xem 17
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Dựua trên tính dan dien, vat lieu bán dan không phCi là vat lieu cách dien mà cung không phCi là vat lieu dan dien tôt. 1.1 Vat lieu bán dan Ch58ng 1 - Dôi vIi vat lieu dan dien, lIp vJ ngoài cùng cLa nguyên tM có rât ít các electron, nó có khuynh h5Ing giCi phóng các electron này de tQo thành electron t

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Kỹ thuật điện tử C-Chương 1

GI I THI U MÔN H C Tên môn h c : K THU T I N T C Phân ph i giơ : 56 ti t Sô tín ch : 3 – Ki m tra: 20%(TN ho c vi t) Thi: 80% (vi t) GV phu trách : Lê Thi Kim Anh Email : ltkanh@hcmut.edu.vn Tài li u tham kh o : 1.John F. Wakerly - Digital Design.Principles and Practices 4th Ed–Prentice-Hall, 2006 2.Katz and Boriello - Contemporary Logic Design 2nd Ed.–Prentice-Hall, 2005 3. M. Morris Mano and - Logic and Computer Design Fundamentals Charles R. Kime 3rd Ed.–Prentice-Hall, 2004 4.Theodore F.Bogart,JR - Electronic devices and Circuits 2nd Ed. , Macmillan 1991 5.Lê Phi Y n, - Ky thu t i n tư Nguy n Như Anh, NXB H Qu c Gia TPHCM Lưu Phu
Chương 1 DIODE BÁN D N 1.1 V t li u bán d n - D a trên tính d n i n, v t li u bán d n không ph i là v t li u cách i n mà cũng không ph i là v t li u d n i n t t. - i v i v t li u d n i n, l p v ngoài cùng c a nguyên t có r t ít các electron, nó có khuynh hư ng gi i phóng các electron này t o thành electron t do và t n tr ng thái b n v ng. Bài gi ng môn K thu t i n t C 2 GV: Lê Th Kim Anh
- V t li u cách i n l i có khuynh hư ng gi l i các electron l p ngoài cùng c a nó có tr ng thái b n v ng. - V t li u bán d n, nó có khuynh hư ng t n tr ng thái b n v ng t m th i b ng cách l p yl p con c a l p v ngoài cùng. Lúc này ch t bán d n không có i n tích tư do va cũng không d n i n. - Các ch t bán d n i n hình như Gecmanium (Ge), Silicium (Si),.. Là nh ng nguyên tô thu c nhóm 4 n m trong b ng hê th ng tu n hoàn. Bài gi ng môn K thu t i n t C 3 GV: Lê Th Kim Anh
Ví du vê nguyên tư bán d n Silicon (Si) Nguyên t bán d n Si, có 4 electron l p ngoài cùng. H t nhân m t n a liên k t hóa tr liên k t hóa tr Liên k t hóa tr trong tinh thê bán d n Si Bài gi ng môn K thu t i n t C 4 GV: Lê Th Kim Anh
1.2 Dòng i n trong bán d n - Trong v t li u d n i n có r t nhi u electron t do. - Khi i u ki n môi trư ng, n u ư c h p thu m t năng lư ng nhi t các electron này s ư c gi i phóng kh i nguyên tư. - Khi các electron này chuy n ng có hư ng s sinh ra dòng i n. - i v i v t li u bán d n, các electron t do cũng ư c sinh ra m t cách tương tư. Bài gi ng môn K thu t i n t C 5 GV: Lê Th Kim Anh
- Tuy nhiên, năng lư ng c n gi i phóng các electron này l n hơn i v i v t li u d n i n vì chúng b ràng bu c b i các liên k t hóa tr . Gi n ô năng lư ng - ơn v năng lư ng qui ư c trong các gi n này là electronvolt (eV). - M t electron khi mu n tr thành m t electron t do ph i h p thu m t lư ng năng lư ng xác nh. Bài gi ng môn K thu t i n t C 6 GV: Lê Th Kim Anh
- Năng lư ng này ph thu c vào d ng nguyên t và l p mà electron này ang chi m. - Năng lư ng này ph i l n phá v liên k t hóa tr gi a các nguyên t . - Thuy t lư ng t cho phép ta nhìn mô hình nguyên t d a trên năng lư ng c a nó, thư ng ư c bi u di n dư i d ng gi n năng lư ng. Bài gi ng môn K thu t i n t C 7 GV: Lê Th Kim Anh
- Các electron cũng có th di chuy n t l p bên trong n l p bên ngoài trong nguyên t b ng cách nh n thêm m t lư ng năng lư ng b ng v i chênh l ch năng lư ng gi a hai l p. - Ngư c l i, các electron cũng có th m t năng lư ng và tr l i v i các l p có m c năng lư ng th p hơn. - Các electron t do cũng v y, chúng có th gi i phóng năng lư ng và tr l i l p v ngoài cùng c a nguyên t . Bài gi ng môn K thu t i n t C 8 GV: Lê Th Kim Anh
- Khi nhìn trên m t nguyên t , các electron trong nguyên t s ư c s p x p vào các m c năng lư ng r i r c nhau tùy thu c vào l p và l p con mà electron này chi m. Các m c năng lư ng này gi ng nhau cho m i nguyên t . - Tuy nhiên, khi nhìn trên toàn b v t li u, m i nguyên t còn ch u nh hư ng t các tác ng khác nhau bên ngoài nguyên t . Do ó, m c năng lư ng c a các electron trong cùng l p và l p con có th không còn b ng nhau gi a các nguyên t . Bài gi ng môn K thu t i n t C 9 GV: Lê Th Kim Anh
Gi n vùng năng lư ng c a m t s v t li u. Bài gi ng môn K thu t i n t C 10 GV: Lê Th Kim Anh
Nh n xét - S electron t do trong v t li u ph thu c r t nhi u vào nhi t và do ó d n i n c a v t li u cũng v y. - Nhi t càng cao thì năng lư ng c a các electron càng l n. - V t li u bán d n có h s nhi t i n tr âm. - V t li u d n i n có h s nhi t i n tr dương. Bài gi ng môn K thu t i n t C 11 GV: Lê Th Kim Anh
1.2.1 Lô tr ng va dòng lô tr ng - V t li u bán d n t n t i m t d ng h t d n khác ngoài electron t do. - M t electron t do xu t hi n thì ng th i nó cũng sinh ra m t l tr ng (hole). -L tr ng ư c qui ư c là h t d n mang i n tích dương. Bài gi ng môn K thu t i n t C 12 GV: Lê Th Kim Anh
- Dòng di chuy n có hư ng c a lô tr ng ư c g i là dòng l tr ng trong bán d n. - Khi l tr ng di chuy n t ph i sang trái cũng ng nghĩa v i vi c các electron l p v ngoài cùng di chuy n t trái sang ph i. - Có th phân tích dòng i n trong bán d n thành hai dòng electron: dòng electron tư do va dòng electron l p vo ngoài cùng. - Nhưng ti n l i ngư i ta thư ng xem như dòng i n trong bán d n là do dòng electron và dòng l tr ng gây ra. Bài gi ng môn K thu t i n t C 13 GV: Lê Th Kim Anh
- Ta thư ng g i electron t do và l tr ng là h t d n vì chúng có kh năng chuy n ng có hư ng sinh ra dòng i n. - Khi m t electron t do và l tr ng k t h p l i v i nhau trong vùng hóa tr , các h t d n b m t i, và ta g i quá trình này là quá trình tái h p h t d n. - Vi c phá v m t liên k t hóa tr s t o ra m t electron t do và m t l tr ng, do ó s lư ng l tr ng s luôn b ng s lư ng electron t do. Bán d n này ư c g i là bán d n thu n hay bán d n n i t i (intrinsic- bán d n lo i i). Bài gi ng môn K thu t i n t C 14 GV: Lê Th Kim Anh
- Ta có: ni = pi ni: m t ô eletron (electron/cm3) pi: m t ô lô tr ng (lô tr ng/cm3) Bài gi ng môn K thu t i n t C 15 GV: Lê Th Kim Anh
1.2.2 Dòng trôi - Khi m t hi u i n th ư c t lên hai u bán d n, i n trư ng s làm cho các electron t do di chuy n ngư c chi u i n trư ng và các l tr ng di chuy n cùng chi u i n trư ng. - C hai s di chuy n này gây ra trong bán d n m t dòng i n có chi u cùng chi u i n trư ng ư c g i là dòng trôi (drift current). Bài gi ng môn K thu t i n t C 16 GV: Lê Th Kim Anh
- Dòng trôi ph thu c nhi u vào kh năng di chuy n c a h t d n trong bán d n, kh năng di chuy n ư c ánh giá b ng linh ng c a h t d n. linh ng này ph thu c vào lo i h t d n cũng như lo i v t li u. Silicon Germanium µn=0.14 (m2/V.s) µn=0.38 (m2/V.s) µp=0.05 (m2/V.s) µp=0.18 (m2/V.s) Bài gi ng môn K thu t i n t C 17 GV: Lê Th Kim Anh
- V n t c c a h t d n trong i n trư ng E: v n = E.µ n v p = E.µ p Bài gi ng môn K thu t i n t C 18 GV: Lê Th Kim Anh
-M t dòng i n J: J = Jn + Jp = nq n µ n E + pq p µ p E = nq n v n + pq p v p V i: J: m t dòng i n (A/m2) ; E cư ng ô i n trư ng(V/m) n, p: m t electron t do và l tr ng, (h t d n/m3) qn, qp: ơn v i n tích electron = 1.6 x 10-19 C µn, µp: linh ng c a electron t do và l tr ng (m2/Vs) vn, vp: v n t c electron t do và l tr ng, (m/s) Bài gi ng môn K thu t i n t C 19 GV: Lê Th Kim Anh
Ví du 1-1 M t hi u i n th ư c t lên hai u c a m t thanh bán d n thu n trong hình ve. Gi s : ni=1.5x1010 electron/cm3; µn= 0.14m2/Vs µp=0.05m2/Vs Tìm: 1. V n t c electron t do và l tr ng; 2. M t dòng electron t do và l tr ng; 3. M t dòng t ng c ng; 4. Dòng t ng c ng trong thanh bán d n. Bài gi ng môn K thu t i n t C 20 GV: Lê Th Kim Anh