Khi nhiệt độ tăng thì điện trở của chất bán dẫn tinh khiết
A. giảm.
B. tăng rồi giảm.
C. không đổi.
D. tăng.
Lý thuyết dòng điện trong chất bán dẫn
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN
I- CHẤT BÁN DẪN VÀ TÍNH CHẤT
- Chất bán dẫn là chất có điện trở suất nằm trong khoảng trung gian giữa kim loại và chất điện môi.
- Nhóm vật liệu bán dẫn tiêu biểu là Gecmani và Silic.
- Tính chất:
+ Ở nhiệt độ thấp, điện trở suất của chất bán dẫn siêu tinh khiết rất lớn. Khi nhiệt độ tăng, điện trở suất giảm nhanh, hệ số nhiệt điện trở có giá trị âm.
+ Điện trở suất của chất bán dẫn giảm rất mạnh khi pha một ít tạp chất.
+ Điện trở của bán dẫn giảm đáng kể khi bị chiếu sáng hoặc bị tác dụng của các tác nhân ion hóa khác.
II- BẢN CHẤT DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN
Dòng điện trong 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 chuyển dời có hướng của các lỗ trống theo chiều điện trường và các electron ngược chiều điện trường.
Ở bán dẫn tinh khiết, số electron và số lỗ trống bằng nhau
Độ dẫn điện của bán dẫn tinh khiết tăng khi nhiệt độ tăng
III- HẠT TẢI ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN - PHÂN LOẠI BÁN DẪN
IV- LỚP CHUYỂN TIẾP P-N
Lớp chuyển tiếp p - n là chổ tiếp xúc của miền mang tính dẫn p và miền mang tính dẫn n được tạo ra trên 1 tinh thể bán dẫn.
1. Lớp nghèo
Ở lớp chuyển tiếp p - n không có hoặc có rất ít các hạt tải điện, gọi là lớp nghèo.
Ở lớp nghèo, về phía bán dẫn n có các ion đôno tích điện dương và về phía bán dẫn p có các ion axepto tích điện âm.
Điện trở của lớp nghèo rất lớn.
2. Dòng điện chạy qua lớp nghèo
Dòng diện chạy qua lớp nghèo chủ yếu từ p sang n. Ta gọi dòng điện qua lớp nghèo từ p sang n là chiều thuận, chiều từ n sang p là chiều ngược.
3. Hiện tượng phun hạt tải điện
Khi dòng điện đi qua lớp chuyển tiếp p-n theo chiều thuận, các hạt tải điện đi vào lớp nghèo có thể đi tiếp sang miền đối diện. Đó sự phun hạt tải điện.
V- ĐIÔT BÁN DẪN VÀ MẠCH CHỈNH LƯU DÙNG ĐIÔT BÁN DẪN
Điôt bán dẫn thực chất là một lớp chuyển tiếp p - n. Nó chỉ cho dòng điện đi qua theo chiều từ p sang n. Ta nói điôt bán dẫn có tính chỉnh lưu.
Nó được dùng để lắp mạch chỉnh lưu, biến điện xoay chiều thành điện một chiều.
VI- TRANZITO
Một lớp bán dẫn loại p rất mỏng kẹp giữa hai lớp bán dẫn loại n thực hiện trên một tinh thể bán dẫn [Ge, Si, ... ] là một tranzito n - p - n.
Tranzito có khả năng khuếch đại tín hiệu điện và dùng để lắp bộ khuếch đại và các khóa điện tử.
Sơ đồ tư duy về dòng điện trong chất bán dẫn
Bài tiếp theo
-
Câu C1 trang 103 SGK Vật lý 11
Giải Câu C1 trang 103 SGK Vật lý 11
-
Câu C2 trang 103 SGK Vật lý 11
Giải Câu C2 trang 103 SGK Vật lý 11
-
Câu C3 trang 105 SGK Vật lý 11
Giải Câu C3 trang 105 SGK Vật lý 11
-
Bài 1 trang 106 SGK Vật lí 11
Giải bài 1 trang 106 SGK Vật lí 11. Tính chất điện của bán dẫn và kim loại khác nhau như thế nào?
-
Bài 2 trang 106 SGK Vật lí 11
Giải bài 2 trang 106 SGK Vật lí 11. Điểm khác nhau chính giữa nguyên tử đôno và axepto đối với Silic là gì?
- Lý thuyết khúc xạ ánh sáng
- Lý thuyết từ thông, cảm ứng điện từ
- Lý thuyết phản xạ toàn phần
- Lý thuyết tự cảm
Giải thích vì sao điện trở suất của kim loại và bán dẫn lại phụ thuộc vào nhiệt độ theo cách khác nhau
Lời giải:
• Điện trở suất của kim loại tăng khi nhiệt độ tăng, là do:
Khi nhiệt độ tăng, các ion kim loại ở nút mạng tinh thể dao động mạnh. Do đó độ mất trật tự của mạng tinh thể kim loại tăng làm tăng sự cản trở chuyển động của các electron tự do. Vì vậy, khi nhiệt độ tăng thì điện trở suất của kim loại tăng, điện trở của kim loại tăng.
• Điện trở suất của bán dẫn tinh khiết giảm mạnh khi nhiệt độ tăng, là do:
Ở nhiệt độ thấp, các electron liên kết tương đối yếu với các ion của nó. Khi tăng nhiệt độ, các electron có động năng đủ lớn bứt khỏi liên kết và tạo thành electron dẫn. Chừa lại một chỗ trống tương đương với hạt tải điện mang điện tích dương gọi là lỗ trống=> khi nhiệt độ tăng mật độ hạt tải điện là electron và lỗ trống trong bán dẫn tinh khiết tăng => điện trở suất giảm
Có thể bạn quan tâm?
- Điện trở của kim loại phụ thuộc nhiệt độ như thế nào?
- Vận dụng thuyết electron tự do trong kim loại hãy giải thích các tính chất điện của kim loại
- Hãy giải thích sự hình thành lớp chuyển tiếp p – n. Vì sao nói lớp chuyển tiếp p – n có tính chất chỉnh lưu?
- Hãy giải thích sự xuất hiện hiệu điện thế điện hóa trong trường hợp kẽm nhúng vào dung dịch ZnSO4.
- Hãy nêu bản chất dòng điện trong chất khí. Mô tả sự phụ thuộc của dòng điện vào hiệu điện thế?
- 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?
- Hạt tải điện trong chất điện phân là các hạt nào? Tại sao dòng điện qua chất điện phân lại gây ra sự vận chuyển các chất, còn dòng điện qua kim loại không gây ra hiện tượng đó?
- Hãy nêu sự khác nhau về tính chất điện giữa kim loại và bán dẫn tinh khiết?
Khi nhiệt độ của dây kim loại tăng điện trở của nó sẽ như thế nào?
Khi tăng nhiệt độ, các ion kim loại ở nút mạng dao động mạnh. Do đó, sự mất trật tự của mạng tinh thể kim loại tăng lên làm tăng khả năng cản chuyển động của electron tự do. Vì thế, khi nhiệt độ của dây kim loại tăng điện trở của nó sẽ tăng và ngược lại, khi nhiệt độ của dây kim loại giảm điện trở của nó sẽ giảm liên tục.
Dòng điện trong kim loại là gì?
Dòng điện trong kim loại chính là dòng chuyển động có hướng của các electron tự do dưới tác dụng của điện trường. Hệ số của nhiệt điện trở không chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ, mà còn phụ thuộc vào độ tinh khiết và gia công của vật liệu.
Dòng điện trong kim loại có bản chất như thế nào?
Các nguyên tử trong khối kim loại khi mất đi các electron hóa trị sẽ trở thành ion dương. Các ion dương này sẽ tự sắp xếp theo một trật tự, tạo thành mạng tinh thể trong kim loại. Khi mạng tinh thể này trở nên rối loạn hơn, chuyển động của các ion sẽ trở nên mạnh hơn. Các electron hóa trị sau khi tách ra khỏi nguyên tử sẽ trở thành các electron tự do có mật độ n không đổi [n là hằng số]. Chúng chuyển động hỗn loạn tạo ra các electron tự do.
Dòng điện được tạo ra khi điện trường do nguồn điện tạo ra đẩy khí Electron ngược chiều điện trường. Trong kim loại, trật tự sắp xếp của các tinh thể cản trở sự chuyển động của các electron tự do. Đây cũng chính là nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại.
Nói cách khác, dòng điện trong kim loại được tạo ra trong điều kiện có sự va chạm của electron tự do với các ion dương của mạng tinh thể. Sự biến dạng của tinh thể do biến dạng cơ học và các nguyên tử lạ lẫn vào bên trong kim loại sẽ làm cho điện trở của kim loại thay đổi.
Từ thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại ta thấy tất cả các hạt tải điện trong kim loại đều là electron tự do. Do vậy, kim loại dẫn điện rất tốt vì mật độ của chúng rất cao. Nhiều tính chất khác của dòng điện trong kim loại cũng có thể được suy ra từ thuyết electron này. Tóm lại, dòng điện trong kim loại là sự chuyển dời có hướng của các electron tự do dưới tác dụng của điện trường.