Chất bán dẫn là gì?

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.

• 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 bao gồm 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 các mạch tích hợp ( IC ). Các hợp chất bán dẫn phổ biến bao gồm arsenide gali, antimonide indium và các oxit của hầu hết các kim loại. Trong số này, gallium arsenide ( GaAs ) được sử dụng rộng rãi trong các 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 của chất bán dẫn, trước tiên bạ

Xem thêm : Mật khẩu WPA2 là gì

n phải hiểu một chút về cách tổ chức các electron trong nguyên tử. Chúng được tổ chức thành từng lớp, các 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 liên kết với các nguyên tử lân cận. Liên kết này gọi là liên kết cộng hóa trị. Hầu hết các 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 cho một nguyên tử silicon,

và các đường giữa các nguyên tử đại diện cho các điện tử dùng chung. Mỗi trong số bốn điện tử hóa trị trong mỗi nguyên tử silicon được chia sẻ với một nguyên tử silicon lân cận. Do đó, mỗi nguyên tử silicon được liên kết với bốn nguyên tử silicon khác.

Các loại chất bán dẫn?

Bán dẫn loại N:

Chủ yếu là do các electron, nó hoàn toàn trung lập; đa số 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; các hạt mang điện tích âm tăng lên. Do đó, nó được gọi là bán dẫn loại N.

Xem thêm : Ổ cứng SSD NVMe là gì? Ưu điểm của nó ?

Vì sự dẫn điện là do một số lượng lớn các điện tử tự do; nên các 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, hoàn toàn trung lập; đa số 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 gia tăng số lượng tạp chất, các lỗ trống (các 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 các lỗ trống; các lỗ trống trong chất bán dẫn loại p là các chất mang tính chất CHỦ YẾU và các electron là chất điều khiển tối thiểu.

Tính chất của chất bán dẫn là gì?

• Chất bán dẫn hoạt động giống như chất cách điện ở Zero Kelvin. Còn khi tăng nhiệt độ thì nó hoạt động như chất dẫn điện.
• Chất bán dẫn có thể được sửa đổi; bằng cách pha tạp để tạo ra các thiết bị bán dẫn thích hợp cho việc chuyển đổi năng lượng, chuyển mạch và bộ khuếch đại. Bởi vì, chất bán dẫn có các đặc tính điện đặc biệt của chúng.
• Nó ít bị tổn thất điện năng hơn chất cách điện
• Chất bán dẫn có kích thước nhỏ hơn và trọng 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 chế tạo các thiết bị điện tử. Nên chất bán dẫn là một phần quan trọng trong cuộc sống của chúng ta. Hãy tưởng tượng cuộc sống không có các thiết bị điện tử. Chẳn hạn như: sẽ không có đài, không có TV, không có máy tính; không có trò chơi điện tử và thiết bị chẩn đoán y tế tồi tàn.
• Mặc dù nhiều thiết bị điện tử có thể được chế tạo bằng công nghệ ống chân không. Nhưng sự phát triển của công nghệ bán dẫn trong suốt 50 năm qua đã làm cho các thiết bị điện tử nhỏ hơn; nhanh hơn và đáng tin cậy hơn.
• Hãy suy nghĩ một phút về tất cả những gì bạn gặp phải với các thiết bị điện tử. Bạn đã xem hoặc sử dụng bao nhiêu thứ sau đây trong 24 giờ qua? Mỗi chiếc đều có các thành phần quan trọng được sản xuất bằng vật liệu điện tử.

Công dụng của chất bán dẫn trong cuộc sống hàng ngày

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

Tóm lượt

Chất bán dẫn trở nên cần thiết cho nhiều thiết bị điện tử cũng như cho các cơ sở hạ tầng; hỗ trợ cho cuộc sống hằng ngày của chúng ta. Chính vì thế, chất bán dẫn có những ưu điểm mà khiến chúng trở nên hữu ích ở mọi nơi.

• Có tính di động cao do có kích thước nhỏ hơn các loại chất dẫn điện và cách điện.
• Chúng yêu cầu ít điện đầu vào hơn.
• Không gây tiếng ồn khi chúng hoạt động.
• 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 cuộc sống. Từ đây bạn có thêm một phần hiểu biết cũng như vận dụng vào công việc của mình thật hiệu quả nhé!

Bài viết bạn có thể xem

• Cầu chì là gì?

Nguồn: https://25giay.vn
Danh mục: Hỏi Đáp