Chất bán dẫn là chất như thế nào

Như vậy qua tên gọi chúng ta có thể hiểu một cách đơn giản thế nào là chất bán dẫn. Các bạn có thể xem thêm clip giới thiệu ở trên để dễ hình dung hơn. 

Hiện nay có hai nguyên tố silicon và germanium được sử dụng rộng rãi để làm chất bán dẫn trong các linh kiện điện tử. Các linh kiện bán dẫn mà chúng ta thường gặp là: đi-ốt, transistor, tri-ắc…

Mục lục bài viết

• 1. Chất bán dẫn là gì ? Các thuộc tính của chất bán dẫn
• 2. Vùng năng lượng trong chất bán dẫn
• 3. Bán dẫn pha tạp là gì ? Chất bán dẫn là gì ?

1. Chất bán dẫn là gì ? Các thuộc tính của chất bán dẫn

Sau khi tìm hiểu định nghĩa chất bán dẫn là gì ở phần trước. Trong phần này chúng ta cùng nhau tìm hiểu các thuộc tính cơ bản của nó nhé. Một chất bán dẫn semiconductor sẽ có các thuộc tính sau:

• Độ dẫn điện biến đổi
• Dị thể
• Electron kích thích
• Phát xạ nhẹ
• Độ dẫn nhiệt cao
• Chuyển đổi năng lượng nhiệt
• Hiệu ứng trường (bán dẫn)

2. Vùng năng lượng trong chất bán dẫn

Tính chất dẫn điện của các vật liệu rắn được giải thích dựa vào lý thuyết vùng năng lượng. Như chúng ta biết, điện tử tồn tại trong nguyên tử trên những mức năng lượng gián đoạn. Nhưng trong chất rắn, khi các nguyên tử kết hợp với nhau thành các khối thì mức năng lượng này bị phủ lên nhau và trở thành các vùng năng lượng. Có ba vùng chính là:

• Vùng hóa trị: là vùng có năng lượng thấp nhất
• Vùng dẫn: vùng có mức năng lượng cao nhất. Tính dẫn điện tăng khi mật độ điện tử trên vùng dẫn tăng
• Vùng cấm: là vùng nằm giữa vùng hóa trị và vùng dẫn. Không có mức năng lượng nào do đó điện tử không thể tồn tại trên vùng cấm. 

Như vậy chất bán dẫn là gì và các thuộc tính, vùng năng lượng đã được chúng ta nhắc lại. Tiếp theo chúng ta tìm hiểu thêm một loại bán dẫn khá đặc biệt là bán dẫn pha tạp nhé.

3. Bán dẫn pha tạp là gì ? Chất bán dẫn là gì ?

Chất bán dẫn loại p có tạp chất là các nguyên tố thuộc nhóm III, dẫn điện chủ yếu bằng các lỗ trống. Chất bán dẫn loại n có tạp chất là các nguyên tố thuộc nhóm V, các nguyên tử này dùng 4 electron tạo liên kết và 1 electron lớp ngoài liên kết yếu với nhân. Vậy chất bán dẫn pha tạp là gì ?

Có thể giải thích một cách đơn giản về bán dẫn pha tạp nhờ vào lý thuyết vùng năng lượng như sau: khi pha tạp, sẽ xuất hiện các mức pha tạp nằm trong vùng cấm, chính các mức này khiến cho điện tử dễ dàng chuyển lên vùng dẫn hoặc lỗ trống dễ dàng di chuyển xuống vùng hóa trị để tạo nên tính dẫn của vật liệu. Vì thế chỉ cần pha tạp với hàm lượng rất nhỏ cũng làm thay đổi lớn tính chất dẫn điện của chất bán dẫn. 

Tóm lại, trong bài viết này các bạn đã được ôn lại chất bán dẫn là gì, các đặc tính và vùng dẫn của nó. Hy vọng với những kiến thức này sẽ giúp cho các bạn thêm trong công việc, học tập. Mọi thắc mắc các bạn có thể để lại comment bên dưới hoặc liên hệ trực tiếp với chúng tôi. Cảm ơn các bạn đã xem qua bài viết này.

•         Chất bán dẫn là một chất, thường là một nguyên tố hoặc hợp chất hóa học rắn. Nó có thể dẫn điện trong một số điều kiện nhưng không dẫn điện trong một số điều kiện khác; làm cho nó trở thành một phương tiện tốt để điều khiển dòng điện. Độ dẫn của nó thay đổi tùy thuộc vào dòng điện hoặc điện áp đặt vào điện cực điều khiển; hoặc cường độ chiếu xạ của tia hồng ngoại ( IR ), ánh sáng nhìn thấy, tia cực tím (UV) hoặc tia X.
•         Chất bán dẫn có thể là các nguyên tố tinh khiết, chẳng hạn như silic hoặc gecmani, hoặc các hợp chất như arsenide gali hoặc cadmium selenua. Trong một quá trình được gọi là pha tạp; một lượng nhỏ tạp chất được thêm vào chất bán dẫn tinh khiết gây ra những thay đổi lớn trong độ dẫn điện của vật liệu.

Lưu ý : Bài viết chia sẻ thông tin, bên mình không kinh doanh mặt hàng này, vui lòng không gọi điện, zalo hỏi hàng ! Xin cảm ơn

Cách hoạt động của chất bán dẫn là gì?

Silicon là một nguyên tố rất phổ biến, chẳng hạn như trong cát và thạch anh thì nó là nguyên tố chính. Nếu bạn tìm trong “ bảng tuần hoàn” ; bạn sẽ thấy rằng nó nằm bên cạnh nhôm, dưới carbon và trên germadium.

•         Carbon, silicon và germanium (germanium, giống như silicon, cũng là một chất bán dẫn) có một đặc tính độc đáo trong cấu trúc electron của chúng – mỗi loại có bốn electron ở quỹ đạo ngoài cùng của nó . Điều này cho phép chúng tạo thành các tinh thể đẹp. Bốn electron tạo thành liên kết cộng hóa trị hoàn hảo với bốn nguyên tử lân cận , tạo ra mạng tinh thể . Trong cacbon, chúng ta biết dạng tinh thể như kim cương. Trong silic, dạng tinh thể là một chất có màu bạc, trông như kim loại.
•         Trong mạng tinh thể silicon, tất cả các nguyên tử silicon liên kết hoàn hảo với bốn nguyên tử láng giềng, không để lại các electron tự do để dẫn dòng điện. Điều này làm cho một tinh thể silicon trở thành một chất cách điện hơn là một chất dẫn điện. Nhưng bạn có thể thay đổi tất cả điều này thông qua một quá trình gọi là dopping.

Chất bán dẫn có thể trở thành chất dẫn điện hay không?

Bạn có thể thay đổi hành vi của silicon và biến nó thành chất dẫn điện bằng cách pha tạp chất. Khi đó, bạn sẽ trộn một lượng nhỏ tạp chất vào tinh thể silicon. Có 2 loại tạp chất để pha trộn:

•         Loại N: Trong pha tạp chất loại N, phốt pho hoặc asen sẽ được thêm vào silic với số lượng nhỏ. Hai tạp chất này đều có electron bên ngoài, vì vậy chúng sẽ lạc chỗ khi xâm nhập vào mạng tinh thể silic. Electron thứ 5 không có gì để liên kết, vì vậy nó tự do chuyển động xung quanh. Chỉ cần một lượng rất nhỏ tạp chất để tạo ra đủ các điện tử tự do cho phép dòng điện chạy qua silicon. Silicon loại N là chất dẫn điện tốt. Electron mang điện tích âm, do đó có tên là loại N.

• Loại P: bo và gali là chất pha tạp; boron và gali thì mỗi loại chỉ có 3 electron ngoài cùng. Khi trộn vào mạng tinh thể silic; chúng sẽ tạo thành các “ lỗ trống ”nơi mà một điện tử silicon không có gì để liên kết. Sự vắng mặt của một điện tử tạo ra hiệu ứng của một điện tích dương; dó đó có tên là loại P. Các lỗ có thể dẫn dòng điện. Một lỗ trống vui vẻ nhận một electron từ một người hàng xóm; di chuyển lỗ trống trong một không gian. Silicon loại P là chất dẫn điện tốt.
• Một lượng nhỏ pha tạp loại N hoặc loại P biến một tinh thể silicon từ một chất cách điện tốt;  thành một chất dẫn điện khả thi (nhưng không lớn) – do đó có tên là “chất bán dẫn”.

Tính chất của chất bán dẫn là gì?

• Chất bán dẫn có các đặc tính điện cụ thể. Đặc tính điện có thể được biểu thị bằng điện trở suất.
•         Các chất dẫn điện như vàng, bạc và đồng thì chúng có điện trở thấp và dẫn điện dễ dàng.
•         Các chất cách điện như cao su, và gốm sứ thì có điện trở cao; khó cho dòng điện đi qua.
• Chất bán dẫn sẽ có thuộc tính ở giữa hai điều này. Ví dụ, điện trở suất của chúng có thể thay đổi theo nhiệt độ. Khi ở nhiệt độ thấp thì hầu như không có dòng điện đi qua chúng. Nhưng khi nhiệt độ tăng lên thì điện đi qua chúng rất dễ dàng.
•         Nó hầu như không chứa tạp chất dẫn điện. Nhưng khi một số tạp chất được thêm vào chất bán dẫn; điện có thể đi qua dễ dàng hơn.
• ·         Chất bán dẫn gồm một phần tử đơn lẻ; được gọi là chất bán dẫn nguyên tố, kể cả vạt liệu bán dẫn silicon. Mặt khác, chất bán dẫn được tạo thành từ hai tạp chất trở lên; được gọi là chất bán dẫn tạp chất. Chúng được sử dụng trong laser bán dẫn, điốt phát quang, vv.

Chất bán dẫn trong cuộc sống hằng ngày?

Trong cuộc sống hằng ngày, chất bán dẫn được sử dụng như thế nào? Bởi vì chất bán dẫn thường không được bán ở các của hàng như các thiết bị điện. Nên có thể hơi khó hiểu, nhưng thực tế thì nó được sử dụng rất nhiều trong các thiết bị điện.

Ví dụ: Cảm biến nhiệt độ sử dụng trong máy điều hòa không khí, chúng được làm bằng chất bán dẫn. Nồi cơm điện có thể nấu cơm tốt bởi vì có chất bán dẫn kiểm soát nhiệt độ chính xác. CPU máy tính cũng được làm bằng chất bán dẫn. Hơn thế, nhiều thiết bị tiêu dùng kỹ thuật số như điện thoại, máy ảnh; tivi, tủ lạnh, máy giặt,bóng đèn LED,.. chúng đều sử dụng chất bán dẫn.

Ngoài các thiết bị tiêu dùng; chất bán dẫn còn đóng vai trò trung tâm trong hoạt động của máy ATM, xe lửa, thông tin liên lạc, internet ; và các phần khác của cơ sở hạ tầng xã hội, chẳng hạn như mạng y tế được sử dụng để chăm sóc người cao tuổi, cùng những thứ khác.

Hy vọng với những thông tin trên; các bạn đã có thêm một phần kiến thức về chất bán dẫn là gì rồi phải không? Cảm ơn các bạn đã xem bài viết, hãy LIKE và SHARE nếu như hữu ích nhé!

Chất bán dẫn có tính chất gì?

Chất bán dẫn sĩ là gì?

Chất bán dẫn làm bằng gì?

Chất bán dẫn có ở đâu?