- các dụng cụ bán dẫn. - 3.1 Cơ chế bán dẫn 3.1.1. - Bán dẫn thuần. - Nh- vậy chất bán dẫn trở. - Bán dẫn nh- vậy gọi là bán dẫn thuần hay bán dẫn đơn chất.. - Bán dẫn tạp. - Nhừng bán dẫn thuần nh- trên dẫn điện không tốt.Để tăng khả năng dẫn. - điện của bán dẫn ng-ời ta trộn thêm tạp chất vào bán dẫn thuần để đ-ợc bán dẫn mới có nồng độ các hạt dẫn cao gọi là bán dẫn tạp.Bán dẫn tạp có 2 loại là loịa n và loại p. - Bán dẫn loại cho n.. - Ví dụ trên hình 3.2 là bán dẫn Gecmani (ký hiệu Ge) đ-ợc trộn với asen (As).. - Tạp chất ở đây đã cho điện tử nên tạo thành bán dẫn loại “cho. - Hạt dẫn điện (hay gọi là động tử)chính ở bán dẫn loại “cho ” n là điện tử với mật độ n n. - Bán dẫn loại lấy p. - Bán dẫn loại này có tạp chất lấy. - điện tử nên gọi là bán dẫn loại “lấy” ký hiệu là p.. - Ge Ge Ge Hình 3.1 Cấu trúc. - 3Cấu tạo bán dẫn loại p. - Hình3.2 Cấu tạo bán dẫn n. - Cần nói thêm rằng trong bán dẫn loại cho n vẫn có lẫn hạt dẫn phụ là lỗ trống với nồng độ p n , trong bán dẫn loại “lấy”p vẫn có lẫn hạt dẫn phụ là điện tử với mật độ là n P . - Một số hiện t-ợng vật lý trong bán dẫn. - Trong bán dẫn tạp cũng nh- bán dẫn thuần diễn ra một số quá trình vật lý. - Nh- vậy muốn thay đổi nồng độ của động tử (hạt dẫn) trong bán dẫn tạp ta cần thay đổi nồng độ động tử trong bán dẫn thuần.. - Trong bán dẫn loại n số điện tử tự do luôn bằng số ion d-ơng N D. - còn trong bán dẫn loại p số “lỗ trống ” luôn luôn bằng số ion âm N A - của tạp chất.. - Trong bán dẫn các ion luôn có thể nhận điện tích để trở thành nguyên tử trung tính. - Trong bán dẫn loại n, sự giảm nồng độ lỗ trống theo thời gian ( sự tái hợp của lỗ trống với điện tử trong điều kiện nồng độ điện tử cao) là p(t) thì. - P - thời gian sống của lỗ trống trong bán dẫn loại n. - T-ơng tự trong bán dẫn loại P : n(t. - n quyết định tính tác động nhanh ( tần số làm việc) của các dụng cụ bán dẫn.. - Mặt ghép n-p. - Cho hai đơn tinh thể bán dẫn n và p tiếp xúc với nhau ( bằng công nghệ đặc biệt). - Trong bán dẫn loại n hạt dẫn chính là điện tử, hạt dẫn phụ là lỗ trống . - trong bán dẫn loại p hạt dẫn chính là lỗ trống và hạt dẫn. - Do có sự chênh lệch về nồng độ hạt dẫn cùng loại giữa hai khối bán dẫn nên điện tử từ lớp n khuếch tán sang lớp p và ng-ợc lại lỗ trống từ lớp p khuếch tán sang lớp n. - âm ở bán dẫn p. - h-ớng từ bán dẫn n sang bán dẫn p gọi là điện tr-ờng tiếp xúc U tx (hình 3.4a).. - Phân cực mặt ghép bán dẫn bằng điện tr-ờng ngoài.. - Điôt bán dẫn. - 3.3.1.Cấu tạo của điôt bán dẫn. - Điôt bán dẫn đ-ợc cấu tạo từ một mặt ghép n-p với mục đích sử dụng nó nh- một van điện . - Trên ký hiệu A-anot- cực d-ơng ứng với lớp p, K-catot - cực âm ứng với bán dẫn loại n.. - Đặc tính có dạng nh- trên hình 3.6b. - một điểm trên đặc tuyến (hình 3.7-tại điểm M):. - Nếu trên một đế bán dẫn ta tạo ra hai mặt ghép n-p liên tiếp nhau thì ta có một tranzisto l-ỡng cực (bipolar ) hay đơn giản quen gọi là tranzisto. - Cấu tạo và nguyên lý làm việc: Tranzisto có hai mặt ghép n- p cấu tạo từ ba lớp bán dẫn tạp khác tính nên nó có thể là p-n-p hoặc n-p-n (hình 3.8) .Loại tranzisto p-n-p có cấu trúc và ký hiệu nh- ở hình 3.8a gọi là tranzisto thuận, loại n-p-n hình 3.8b gọi là tranzisto ng-ợc.. - Hình 3.8 Cấu tạo và ký hiệu a) Của tranzisto thuận b) Của tranzisto ng-ợc. - Cấu tạo của một tranzisto trình bày trên hình 3.9a.Miền bán dẫn p thứ nhất gọi là cực phát E - cực Emitơ , đó là miền có nồng độ tạp chất lớn, tức là nồng độ lỗ trống lớn để phát ra lỗ trống. - Hình 3.9 a)Cấu tạo b) và các mặt ghép ủa tranzisto b). - Từ hình 3.15a thì:. - Hình 3.16. - Tranzisto tr-ờng FET (Field - effect - tranzisto) hoạt động nhờ sự điều khiển kênh dẫn bán dẫn bằng một điện tr-ờng ngoài. - Dòng điện trong tranzisto tr-ờng chỉ do một loại bán dẫn tạo ra. - Tranzisto tr-ờng JFET có thể có kênh dẫn ra là bán dẫn p hoặc n. - Trên đế tinh thể bán dẫn silic loại n ng-ời ta tạo bọc quanh nó một lớp. - Trên đế tinh thể bán dẫn silic loại n ng-ời ta tạo bọc quanh nó một. - lớp bán dẫn loại p có nồng độ tạp chất cao hơn nhiều so với đế, rồi đ-a ra ba cực. - Hình 3.18 Ký hiệu và cấu tạo của tranzisto tr-ờng. - Hình 3.19 Phân cực cho tranzisto tr-ờng trong các chế độ khác nhau. - FET có cực cửa cách ly có cấu trúc kim loại - điện môi - bán dẫn (metal - isolator - semicondactor) nên gọi là MISFET. - Trên đế bán dẫn Silic tạp loại p (Si-p) ng-ời ta pha tạp chất bằng công nghệ đặc biệt để tạo nên hai miền bán dẫn n+ (nồng độ tạp chất cao hơn so với đế) và lấy ra cực máng D và cực nguồn S. - Hình 3.20 .Họ đặc tuyến ra của tranzisto tr-ờng kênh dẫn n. - hình 3.23b). - Hoàn toàn t-ơng tự nh- kênh dẫn loại n vừa xét, trên đế bán dẫn loại n ta có thể tạo kênh dẫn loại p loại JFET hoặc MOSFET.. - Thizisto chế tạo từ 4 lớp bán dẫn tạp tạo thành 2 mặt ghép n-p liên tiếp nh- ở hình 3.24a. - 3.7 Các dụng cụ quang điện bán dẫn. - Hình 3.26ký hiệu của Diac. - Hình 3.27a)Cấu tạo của điện trở quang:1.Đế điện môi 2.lớp bán dẫn 3.điện cực kim loại. - hình 3.27a,b. - Trên đế cách điện 1 ng-ời ta phủ một màng hoặc một khối bán dẫn 2 và có hai cực 3 đ-a ra để hàn vào mạch. - Khi không có ánh sáng chiếu vào thì khối bán dẫn có số hạt dẫn nhất định nên điện trở của khối cũng có một trị số nhất định. - D-ới tác động của ánh sáng, một số điện tử của lớp ngoài cùng chuyển sang vùng dẫn, làm tăng hạt dẫn trong cả hai loại bán dẫn. - điện tử từ .p chuyển sang n hình 3.3a). - Nh- vậy trong bán dẫn n sẽ thừa điện tử vì. - mất lỗ trống, trong bán dẫn p thì thừa lỗ trống vì mất điện tử. - (hình 3.29a). - Hình3.28 .a)Cấu tạo của photodiot1.vỏ bảo vệ(trong suốt)2.lớp bán dẫn p 3.lớp bán dẫn n4.điện cực b)ký. - Nó sử dụng khả năng phát quang của bán dẫn trong trạng thái đánh thủng. - ở một số bán dẫn d-ới tác dụng của c-ờng độ điện tr-ờng cỡ V/cm quá trình. - Năng l-ợng này là các bức xạ ánh sáng có b-ớc sóng phụ thuộc vào bản chất của bán dẫn. - Hình 3.31.Mô tả. - Có hai ph-ơng thức phân chia là IC có đế bán dẫn và IC có đế cách điện. - IC đế bán dẫn có loại nguyên khối và loại xếp chồng. - Công nghệ bán dẫn a. - Bán dẫn Silic đơn tinh thể đ-ợc tạo ra từ silic đa tinh thể có độ tinh khiết cao. - điện cần thiết cho đế bán dẫn trong quá trình nuôi đơn tinh thể ng-ời ta đ-a thêm vào thành phần chất bán dẫn những tạp chất phụ để tạo ra tính dẫn điện loại n hoặc p tuỳ ý.. - đế bán dẫn đ-ợc tạo ra. - trình epitaxi ng-ời ta thêm vào trong thành phần khí tạp chất để tạo bán dẫn p. - Hình 3.32. - Hình 3.33 Mô tả cấu trúc của điện trở khuếch tán và tranzisto planar trong IC bán dẫn. - hoặc n thì sẽ đ-ợc lớp bán dẫn p hoặc n.. - Hình 3.33 Cấu trúc của điên trở khuếch tán và tranzisto planar trong IC bán dẫn.Tiếp theo ng-ời ta cho ôxy hoá bản tinh thể ở nhiệt độ c trong môi tr-ờng O 2 hoặc hơi n-ớc, trên mặt lớp epitaxi sẽ tạo đ-ợc một lớp SiQ 2 mỏng cách điện.. - Hình 3.33 mô. - Sau đây ta xét một số tính của các linh kiện điển hình đ-ợc tạo ra nhờ công nghệ bán dẫn trong các IC. - Điện trở trong IC bán dẫn : Có thể tạo đ-ợc điện trở trị số 10. - Tụ điện trong IC bán dẫn: Tụ điện th-ờng thì không có. - Điôt trong IC bán dẫn : Điôt đ-ợc hình thành trên cơ sở cấu trúc tranzisto.. - Tranzisto trong bán dẫn : tranzisto có thể là tranzisto tr-ờng hoặc tranzisto. - Với tranzisto tr-ờng: Trong IC bán dẫn có hai loại tranzisto tr-ờng là loại khuếch tán và loại MOS. - đ-ợc chế tạo bằng ph-ơng pháp đồ hình trên đế bán dẫn . - Hình 3..34
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt