ÔN TẬP VẬT LÝ LINH KIỆN BÁN DẪN – ÔN TẬP VẬT LÝ LINH KIỆN BÁN DẪN Câu 1: Trình bày về vật liệu bán – StuDocu

ÔN TẬP VẬT LÝ LINH KIỆN BÁN DẪN

Câu 1: Trình bày về vật liệu bán dẫn.

 Định nghĩa : Chất bán dẫn là một nhóm sắt kẽm kim loại có độ dẫn giữa sắt kẽm kim loại và chất cách điện.  Đặc điểm : Độ dẫn của chất bán dẫn hoàn toàn có thể biến hóa trên 1 số ít bậc độ lớn bằng việc bổ trợ một lượng tinh chỉnh và điều khiển được của nguyên tử tạp chất.  Phân loại :  Vật liệu bán dẫn nguyên tố : Là những vật liệu cấu thành từ những đơn nguyên tử là silic và germani.  Vật liệu bán dẫn hợp chất : Là những vật liệu được tạo ra bằng cách tích hợp một nguyên tố của nhóm III và một nguyên tố nhóm V.  Liệt kê những vật liệu bán dẫnVật liệu bán dẫn nguyên tố Si, GeVật liệu bán dẫn hợp chất

Hợp chất IV SiC, SiGe

Hợp chất III – V AlAs, GaP, GaAsHợp chất II – IV CdS, ZnS, ZnTeHợp chất 3 nguyên tố AlxGa1-x As, GaAs1-xPxHợp chất 4 nguyên tố AlGaxGa1-x As ySb1-y xIn1-xAs1-yPy  Các loại chất bán dẫn : Tinh thể vô định hình, đa tinh thể và đơn tinh thể là ba loại tổng quát của chất rắn.  Đặc điểm :  Vật liệu vô định hình có thứ tự trong 1 số ít kích cỡ nguyên tử hoặc phân tử.  Vật liệu đa tinh thể có thứ tự cao trên size nhiều nguyên tử hoặc phân tử.  Vật liệu đơn tinh thể có thứ tự cao hay tính tuần hoàn hình học điều đặn trong suốt hàng loạt thể tích vật liệu. Ưu điểm của vật liệu đơn tinh thể là đặc thù điện hơn hẳn so với vật liệu không phải đơn tinh thể.  Cấu trúc tinh thể cơ bản : Lập phương đơn thuần, lập phương chính tâm, lập phương mặt phẳng tâm.  Liên kết nguyên tử : Có 4 loại link nguyên tử :  Liên kết ion : Được hình thành khi những ion tích điện trái dấu chịu một lực hút Coulomb.  Liên kết đồng hóa trị : Được hình thành khi link nguyên tử khác đạt tới những vỏ nguồn năng lượng hóa trị gần nhau . Liên kết sắt kẽm kim loại : Là link giữa những sắt kẽm kim loại được hình thành khi điện tử hóa trị của những sắt kẽm kim loại này tương tác với nhau theo những tương tự như trong link đồng hóa trị và được giữ với nhau bằng một lực tĩnh điện ( lực Coulomb ).  Liên kết Van der Waals : Là link yếu hay link hóa học .

Câu 2: Trình bày hiệu ứng Hall và ứng dụng.

 Hiệu ứng Hall là kết quả của phần tử tích điện chuyển động khi có mặt điện trường và từ
trường vuông góc.
 Hiệu ứng Hall được giải thích dựa vào bản chất của dòng điện chạy trong vật dẫn điện.
Dòng điện này chính là sự chuyển động của các điện tích (ví dụ như electron trong kim
loại). Khi chạy qua từ trường, các điện tích chịu lực Lorentz bị đẩy về một trong hai phía
của thanh Hall, tùy theo điện tích chuyển động đó âm hay dương. Sự tập trung các điện
tích về một phía tạo nên sự tích điện trái dầu ở 2 mặt của thanh Hall, gây ra điện thế Hall.
 Các biểu thức quan trọng:
 Lực tác dụng lên hạt có điện thích q và chuyển động trong từ trường được cho bằng

F = qv × B Trường Hall tạo nên thế qua chất bán dẫn được gọi là thế Hall. Ta hoàn toàn có thể viếtVh = + ε hW Đối với bán dẫn loại p, tốc độ dịch của lỗ trống hoàn toàn có thể được viết bằngvdx =Jx ep# # # # # # # =Ix ( ep ) ( Wd )Nồng độ lỗ trốngp =IxBz edVH Nồng độ thành phần mang điện cơ bản lỗ trống được xác lập từ dòng điện, từ trường và điện thế Hall .# # # # # # # VH =− IxBz endDo đó nồng độ điện tử bằngn =− IxBz edVH

 Do điện thế Hall âm đối với chất bán dẫn loại n nên nồng độ điện tử được xác
định từ biểu thức là đại lượng dương.
 Độ linh động của lỗ trống đối với chất bán dẫn loại p.

 Nguyên lý hoạt động giải trí . Mosfet hoạt động giải trí ở 2 chính sách đóng và mở. Do là một thành phần với những hạt mang điện cơ bản nên Mosfet hoàn toàn có thể đóng cắt với tần số rất cao. Nhưng để bảo vệ thời hạn đóng cắt ngắn thì yếu tố điều khiển và tinh chỉnh lại là yếu tố quan trọng .o Đối với kênh P : Điện áp điều khiển và tinh chỉnh mở Mosfet là VGS < 0. Dòng điện sẽ đi từ S đến D o Đối với kênh N : Điện áp tinh chỉnh và điều khiển mở Mosfet là VGS > 0. Điện áp điều khiển và tinh chỉnh đóng là VGS ≤ 0. Dòng điện sẽ đi từ D xuống S .o Do bảo vệ thời hạn đóng cắt là ngắn nhất : Mosfet kênh N điện áp khóa là VGS = 0 V còn kênh P thì VGS = ~ Quan hệ dòng thế của NMOS và PMOS lý tưởng

Câu 4: Trình bày Transistor lưỡng cực NPN.

 Transistor lưỡng cực BJT là loại linh phụ kiện bán dẫn ba chân tương ứng với 3 cực là B ( base – cực nguồn ), C ( collector – cực thu ), E ( Emitter – cực phát ), có tính năng khuếch đại dòng, khuếch đại thế và khuếch đại tính hiệu hiệu suất và hoàn toàn có thể hoạt động giải trí như một công tắc nguồn điện.  Cấu trúc :  Gồm 3 lớp bán dẫn loại P và N ghép lại với nhau.  Xét trên phương diện cấu trúc, transistor tương tự với 2 Diot.  Transistor có 3 cực là B, C, E tương ứng với 3 lớp bán dẫn, sự phân hóa thành 3 cực này là do đặc tính vật lý của 3 lớp bán dẫn là khác nhau . Biểu đồ Bode Quan hệ dòng thế

iC = Is exp(

# # # # # # # VBE

VT )

iC iE≡ α α : Hệ số khuếch đại dòng base chungiC iB≡ β β : Hệ số khuếch đại dọng emitter chung

Câu 5: Trình bày Diot Laser.

 Điôt Laser là loại diot tiếp xúc pn, lối ra của diot laser bán dẫn là tác dụng của phát xạ kích thích, lối ra quang là phổ đồng điệu với dải bước sóng bé hơn 0,1 nm. Từ Laser ở đây được hiểu là khuếch đại ánh sáng bằng phát bức xạ kích thích.  Cấu trúc : Diot laser có hốc quang học hay bộ cộng hưởng Fabry – Perot được sử dụng cùng với diot sao cho lối ra quang là đồng pha hay đồng điệu . Đặc trưng :  Công suất ra tỷ suất với dòng trên ngưỡng  Dòng ngưỡng : 5 đến 40 mA  Công suất ghép cao  Tốc độ nhanh  Băng thông rộng  Độ rộng quang phổ hẹp  Thời gian sống dài

Câu 6: Trình bày diot tiếp xúc PN.

 Định nghĩa : Diot tiếp xúc PN là loại linh phụ kiện hai chân gồm 2 lớp tiếp xúc p và n, có đặc thù chỉnh lưu, hai lớp p và n tiếp xúc nhau được sản xuất trong công nghệ tiên tiến IC / chất bán dẫn.  Cấu trúc : Có cấu trúc p – n, vùng p được pha tạp với nguyên tử nhận, vùng n được pha tạp với nguyên tử cho .

 Vt : Thế nhiệt (

kT

q )

Câu 7: Trình bày diode phát sáng.

 Định nghĩa : LED ( viết tắt của Light Emitting Diode, có nghĩa là điốt phát sáng ) là loại linh phụ kiện hai chân, có 2 lớp tiếp xúc p và n có năng lực phát ra ánh sáng hay tia hồng ngoại, tử ngoại khi có điện thế áp vào.  Nguyên tắc hoạt động giải trí : Khi có điện thế áp vào qua lớp tiếp xúc pn, dòng điện hình thành chạy từ anot sang catot tạo nên photon và phát ra ánh sáng.  Cấu trúc : Có cấu trúc p – n . Đặc trưng :  Công suất ra tỷ suất tuyến tính với dòng tinh chỉnh và điều khiển  Dòng điều khiển và tinh chỉnh đỉnh : 50 đến 100 mA  Công suất ghép có mức độ  Tốc độ chậm  Băng thông có mức độ  Độ rộng quang phổ : rộng  Thời gian sống dài  So sánh với diot laser :

LED Diot Laser
 Công suất ra tỷ lệ tuyến tính với
dòng điều khiển
 Dòng điều khiển đỉnh: 50 đến 100
mA
 Công suất ghép có mức độ
 Tốc độ chậm
 Băng thông có mức độ
 Độ rộng quang phổ: rộng
 Thời gian sống dài
 Giá thành thấp

 Công suất ra tỷ suất với dòng trên ngưỡng  Dòng ngưỡng : 5 đến 40 mA Công suất ghép cao  Tốc độ nhanh  Băng thông rộng  Độ rộng quang phổ : hẹp  Thời gian sống dài  Giá thành cao

Câu 8: Trình bày pin mặt trời tiếp xúc PN.

 Định nghĩa: Pin mặt trời là tiếp xúc pn mà không có thế áp vào qua tiếp xúc. Pin mặt trời
biến đổi năng lượng photon thành năng lượng điện và cung cấp năng lượng này cho tải.
 Cấu tạo:

 Nguyên tắc hoạt động giải trí : Khi có ánh sáng chiếu vào, điện trường Open trong vùng điện tích khoảng trống, dòng quang điện được hình thành.  Đặc trưng dòng thế :

I = 0 = IL − IS [exp(

eVOC

kT )

− 1 ]

VOC = VT ln( 1 +

# # # # # # # IL

IS )

Source: https://dvn.com.vn
Category: Điện Tử