Giáo án Vật lý 11 - Bài 24 - Linh kiện bán dẫn

Bài 24: LINH KIỆN BÁN DẪN. I-Mục tiêu: -Trình bày được cấu tạo và hoạt động của các linh kiện bán dẫn có lớp chuyển tiếp p-n thường gặp như diôt chỉnh lưu, diôt phát quang, photodiot, tranzito. -Trình bày được cách mắc mạch khuếch đại dùng trazito hai lớp chuyển tiếp p-n và họ đặc tuyến vôn-ampe của tranzito. -Biết vận dụng các hiểu biết về tính chất của bán dẫn và của lớp chuyển tiếp p-n để giải thích các hoạt động của các linh kiện bán dẫn. II-Chuẩn bị: 1)Giáo viên: -Chuẩn bị một số hình vẽ cấu tạo của diôt, tranzito và mạch điện có mắc các limh kiện đó. -Có một số linh kiện thật hoặc ảnh chụp các linh kiện bán dẫn nhưnhiệt điện trở quang điện trở, diôt chỉnh lưu, điôt phát quang, bộ hiển thị dùng điôt phát quang, tranzito các loại, vi mạchđể cho hs xem và tập nhận biết. -Lắp thí nghiệm minh hoạ tính chỉnh lưu của điôt bán dẫn. 2)Học sinh:-Đọc kỹ bài 23, Để hiểu đựoc bản chất dòng điện trong bán dẫn,bán dẫn tinh khiết,bán dẫn loại Pvà loại n và tinnhs chất của lớp chuyển tiếp Bn III)Tiến trình dạy học Hoạt động 1: Tìm hiểu điôt Hoạt động của GV Hoạt động của HS N ội dung GV cho hs hiểu rõ: các điôt nói trong bài đều có cấu tạo từ 1 lớp chuyển tiếp p-n.Tuỳ mục đích sử dụng mà người ta chế tạo ra các điôt có cấu tạo và tính chất khác nhau. Cho hs tìm hiểu mục đích sử dụng của điôt chỉnh lưu GV trình bày về tác dụng chỉnh lưu của điôt chỉ cần nêu nguyên tắc chỉnh lưu và minh hoạ bằng mạch chỉnh lưu nũa chu kì và làm cho hs thấy rõ vai trò của điôt. -Diôt chỉnh lưu dòng xoay chiều thành dòng 1 chiều thì cần có dòng ngược càng nhỏ càng tốt -Nếu điôt cần cho dòng thuận lớn đi qua thì phải có kích thước lớn vì diện tích tiếp xúc phải lớn. Điốt Cấu tạo Là các dụng cụ bán dẫn hai cực , trong đó có một lớp chuyển tiếp p – n . Phân loại Điốt chỉnh lưu Nguyên tắc hoạt động : Dựa vào tính chất chỉnh lưu của lớp chuyển tiếp p - n Tác dụng : chỉnh lưu dòng điện xoay chiều Kí hiệu : Phôtôđốt (điốt quang ) Nguyên tắc hoat động :Chiếu ánh sáng có bước sóng thích hợp vào lớp tiếp xúc p – n Þ tạo ra các cặp êlectron và lổ trống .Khi mắc điốt vào hiệu điện thế ngược thì dòng ngược qua lớp tiếp xúc tăng lên Tác dụng : Làm cảm biến ánh sáng ( biến đổi tín hiệu ánh sáng thành tín hiệu điện Ứng dụng : Thông tin quang học, kĩ thuật tự động hóa c. Pin mặt trời Cấu tạo pin quang học :Là một đi ốt bán dẫnđược chiếu sáng trở thành một nguồn điện với p là cực dương và n là cực âm . Nguyên tắc hoạt động : Chiếu ánh sáng có bước sóng thích hợp vào lớp tiếp xúc p – n Þ tạo ra các cặp êlectron và lổ trống Þcó tác dụng đẩy các lổ trống sang phía bán dẫn p và các êlectron sang phía bán dẫn n .Nếu đóng mạch điốtbằng một điện trở Þ xuất hiện dòng điện trong mạch . Þ Pin mặt trời là các tấm pin quang điện làm bằng Silic Điốt phát quang Cấu tạo : Là một điốt được chế tạo từ những vật liệu bán dẫn thích hợp để khi có dòng điện thuận chạy qua Þphát ra ánh sáng tại lớp tiếp xúc p – n Tính chất : Màu sắc ánh sáng phát ra phụ thuộc vào các bán dẫn dùng làm điốt và cách pha tạp chất vào bán dẫn đó . Ứng dụng : Làm các bộ hiển thị , đèn báo , trong các màn hình quảng cáo . Pin nhiệt điện bán dẫn Cấu tạo : Là một cặp nhiệt điện làm từ hai thanh bán dẫn khác loại ( n và p ). Tính chất : Hệ số µ lớn hơn gấp hàng trăm lần so với ở cặp nhiệt điện kim loại Xuất hiện hiện tượng nhiệt điện ngược (SGK) Ưng dụng : Pin nhiệt điện có suất điện động lớn , chế tạo ra các thiết bị làm lạnh gọn nhẹ và hiệu quả cao trong y học , khoa học . Hoạt động 2: Tìm hiểu tranzito Hoạt động của GV Hoạt động của HS N ội dung GV nhấn mạnh khu vực bán dẫn ở cực B có chiều dày rất nhỏ và nồng độ hạt tải rất thấp.Cần làm rõ tác dụng khuyếch đại của tranzito qua việc xét dòng điện trong các khu vực bán dẫn khác nhaucủa tranzito GV cần làm cho hs thấy rõ vai trò của các nguồn điện mắc vào mạch và cách mắc các nguồn điện đó. Hỏi: Vì sao tranzito có tác dụng khuếch đại. Hs trả lời C2. Tranzito Cấu tạo và phân loại Cấu tạo : Là một dụng cụ bán dẩn có hai lớp chuyển tiếp p – n . Nó gồm ba phần có tính chất dẫn điện khác nhau Phân loại : Tranzito p – n – p , Tranzito n – p – n B :cực gốc ( Bazơ) ;E :cực phát (emitơ) ;C :cực góp(côlectơ) Hoạt động Nối hai cực E và B vào nguồn cho dòng điện theo chiều thuận Nối hai cực C và B vào nguồn lớn hơn từ 5 đến 10 lần đặt vào lớp chuyển tiếp B – C một hiệu điện thế ngược . Nếu hiệu điệ thế giữa E và Bbiến thiên một lượng UEB Þ IB và IE biến thiên Þ IC cũng biến thiên theo Þ xuất hiện IC Þ xuất hiện UR =IC R = IB > UEB nhiều lần Þ Biến thiên hiệu điện thế UEBđược khuyếch đại trong mạch tranzito Lưu ý : Khi IB = 0 Þ tranzito ở trạng thái ngắt . Khi IB có giá trị lớn và IC đạt giá trị cực đại Þ tranzito ở giá trị bảo hòa . 3)Củng cố và dặn dò: -Mô tả nguyên tắc và công dụng của điôt bán dẫn và của tranzito. -Vẽ được sơ đồ mạch chỉnh lưu dòng điện dùng điôt và giải thích được tác dụng chỉnh lưu của mạch. -chuẩn bị ôn tập chương.