Giáo án Vật lý 11 CB - GV: Hoàng Hải Hà - Tiết 33 - Dòng điện trong chất bán dẫn (t2)

Tiết 33 Ngày soạn: 25/12/2008 DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN (T2) A. Mục tiêu 1. Kiến thức Hiếu được cấu tạo của điốt bán dẫn. Hiểu được cấu tạo của tranzito n-p-n. 2. Kĩ năng Giải thích được sự hình thành lớp chuyển tiếp p – n. 3. Thái độ Độc lập, chủ động trong học tập, nghiên cứu. B. Phương pháp giảng dạy: Phát vấn đàm thoại, thuyết trình. C. Chuẩn bị giáo cụ 1. Giáo viên: Tranh 17.5 đến 17.9. 2. Học sinh: Soạn bài theo yêu cầu của GV. D. Tiến trình bài dạy 1. Ổn định lớp - Kiểm tra sĩ số 2. Kiểm tra bài cũ Chất bán dẫn là gì? Các tính chất của chất bán dẫn? Hạt tải điện trong chất bán dẫn gồm những loại gì? Bản chất của dòng điện trong chất bán dẫn? Bán dẫn loại n là gì? Loại p là gì? Giải thích sự hình thành bán dẫn loại n và bán dẫn loại p? 3. Nội dung bài mới a. Đặt vấn đề Ngày nay, ta nói đến sự bùng nổ của công nghệ thông tin. Vậy sự bùng nổ ấy bắt nguồn từ đâu? b. Triển khai bài dạy HOẠT ĐỘNG CỦA THẦY VÀ TRÒ NỘI DUNG KIẾN THỨC Hoạt động 1: Tìm hiểu lớp chuyển tiếp p-n GV: Thế nào là lớp chuyển tiếp p-n? HS: Trả lời. GV: Giải thích sự hình thành lớp nghèo. HS: Nghe và ghi nhớ. GV: Giải thích về dòng điện chạy trong lớp nghèo. HS: Nghe và ghi nhớ. GV: Muốn có dòng điện chạy qua lớp nghèo, thì chiều của điện trường ngoài như thế nào? HS: Trả lời. GV: Giải thích sự phân cực thuận và phân cực ngược lớp chuyển tiếp. HS: Nghe và ghi nhớ. GV: Thế nào là hiện tượng phun hạt tải điện? HS: Trả lời. III. LỚP CHUYỂN TIẾP p-n Lớp chuyển tiếp p-n là chỗ tiếp xúc của miền mang tính dẫn p và miền mang tính dẫn n tạo ra trên một tinh thể bán dẫn. 1. Lớp nghèo Khi chất bán dẫn loại n tiếp xúc với chất bán dẫn loại p thì các e ở bán dẫn loại n sẽ khuếch tán sang bán dẫn loại p, hình thành một lớp điện tích dương ở bán dẫn loại n. Ngược lại, lỗ trống trong bán dẫn loại p cũng khuếch tán sang bán dẫn loại n, để lại một lớp điện tích âm ở bán dẫn loại p. Tại chỗ tiếp xúc hình thành điện trường hướng từ lớp điện tích dương (trong miền n) đến lớp điện tích âm (trong miền p). Điện trường này đẩy mọi hạt tải điện nơi đấy đi nơi khác, dẫn đến lớp điện tích trên không có hạt tải điện tự do. Ta gọi lớp này là lớp nghèo. Như vậy ở lớp chuyển tiếp p-n có một lớp nghèo: một nửa lớp nghèo tích điện dương, nửa kia tích điện âm. Trong lớp nghèo có điện trường. 2. Dòng điện chạy qua lớp nghèo Trong lớp nghèo luôn có hai dòng điện chạy qua: - Dòng khuếch tán Ikt (chạy từ miền p sang miền n) sinh ra do lỗ trống khuếch tán từ miền p sang miền n và e- khuếch tán từ miền n sang miền p. - Dòng cuốn trôi Itr sinh ra do điện trường đẩy lỗ trống từ miền n sang miền p và đẩy e từ miền p sang miền n. Khi không có nguồn điện ngoài, hai dòng điện này bù trừ lẫn nhau. Khi đặt điện trường ngoài hướng từ bán dẫn loại p sang bán dẫn loại n thì tác dụng của điện trường sẽ giảm đi, do đó dòng khuếch tán sẽ vượt trội hơn dòng cuốn trôi. Lớp nghèo có hạt tải điện và dẫn điện → sự phân cực thuận lớp chuyển tiếp. Khi đặt điện trường ngoài theo chiều ngược lại → sự phân cực ngược lớp chuyển tiếp. Không có dòng điện chạy qua lớp chuyển tiếp. 3. Hiện tượng phun hạt tải điện Khi cho dòng điện chạy qua lớp chuyển tiếp p-n theo chiều thuận, các hạt tải điện đi vào lớp nghèo có thể đi tiếp sang miền đối diện → hiện tượng phun hạt tải điện từ miền này sang miền khác. Hoạt động 2: Tìm hiểu về điốt bán dẫn GV: Điốt bán dẫn là gì? HS: Trả lời. GV: Hãy cho biết chiều của dòng điện chạy qua điốt? HS: Trả lời. GV: Ứng dụng của điốt chỉnh lưu? HS: Trả lời. IV. ĐIỐT BÁN DẪN VÀ MẠCH CHỈNH LƯU DÙNG ĐIỐT A K * Khái niệm: Điốt bán dẫn thực chất là một lớp chuyển tiếp p-n. * Kí hiệu: * Ứng dụng: Dùng để lắp mạch chỉnh lưu, biến dòng xoay chiều thành dòng một chiều. Hoạt động 3: Tìm hiểu cấu tạo tranzito lưỡng cực n-p-n GV: Giải thích về cấu tạo của tinh thể bán dẫn gồm một miền p và hai miền n1 và n2. HS: Nghe và ghi nhớ. GV: Giải thích về trường hợp miền p rất dày, n1 và n2 cách xa nhau. HS: Nghe và ghi nhớ. GV: Giải thích về trường hợp miền p rất mỏng, n1 và n2 rất gần nhau. HS: Nghe và ghi nhớ. GV: Hiệu ứng tranzito là gì? HS: Trả lời. GV: Thế nào là tranzito lưỡng cực n-p-n? HS: Trả lời. GV: Giải thích kí hiệu của tranzito? HS: Nghe và ghi nhớ. HS: Hoàn thành câu C3. GV: Giải thích thêm cấu tạo của tranzito p-n-p. GV: Tranzito ứng dụng để làm gì? HS: Trả lời. V. TRANZITO LƯỠNG CỰC n-p-n. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG 1. Hiệu ứng tranzito Xét tinh thể bán dẫn gồm một miền p và hai miền n1 và n2. Mật độ electrôn trong miền n2 rất lớn so với lỗ trống trong miền p. - VE = 0. - Phân cực thuận lớp chuyển tiếp p-n2 với VB vừa đủ. - Phân cực nghịch lớp chuyển tiếp p-n1 với VC tương đối lớn (cỡ 10 V). n2 p n1 E B C a. Miền p rất dày, n1 và n2 cách xa nhau → Điện trở RCB rất lớn. b. Miền p rất mỏng, n1 và n2 rất gần nhau n2 p n1 E B C → Hiệu ứng tranzito là hiệu ứng dòng điện chạy từ B sang E làm thay đổi điện trở RCB. Ta thấy IB << IE và IC IE → có sự khuếch đại dòng điện. 2. Tranzito lưỡng cực n-p-n E B C * Khái niệm: Tinh thể bán dẫn được pha tạp để tạo ra một miền p rất mỏng kẹp giữa hai miền n1 và n2 đã mô tả ở trên gọi là tranzito lưỡng cực n-p-n. * Kí hiệu: Tranzito có 3 cực: - Cực góp hay colectơ, kí hiệu C. - Cực đáy, cực gốc, hoặc cực bazơ, kí hiệu B. - Cực phát hay êmitơ, kí hiệu E. * Ứng dụng: Lắp mạch khuếch đại và khoá điện tử. 4. Củng cố - Vẽ kí hiệu của điốt và tranzito n-p-n? - Trả lời các câu hỏi 5 và 7 sgk. 5. Dặn dò - Học bài cũ. - Xem lại lí thuyết và bài tập của chương “Dòng điện trong các môi trường”, tiết sau học tiết bài tập, ôn tập thi học kì.