Khái niệm cơ bản về bán dẫn
Trong quá trình phân loại vật chấn đối với quá trình dẫn điện, người ta chia các vật liệu ra thành ba loại. Đó chính là các vật liệu dẫn điện (như kim loại) và các vật liệu không dẫn điện/cách điện và loại thứ ba là các vật liệu bán dẫn. Các vật liệu dẫn điện là các vật liệu cho phép các dòng điện truyền qua còn các vật liệu cách điện hay không dẫn điện là các vật liệu không cho dòng điện truyền qua.
Trung tâm Actech chuyên các khóa: điện tử cơ bản, thiết kế tủ điện, lập trình PLC S7 200, vi điều khiển pic....
Chất bán dẫn chủ yếu được cấu tạo từ các nguyên tử có 4 electron lớp ngoài trong cấu trúc nguyên tử của chúng. Như vậy, về bản chất, các chất bán dẫn có 4 electron lớp ngoài cùng mà đặc trưng là 2 chất bán dẫn Ge và Si.
Ở dạng rắn, các nguyên tử cấu tạo nên chất bán dẫn được sắp xếp theo một cấu trúc có thứ tự mà chúng ta gọi là dạng tinh thể. Mỗi nguyên tử chia sẻ các electron của chúng với các nguyên tử ngay cạnh để tạo nên một cấu trúc bên vững có 8 electron lớp ngoài cho nguyên tử nằm tại vị trí trung tâm. Như vậy, mỗi nguyên tử xung quanh nguyên tử trung tâm sẽ chia sẻ 1 electron với nguyên tử trung tâm để tạo thành một cấu trúc bền vững có 8 electron lớp ngoài (đối với nguyên tử trung tâm). Như vậy có thể nói, liên kết giữa nguyên tử trung tâm với 4 nguyên tử xung quanh sẽ dựa trên chủ yếu 4 liên kết hóa trị. Dưới tác dụng của nhiệt, các nguyên tử sẽ tạo ra các dao động xung quanh vị trí cân bằng và tại một giá trị xác định nào đó, nhiệt độ có thể phá vỡ các liên kết hóa trị và tạo ra các electron tự do. Tại vị trí của các electron tự do vừa bứt ra sẽ thiếu 1 electron và trở thành các lỗ trống. Lỗ trống này có xu hướng nhận thêm 1 electron nhằm tạo lại sự cân bằng.
Bản chất dòng điện trong chất bán dẫn
Như đã nói ở trên, trong cấu trúc vật liệu của bản thân chất bán dẫn, dưới tác dụng của nhiệt độ môi trường cũng luôn tồn tại hai dạng điện tích. Một là điện tích âm do electron và hai là điện tích dương do lỗ trống tạo ra. Dưới tác dụng của điện trường, các electron có xu hướng di chuyển về phía phía có năng lượng điện tích cao hơn.
Do đó, lúc này, trong bản chất chất bán dẫn sẽ có 2 thành phần cân bằng. Một là electron tự do bứt ra khỏi liên kết hóa trị và hai là lỗ trống sinh ra do electron bứt ra. Electron bứt ra khỏi cấu trúc tinh thể sẽ di chuyển về phía điện trường có điện thế lớn. Đồng thời, lỗ trỗng cũng có xu hướng hút các electron ở xung quanh để điền đầy và đi về phía điện trường có điện thế nhỏ hơn. Như vậy, bản chất dòng điện trong chất bán dẫn được sinh ra bởi 2 dòng chuyển dời: dòng chuyển dời của các electron tự do và dòng chuyển dời của các lỗ trống. Các electron và các lỗ trống thường được gọi chung với một cái tên là hạt mang điện bởi chúng mang năng lượng điện tích dịch chuyển từ điểm này đến điểm khác.
