BÀI BÁO CÁO NHÓM 01
CHƯƠNG 5
DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN
A. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI
Bài 1: SƠ LƢỢC VỀ THUYẾT ELECTRON CỔ ĐIỂN
I.

Bản chất dòng điện trong kim loại
a. Cấu tạo của...
A. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI
Bài 1: SƠ LƢỢC VỀ THUYẾT ELECTRON CỔ ĐIỂN
I.

Bản chất dòng điện trong kim loại
a. Cấu tạo của...
A. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI
Bài 1: SƠ LƢỢC VỀ THUYẾT ELECTRON CỔ ĐIỂN
I.

Bản chất dòng điện trong kim loại
a. Cấu tạo của...
A. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI
Bài 1: SƠ LƢỢC VỀ THUYẾT ELECTRON CỔ ĐIỂN
I.

Bản chất dòng điện trong kim loại
a. Cấu tạo của...
A. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI
Bài 1: SƠ LƢỢC VỀ THUYẾT ELECTRON CỔ ĐIỂN
I.

Bản chất dòng điện trong kim loại
a. Cấu tạo của...
A. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI
Bài 1: SƠ LƢỢC VỀ THUYẾT ELECTRON CỔ ĐIỂN
I.

Bản chất dòng điện trong kim loại
a. Cấu tạo của...
A. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI
Bài 1: SƠ LƢỢC VỀ THUYẾT ELECTRON CỔ ĐIỂN
I.

Bản chất dòng điện trong kim loại
b. Tính chất đ...
A. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI
Bài 1: SƠ LƢỢC VỀ THUYẾT ELECTRON CỔ ĐIỂN
I.

Bản chất dòng điện trong kim loại
c. Bản chất củ...
A. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI
Bài 1: SƠ LƢỢC VỀ THUYẾT ELECTRON CỔ ĐIỂN
I.

Bản chất dòng điện trong kim loại
c. Bản chất củ...
A. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI
Bài 1: SƠ LƢỢC VỀ THUYẾT ELECTRON CỔ ĐIỂN
II. Nội dung thuyết electron cổ điển:
a.

Các electr...
A. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI
Bài 1: SƠ LƢỢC VỀ THUYẾT ELECTRON CỔ ĐIỂN
II. Nội dung thuyết electron cổ điển:
b. Chất khí el...
A. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI
Bài 2: Hiệu Điện Thế Tiếp Xúc
I) Định nghĩa
Năm 1795, Volt làm
(1’) (2’)
(1)
TN và thấy rằng:
...
A. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI
Bài 2: Hiệu Điện Thế Tiếp Xúc
Gọi 1,2 là 2 điểm nằm
(1’) (2’)
ngoài, sát mặt ngoài 2 thanh (1
...
A. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI
Bài 2: Hiệu Điện Thế Tiếp Xúc
II) Công thoát
Xét một thanh kim loại ở trạng thái bình thƣờng, ...
A. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI
Bài 2: Hiệu Điện Thế Tiếp Xúc
Acan
Athoat

eU
Acan

eU

1eV= 1,6.10-19 J
• Công thoát phụ thuộ...
A. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI
Bài 2: Hiệu Điện Thế Tiếp Xúc
III) Hiệu điện thế tiếp xúc trong
Hai kim loại 1 và 2 tiếp xúc n...
A. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI
Bài 2: Hiệu Điện Thế Tiếp Xúc

+
+
+
+

n1

1

-

n2

2

U’12

U

'
12

kT
ln n1
e
n2

k: hằng...
A. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI
Bài 2: Hiệu Điện Thế Tiếp Xúc
III) Hiệu điện thế tiếp xúc ngoài
+ Giả sử hai kim loại I và II ...
U

A. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI
Bài 2: Hiệu Điện Thế Tiếp Xúc
I

II

U1

U’12
U2

U12

V1 V2

Cho 2 kim loại tiếp xúc nhau,...
A. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI
Bài 2: Hiệu Điện Thế Tiếp Xúc
Tóm lại: Nguyên nhân gây ra hiệu điện thế tiếp xúc
ngoài là do c...
A. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI
Bài 2: Hiệu Điện Thế Tiếp Xúc
V) Hệ quả:
Nếu có 3 kim loại tiếp xúc nhau ta có hiệu điện thế t...
A. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI
Bài 2: Hiệu Điện Thế Tiếp Xúc
Nếu nhiều kim loại tiếp xúc nhau tạo thành mạch kín cùng nhiệt đ...
A. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI
Bài 3: ỨNG DỤNG
1. Hiện tượng nhiệt:
Giả sử có hai thanh kim loại tiếp xúc nhau và nhiệt độ ha...
A. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI
Bài 3: Ứng dụng
2. Đo nhiệt độ:
a. Cấu tạo cặp nhiệt điện
o
-4

4
mA

Gồm hai dây dẫn bằng kim...
A. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI
Bài 3: ỨNG DỤNG
2. Đo nhiệt độ:
b. Thí nghiệm:

o
-4

4
mA

- Một mối nối nhúng vào nƣớc đấ đa...
A. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI
Bài 3: Ứng dụng
2. Đo nhiệt độ:
Nhận xét
- Dòng điện chạy trong mạch là dòng nhiệt điện.

- Su...
Cặp nhiệt điện đƣợc dùng
trong nhiệt kế điện tử đo
đƣợc nhiệt độ cao với độ
chính xác lớn
B. DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN
NỘI DUNG
BÀI 1: SƠ LƢỢC VỀ THUYẾT MIỀN NĂNG LƢỢNG TRONG VẬT RẮN
 Chuyển động của electron...
BÀI 1: SƠ LƯỢC VỀ THUYẾT MIỀN NĂNG LƯỢNG
TRONG VẬT RẮN
1. Chuyển động của electron trong nguyên tử cô lập

P
O
N

E5
E4

M...
BÀI 1: SƠ LƯỢC VỀ THUYẾT MIỀN NĂNG LƯỢNG
TRONG VẬT RẮN
2. Sự chuyển động của electron trong mạng tinh thể

E

miền
năng
lƣ...
BÀI 1: SƠ LƯỢC VỀ THUYẾT MIỀN NĂNG LƯỢNG
TRONG VẬT RẮN
Giữa 2 miền năng lƣợng đƣợc phép là miền cấm
electron không có giá ...
BÀI 1: SƠ LƯỢC VỀ THUYẾT MIỀN NĂNG LƯỢNG TRONG
VẬT RẮN

3. Giải thích tính dẫn điện của kim loại, điện môi, bán
dẫn
a. Kim...
BÀI 1: SƠ LƯỢC VỀ THUYẾT MIỀN NĂNG
LƯỢNG TRONG VẬT RẮN
b. Điện môi

Miền đầy cách miền trống trên nó
bởi miền cấm có bề rộ...
BÀI 1: SƠ LƯỢC VỀ THUYẾT MIỀN NĂNG
LƯỢNG TRONG VẬT RẮN
c. Bán dẫn
Bề rộng của miền năng lƣợng
cấm Eg nhỏ hơn 3eV. Nếu ở
nh...
BÀI 1: SƠ LƯỢC VỀ THUYẾT MIỀN NĂNG
LƯỢNG TRONG VẬT RẮN

Kết luận: vì vậy với chất bán dẫn ở nhiệt độ thƣờng
electron ở miề...
B. DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN
Bài 2. DÒNG ĐiỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN
1. Sơ lƣợc – đặc điểm
2. Chất bán dẫn tinh khiết.
B. DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN

1. Sơ lƣợc – đặc điểm
a. Chất bán dẫn là gì?
Chất bán dẫn (Semiconductor) là vật liệu tru...
B. DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN

c. Điện trở suất (ρ).
-6

-4

-Kim loại: 10 – 10 Ωm
-4

3

-Bán dẫn: 10 – 10 Ωm
3

16

-Đ...
B. DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN

c. Điện trở suất (ρ).
-Điện trở suất của chất bán dẫn phụ thuộc vào nhiệt độ:
+ Khi nhiệt...
d. Chất bán dẫn rất phổ biến trong đời sống.
B. DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN

2.Chất bán dẫn tinh khiết.
a. Khái niệm:
Ta xét trƣờng hợp bán dẫn điển hình là Si. Nếu m...
Lỗ trống

Sự
hình
thành
các e
tự do
của
tinh
thể Si

Si

Si
electr
on

Si

Si
Mô hình mạng tinh thể Silic

Si

Si

Si

Si

Si

Si

Si

Si

Si

Ở nhiệt độ thấp,
các electron hóa trị
gắn bó chặt chẽ
với...
Khi nhiệt độ tăng cao

Si

Si

Si

Si

Si

Si

Si

Si

Si

Ở nhiệt độ cao
luôn có sự phát sinh
các cặp electron-lỗ
trống.
...
Khi có điện trƣờng đặt vào chất bán dẫn

Si

Si

Si

Si

Si

Si

Si

Si

Si

E

Các eletron chuyển động
ngược chiều điện
t...
B. DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN

=>Tóm lại: đối với chất bán dẫn, sự dẫn điện chủ yếu là
các e và các lỗ dƣơng.
BÀI 3: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN
DẪN CÓ PHA TẠP CHẤT
1. Chất bán dẫn loại n
-

G
e

e tự do

G
e

A
s

G
e

G
e

Khi pha mộ...
0,015eV
E

Miền tạp
chất

Thực nghiệm và lý
thuyết đã xác nhận năng
lƣợng liên kết giảm đi 265
lần. Chỉ cần một năng lƣợng...
Miền tạp chất cách miền dẫn 0,015eV nên ở nhiệt
độ thƣờng các elecctron ở miền tạp chất dễ dàng nhảy
lên miền dẫn và trở t...
2. Chất bán dẫn loại p

Si

Si

+
In

Si

-

Si

+

ion âm

Khi pha một lƣợng rất
nhỏ chất có hóa trị 3 vào
Si hay Ge ta đ...
E
0,015eV

Khi nhận thêm 1e
ngƣời ta nhận thấy xuất hiện
lỗ trống dƣơng gần đấy với
mức năng lƣợng vào khoảng
0,015eV.
Dƣớ...
4. Ứng Dụng
1.Diode bán dẫn
Khi hai khối bán dẫn p, n
ghép sát nhau ta có một diode
bán dẫn.
Các e ở n khuếch tán
sang p v...
2. Phân cực thuận
Khi ta cấp điện áp dƣơng
(+) vào Anôt (vùng bán dẫn P)
và điện áp âm (-) vào Katôt
(vùng bán dẫn N) , kh...
Nếu tiếp tục tăng điện
áp nguồn thì dòng qua.
Diode tăng nhanh
nhƣng chênh lệch điện áp
giữa hai cực của Diode
không tăng(...
3. Phân cực nghịch
Khi phân cực ngƣợc
cho Diode tức là cấp
nguồn (+) vào Katôt (bán
dẫn N), nguồn (-) vào
Anôt(bán dẫn P),...
Diode trong kĩ thuật nắn điện
Diode trong ổn áp
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

Báo cáo điện hoàn chỉnh chương dòng điện trong kim loại và chất bán dẫn

5,641 views

Published on

2 Comments
7 Likes
Statistics
Notes
No Downloads
Views
Total views
5,641
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
3
Actions
Shares
0
Downloads
124
Comments
2
Likes
7
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Báo cáo điện hoàn chỉnh chương dòng điện trong kim loại và chất bán dẫn

  1. 1. BÀI BÁO CÁO NHÓM 01 CHƯƠNG 5 DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN
  2. 2. A. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI Bài 1: SƠ LƢỢC VỀ THUYẾT ELECTRON CỔ ĐIỂN I. Bản chất dòng điện trong kim loại a. Cấu tạo của kim loại: Mạng tinh thể lục phương: Thuộc loại này có các kim loại : Be, Mg, Zn,...
  3. 3. A. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI Bài 1: SƠ LƢỢC VỀ THUYẾT ELECTRON CỔ ĐIỂN I. Bản chất dòng điện trong kim loại a. Cấu tạo của kim loại: Mạng tinh thể lập phương tâm diện: Thuộc loại này có các kim loại : Cu, Ag, Au, Al,...
  4. 4. A. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI Bài 1: SƠ LƢỢC VỀ THUYẾT ELECTRON CỔ ĐIỂN I. Bản chất dòng điện trong kim loại a. Cấu tạo của kim loại: Mạng tinh thể lập phương tâm khối: Thuộc loại này có các kim loại : Li, Na, K, Mo,...
  5. 5. A. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI Bài 1: SƠ LƢỢC VỀ THUYẾT ELECTRON CỔ ĐIỂN I. Bản chất dòng điện trong kim loại a. Cấu tạo của kim loại: Các ng.tử mất đi e– Ion (+) dao động nhiệt tại nút mạng. Nguyên tử tại nút mạng tinh thể Nhân Ion Ion Ion+ Electron trong nguyên tử Electron trong nguyên tử Electron tự do Electron tự do Electron tự do
  6. 6. A. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI Bài 1: SƠ LƢỢC VỀ THUYẾT ELECTRON CỔ ĐIỂN I. Bản chất dòng điện trong kim loại a. Cấu tạo của kim loại: Mô hình mạng tinh thể đồng.
  7. 7. A. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI Bài 1: SƠ LƢỢC VỀ THUYẾT ELECTRON CỔ ĐIỂN I. Bản chất dòng điện trong kim loại a. Cấu tạo của kim loại: Mô hình sợi dây đồng và các electron tự do bên trong
  8. 8. A. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI Bài 1: SƠ LƢỢC VỀ THUYẾT ELECTRON CỔ ĐIỂN I. Bản chất dòng điện trong kim loại b. Tính chất điện của kim loại: - Kim loại là chất dẫn điện tốt. - Dòng điện trong kim loại tuân theo định luật Ôm. - Dòng điện chạy qua dây dẫn kim loại gây ra tác dụng nhiệt. - Điện trở suất của kim loại tăng theo nhiệt độ.
  9. 9. A. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI Bài 1: SƠ LƢỢC VỀ THUYẾT ELECTRON CỔ ĐIỂN I. Bản chất dòng điện trong kim loại c. Bản chất của dòng điện trong kim loại: E
  10. 10. A. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI Bài 1: SƠ LƢỢC VỀ THUYẾT ELECTRON CỔ ĐIỂN I. Bản chất dòng điện trong kim loại c. Bản chất của dòng điện trong kim loại:  Kết luận: Bản chất dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hƣớng của các electron tự do.
  11. 11. A. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI Bài 1: SƠ LƢỢC VỀ THUYẾT ELECTRON CỔ ĐIỂN II. Nội dung thuyết electron cổ điển: a. Các electron tự do và ion dƣơng ở nút mạng trong kim loại
  12. 12. A. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI Bài 1: SƠ LƢỢC VỀ THUYẾT ELECTRON CỔ ĐIỂN II. Nội dung thuyết electron cổ điển: b. Chất khí electron trong kim loại tuân theo định luật của khí lý tƣởng trong đó có định luật phân bố đều năng lƣợng theo các bậc tự do. Theo định luật này thì động năng trung bình của một electron có giá trị: W = 3/2KT Dựa vào Thuyết này để tìm ra định luật Ohm, định luật Joule-Lenz và giải thích tính dẫn điện của kim loại, nguyên nhân gây ra điện trở, điện trở suất, sự biến đổi của điện trở khi nhiệt độ tăng. Tuy nhiên, Thuyết này không giải thích được một số kết quả vì không phù hợp với thực nghiệm.
  13. 13. A. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI Bài 2: Hiệu Điện Thế Tiếp Xúc I) Định nghĩa Năm 1795, Volt làm (1’) (2’) (1) TN và thấy rằng: V1 V’1 V’2 2 thanh kim loại khác nhau đặt tiếp xúc nhau thì giữa chúng xuất hiện hiệu (I) (II) điện thế. Hiệu điện thế đó chính là hiệu điện thế tiếp xúc. Có 2 loại hiệu điện thế tiếp xúc: Hiệu điện thế tiếp xúc trong Hiệu điện thế tiếp xúc ngoài (2 V2 )
  14. 14. A. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI Bài 2: Hiệu Điện Thế Tiếp Xúc Gọi 1,2 là 2 điểm nằm (1’) (2’) ngoài, sát mặt ngoài 2 thanh (1 ) V1 kim loại. V’1 V’2 Gọi 1’,2’ là 2 điểm nằm trong, sát 2 đầu thanh kim loại ở chỗ tiếp xúc. (I) V1, V’1, V’2, V2 là điện thế tƣơng đứng tại các điểm trên ' Hiệu điện thế tiếp xúc trong U 12 V1' V2' Hiệu điện thế tiếp xúc trong U12 V1 V2 (2 V2 ) (II )
  15. 15. A. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI Bài 2: Hiệu Điện Thế Tiếp Xúc II) Công thoát Xét một thanh kim loại ở trạng thái bình thƣờng, các e chuyển động hỗn loạn trong kim loại. Trong đó có một số e có vận tốc chuyển động nhiệt lớn hơn nên thoát khỏi bề mặt kim loại. Lúc này bề mặt kim loại mang điện(+) có tác dụng hút e trở lại. Các e tạo thành đám mây mỏng khoảng 10-8 m bao quanh kim loại. Hai lớp điện tích tạo thành lớp điện kép gây ra điện trƣờng vecto E có hƣớng từ trong ra. Điện trƣờng này ko cho e thoát ra. Muốn e thoát ra phải tốn một công để thắng công lực điện trƣờng. Công này phải lớn hơn hoặc bằng công của 1 e ở bề mặt thoát khỏi kim loại gọi là công thoát e.
  16. 16. A. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI Bài 2: Hiệu Điện Thế Tiếp Xúc Acan Athoat eU Acan eU 1eV= 1,6.10-19 J • Công thoát phụ thuộc vào bản chất và trạng thái bề mặt kim loại. • Với kim loại thật sạch và đặt trong chân không thì công thoát khoảng vài eV
  17. 17. A. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI Bài 2: Hiệu Điện Thế Tiếp Xúc III) Hiệu điện thế tiếp xúc trong Hai kim loại 1 và 2 tiếp xúc nhau thì giữa chúng xuất hiện một hiệu điện thế tiếp xúc gọi là hiệu điện thế tiếp xúc trong. Giả sử hai kim loại cùng nhiệt độ, n1, n2 là nồng độ các hạt mang điện tự do (xấp xỉ bằng mật độ nguyên tử). Do chuyển động nhiệt, các electron khuếch tán cho nhau.
  18. 18. A. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI Bài 2: Hiệu Điện Thế Tiếp Xúc + + + + n1 1 - n2 2 U’12 U ' 12 kT ln n1 e n2 k: hằng số Bolzman T: nhiệt độ tuyệt đối e = 1,6.10-19 C Thông thƣờng: U’12: 10-3 – 10-2 V
  19. 19. A. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI Bài 2: Hiệu Điện Thế Tiếp Xúc III) Hiệu điện thế tiếp xúc ngoài + Giả sử hai kim loại I và II đặt xa nhau, A1, A2 là công thoát 2 kim loại đó (AI>AII), nếu xem hiệu điện thế bên ngoài kim loại bằng 0. U I II Điện thế trong kim loại I: U1 U 1 U2 Điện thế trong kim loại II: U 2 A1 e A2 e
  20. 20. U A. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI Bài 2: Hiệu Điện Thế Tiếp Xúc I II U1 U’12 U2 U12 V1 V2 Cho 2 kim loại tiếp xúc nhau, giữa I và II xuất hiện 1 hiệu điện thế U’12 Ta có: U’12 = V’1 – V’2 Mà: V1 V1' U12 Vì U1, U2 >> U’12 nên U12 A1 ' U12 e V1' V2' A2 e U 2 U1 V2' V2 A2 A1 e A2 A1 e kT n1 ln e n2
  21. 21. A. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI Bài 2: Hiệu Điện Thế Tiếp Xúc Tóm lại: Nguyên nhân gây ra hiệu điện thế tiếp xúc ngoài là do công thoát của electron trong các kim loại khác nhau và hiệu điện thế tiếp xúc ngoài giữa 2 kim loại cùng nhiệt độ khi tiếp xúc nhau bằng hiệu công thoát của electron trong hai kim loại đó chia cho e.
  22. 22. A. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI Bài 2: Hiệu Điện Thế Tiếp Xúc V) Hệ quả: Nếu có 3 kim loại tiếp xúc nhau ta có hiệu điện thế tiếp xúc ngoài: U13 V1 V1' V1 V3 U3 U1 n kT ln 1 e n2 V1' n kT ln 2 e n3 V2' V2' A1 V3' A3 3 1 V3' V3 n kT ln 1 e n3 2 I II III Hiệu điện thế tiếp xúc ngoài với mạch điện gồm nhiều kim loại tiếp xúc nhau chỉ phụ thuộc bản chất kim loại 2 đầu dây dẫn ấy.
  23. 23. A. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI Bài 2: Hiệu Điện Thế Tiếp Xúc Nếu nhiều kim loại tiếp xúc nhau tạo thành mạch kín cùng nhiệt độ T U ' 12 U ' 23 U kT n1 ln e n2 ' 31 kT n2 ln e n3 kT n3 ln e n1 kT ln1 0 e U12 I U13 II III U23 Vậy: Trong một mạch kín gồm nhiều thanh kim loại tiếp xúc nhau thì tổng hiệu điện thế bằng không.
  24. 24. A. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI Bài 3: ỨNG DỤNG 1. Hiện tượng nhiệt: Giả sử có hai thanh kim loại tiếp xúc nhau và nhiệt độ hai mối nối khác nhau. Ta có dòng điện trong kim loại: U T1 ' 12 U ' 21 kT1 n1 ln e n2 U12 I k n1 (T1 T2 ) ln e n2 Vậy k (T1 e II T2 U21 kT2 n2 ln e n1 n1 T2 ) ln n2 0
  25. 25. A. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI Bài 3: Ứng dụng 2. Đo nhiệt độ: a. Cấu tạo cặp nhiệt điện o -4 4 mA Gồm hai dây dẫn bằng kim loại khhác nhau nối dính hai đầu vào nhau tạo thành mạch kín . Trên đó ngƣời ta mắc thêm một nhiệt kế.
  26. 26. A. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI Bài 3: ỨNG DỤNG 2. Đo nhiệt độ: b. Thí nghiệm: o -4 4 mA - Một mối nối nhúng vào nƣớc đấ đang tan - Mối nối càn lại nung trên ngọn lửa
  27. 27. A. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI Bài 3: Ứng dụng 2. Đo nhiệt độ: Nhận xét - Dòng điện chạy trong mạch là dòng nhiệt điện. - Suất điện động gây ra dòng nhiệt điện gọi là suất động nhiệt điện: C T1 T2 T1 C T2
  28. 28. Cặp nhiệt điện đƣợc dùng trong nhiệt kế điện tử đo đƣợc nhiệt độ cao với độ chính xác lớn
  29. 29. B. DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN NỘI DUNG BÀI 1: SƠ LƢỢC VỀ THUYẾT MIỀN NĂNG LƢỢNG TRONG VẬT RẮN  Chuyển động của electron trong nguyên tử cô lập  Sự chuyển động của electron trong mạng tinh thể  Giải thích tính dẫn điện của kim loại, điện môi,bán dẫn BÀI 2: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN  Sơ lƣợc - đặc điểm  Chất bán dẫn tinh khiết BÀI 3: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN CÓ PHA TẠP CHẤT  Chất bán dẫn loại n  Chất bán dẫn loại p BÀI 4: ỨNG DỤNG  Diode bán dẫn  Phân cực nghịch
  30. 30. BÀI 1: SƠ LƯỢC VỀ THUYẾT MIỀN NĂNG LƯỢNG TRONG VẬT RẮN 1. Chuyển động của electron trong nguyên tử cô lập P O N E5 E4 M E2 L E1 K E0 E3 hình 5.9 Trong cơ học lƣợng tử, mỗi electron trong nguyên tử chỉ có thể chuyển động ở những trạng thái xác định gọi là trạng thái lƣợng tử. Ở trạng thái ấy electron có một số đặc điểm:  Do electron chuyển động quanh hạt nhân nên có mômen động lƣợng quỹ đạo  Do electron chuyển động quanh trục của nó nên có mômen động lƣợng riêng gọi là Spin (đƣợc biễu diển bằng ).
  31. 31. BÀI 1: SƠ LƯỢC VỀ THUYẾT MIỀN NĂNG LƯỢNG TRONG VẬT RẮN 2. Sự chuyển động của electron trong mạng tinh thể E miền năng lƣợng đƣợc phép miền năng lƣợng cấm hình 5.9 Ứng với mỗi mức năng lƣợng trong nguyên tử cô lập bây giờ xuất hiện n mức năng lƣợng nằm sát nhau gọi là miền năng lƣợng.  Sơ đồ electron trong mạng tinh thể gồm nhiều miền năng lƣợng. Ta gọi các miền này là miền năng lƣợng đƣợc phép.
  32. 32. BÀI 1: SƠ LƯỢC VỀ THUYẾT MIỀN NĂNG LƯỢNG TRONG VẬT RẮN Giữa 2 miền năng lƣợng đƣợc phép là miền cấm electron không có giá trị ở miền này Chính cách phân bố electron ở miền năng lƣợng đƣợc phép và bề rộng miền năng lƣợng cấm cho phép ta phân biệt đƣợc vật dẫn, điện môi hay chất bán dẫn. E miền trống miền đầy hình 5.10
  33. 33. BÀI 1: SƠ LƯỢC VỀ THUYẾT MIỀN NĂNG LƯỢNG TRONG VẬT RẮN 3. Giải thích tính dẫn điện của kim loại, điện môi, bán dẫn a. Kim loại Do tác động của điện trƣờng các electron có thể nhảy lên mức năng lƣợng cao hơn còn bỏ trống vì khoảng cách giữa 2 mức năng lƣợng rất bé (khoảng 10-22eV), và chuyển động có hƣớng tạo thành dòng điện. E hình 5.11a
  34. 34. BÀI 1: SƠ LƯỢC VỀ THUYẾT MIỀN NĂNG LƯỢNG TRONG VẬT RẮN b. Điện môi Miền đầy cách miền trống trên nó bởi miền cấm có bề rộng Eg lớn hơn 3eV. Vì vậy dù điện trƣờng rất mạnh cũng không đủ cung cấp năng lƣợng để electron vƣợt đƣợc vùng cấm, kết quả là electron không thu thêm năng lƣợng và không chuyển động có hƣớng tạo thành dòng điện. Các chất có tính chất này gọi là điện môi. E miền trống Eg 3eV miền đầy
  35. 35. BÀI 1: SƠ LƯỢC VỀ THUYẾT MIỀN NĂNG LƯỢNG TRONG VẬT RẮN c. Bán dẫn Bề rộng của miền năng lƣợng cấm Eg nhỏ hơn 3eV. Nếu ở nhiệt độ bình thƣờng một số electron do chuyển động có thể nhận thêm năng lƣợng và nhảy lên mức năng lƣợng cao hơn ở miền trống. Do tác động của điện trƣờng electron ở miền ấy tiếp tục nhận năng lƣợng vƣợt qua miền cấm và chuyển động có hƣớng tạo thành dòng điện. E miền trống Eg 3eV miền đầy hình 5.11c
  36. 36. BÀI 1: SƠ LƯỢC VỀ THUYẾT MIỀN NĂNG LƯỢNG TRONG VẬT RẮN Kết luận: vì vậy với chất bán dẫn ở nhiệt độ thƣờng electron ở miền trống ít nên dẫn điện kém, khi nhiệt độ tăng các electron ở miền trống tăng chất bán dẫn trở thành dẫn điện tốt
  37. 37. B. DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN Bài 2. DÒNG ĐiỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN 1. Sơ lƣợc – đặc điểm 2. Chất bán dẫn tinh khiết.
  38. 38. B. DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN 1. Sơ lƣợc – đặc điểm a. Chất bán dẫn là gì? Chất bán dẫn (Semiconductor) là vật liệu trung gian giữa chất cách điện và chất dẫn điện. Chất bán dẫn hoạt động nhƣ chất cách điện ở nhiệt độ thấp và hoạt động nhƣ một chất dẫn điện ở nhiệt độ cao. b. Tính chất. Tính dẫn điện của chất bán dẫn phụ thuộc vào các điều kiện bên ngoài nhƣ: nhiệt độ, ánh sáng, áp suất, điện trƣờng, từ trƣờng……khác hẳn kim loại và điện môi. Vd: Si ρ=600Ωm (t=25̊ C); ρ=0,001Ωm (t=700̊ C).
  39. 39. B. DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN c. Điện trở suất (ρ). -6 -4 -Kim loại: 10 – 10 Ωm -4 3 -Bán dẫn: 10 – 10 Ωm 3 16 -Điện môi: 10 – 10 Ωm Kl Bd Dm
  40. 40. B. DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN c. Điện trở suất (ρ). -Điện trở suất của chất bán dẫn phụ thuộc vào nhiệt độ: + Khi nhiệt độ thấp điện trở suất rất lớn, tính dẫn điện của bán dẫn kém. + Khi nhiệt độ cao điện trở suất rất nhỏ, tính dẫn điện của bán dẫn tăng. - Điện trở suất của chất bán dẫn giảm khi bị pha tạp chất. Ví dụ: Chẳng hạn khi pha Bo 10-5 vào Silic điện trở suất giảm 1000 lần.
  41. 41. d. Chất bán dẫn rất phổ biến trong đời sống.
  42. 42. B. DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN 2.Chất bán dẫn tinh khiết. a. Khái niệm: Ta xét trƣờng hợp bán dẫn điển hình là Si. Nếu mạng tinh thể chỉ có một loại nguyên tử Si, thì ta gọi đó là bán dẫn tinh khiết. b. Sự dẫn điện trong chất bán dẫn. -Có 2 cách: +Sự dẫn điện bằng electron ở miền dẫn +Sự dẫn điện bằng lỗ dƣơng ở miền đầy.
  43. 43. Lỗ trống Sự hình thành các e tự do của tinh thể Si Si Si electr on Si Si
  44. 44. Mô hình mạng tinh thể Silic Si Si Si Si Si Si Si Si Si Ở nhiệt độ thấp, các electron hóa trị gắn bó chặt chẽ với các nguyên tử ở nút mạng Không có các eletron tự do
  45. 45. Khi nhiệt độ tăng cao Si Si Si Si Si Si Si Si Si Ở nhiệt độ cao luôn có sự phát sinh các cặp electron-lỗ trống. Số eletron và số lỗ trống trong bán dẫn tinh khiết bằng nhau.
  46. 46. Khi có điện trƣờng đặt vào chất bán dẫn Si Si Si Si Si Si Si Si Si E Các eletron chuyển động ngược chiều điện trường, các lỗ trống chuyển động cùng chiều điện trường => Gây nên dòng điện trong chất bán dẫn.
  47. 47. B. DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN =>Tóm lại: đối với chất bán dẫn, sự dẫn điện chủ yếu là các e và các lỗ dƣơng.
  48. 48. BÀI 3: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN CÓ PHA TẠP CHẤT 1. Chất bán dẫn loại n - G e e tự do G e A s G e G e Khi pha một lƣợng rất bé chất có hóa trị 5 vào trong chất bán dẫn tinh khiết ta đƣợc bán dẫn loại n. Chẳng hạn pha As vào Ge, Ge có 32 e trong đó có 4e hóa trị, chúng liên kết với 5e cua As làm cho tầng ngoài cùng có 9e và chúng không bền, e thứ 9 liên kết yếu với hạt nhân.
  49. 49. 0,015eV E Miền tạp chất Thực nghiệm và lý thuyết đã xác nhận năng lƣợng liên kết giảm đi 265 lần. Chỉ cần một năng lƣợng 0,015eV cũng đủ để nó trở thành e tự do và chuyển động có hƣớng tạo thành dòng điện. Khi đó, nguyên tử As trở thành ion dƣơng liên kết trong mạng tinh thể không tham gia dẫn điện.
  50. 50. Miền tạp chất cách miền dẫn 0,015eV nên ở nhiệt độ thƣờng các elecctron ở miền tạp chất dễ dàng nhảy lên miền dẫn và trở thành electron tự do. Nhƣ vậy đối với chất bán dẫn loại n thì các electron dẫn xem nhƣ hạt mang điện cơ bản còn lỗ trống trong miền đầy là hạt không cơ bản hay hạt thiểu số.
  51. 51. 2. Chất bán dẫn loại p Si Si + In Si - Si + ion âm Khi pha một lƣợng rất nhỏ chất có hóa trị 3 vào Si hay Ge ta đƣợc bán dẫn loại p. Ví dụ khi pha In vào Si, In có 3 e hóa trị liên kết với 4 nguyên tử Si kế cận, In thiếu 1 e ở tầng ngoài( không bền) và có xu hƣớng nhận thêm 1 e để trở thành ion âm.
  52. 52. E 0,015eV Khi nhận thêm 1e ngƣời ta nhận thấy xuất hiện lỗ trống dƣơng gần đấy với mức năng lƣợng vào khoảng 0,015eV. Dƣới tác dụng của điện trƣờng các electron ở miền đầy dịch chuyển tƣơng ứng với các lỗ trống cùng chiều điện trƣờng.  Nhƣ vậy, với chất bán dẫn loại p thì sự dẫn điện chủ yếu do lỗ trống, ta gọi là hạt cơ bản và e là hạt thiểu số hay không cơ bản.
  53. 53. 4. Ứng Dụng 1.Diode bán dẫn Khi hai khối bán dẫn p, n ghép sát nhau ta có một diode bán dẫn. Các e ở n khuếch tán sang p và ngƣợc lại các lỗ trống từ p khuếch tán sang n, để lại một lớp điện kép tại chỗ tiếp xúc. Điện áp tiếp xúc ở trạng thái cân bằng khoảng 0.6V đối với điốt làm bằng bán dẫn Si và khoảng 0.3V đối với điốt làm bằng bán dẫn Ge
  54. 54. 2. Phân cực thuận Khi ta cấp điện áp dƣơng (+) vào Anôt (vùng bán dẫn P) và điện áp âm (-) vào Katôt (vùng bán dẫn N) , khi đó dƣới tác dụng tƣơng tác của điện áp, miền cách điện thu hẹp lại, khi điện áp chênh lệch giữ hai cực đạt 0,7V( với Diode loại Si) hoặc 0,2V(với Diode loại Ge) thì diện tích miền cách điện giảm bằng 0, Diode bắt đầu dẫn điện.
  55. 55. Nếu tiếp tục tăng điện áp nguồn thì dòng qua. Diode tăng nhanh nhƣng chênh lệch điện áp giữa hai cực của Diode không tăng(vẫn giữ ở mức 0,7V).
  56. 56. 3. Phân cực nghịch Khi phân cực ngƣợc cho Diode tức là cấp nguồn (+) vào Katôt (bán dẫn N), nguồn (-) vào Anôt(bán dẫn P), dƣới sự tƣơng tác của điện áp ngƣợc, miền cách điện càng rộng ra và ngăn cản dòng điện đi qua mối tiếp giáp, Diode có thể chiu đƣợc điện áp ngƣợc rất lớn khoảng 1000V thì diode mới bị đánh thủng
  57. 57. Diode trong kĩ thuật nắn điện
  58. 58. Diode trong ổn áp

×