Chất bán dẫn là gì?
Chất bán dẫn là những chất có độ dẫn điện nằm giữa chất dẫn điện (như kim loại đồng) và chất cách điện (như thủy tinh). Trở kháng của nó giảm khi nhiệt độ của nó tăng lên; kim loại thì ngược lại. Tính chất dẫn điện của nó có thể được thay đổi bằng cách đưa thêm tạp chất ("pha tạp") vào cấu trúc tinh thể, để phục vụ cho các lợi ích của con người. Nơi mà hai vùng pha tạp khác nhau tồn tại trong cùng một tinh thể, một điểm nối bán dẫn được tạo ra.
Chất bán dẫn Silicon trong bảng nguyên tố hóa học
Cấu trúc phân tử của chất bán dẫn Silicon
Pha tạp Silicon để tạo ra dòng điện trong chất bán dẫn
Bạn có thể thay đổi đặc tính của silicon và biến nó thành chất dẫn điện bằng cách “pha tạp” nó, gọi là “Doping silicon”. Trong pha tạp, bạn trộn một lượng nhỏ tạp chất vào tinh thể silicon.
Có hai loại tạp chất:
Loại N: Trong pha tạp loại N, phốt-pho hoặc asen được thêm vào silicon với số lượng nhỏ. Phốt-pho và asen mỗi loại có năm electron bên ngoài, vì vậy chúng không hoạt động khi chúng đi vào mạng silicon. Electron thứ năm không có gì để liên kết, vì vậy nó tự do di chuyển. Chỉ cần một lượng rất nhỏ tạp chất để tạo ra đủ các electron tự do để cho phép một dòng điện chạy qua silicon. Electron có điện tích âm, do đó có tên loại N. Silicon loại N là một chất dẫn tốt.
Loại P: Trong pha tạp loại P, boron hoặc gallium sẽ được thêm vào silicon. boron và gallium mỗi loại chỉ có ba electron bên ngoài. Khi trộn vào cấu trúc silicon, chúng tạo thành các "lỗ hổng" trong mạng tinh thể nơi một electron silicon không có gì để liên kết. Sự vắng mặt của một điện tử tạo ra hiệu ứng của một điện tích dương, do đó có tên loại P. Lỗ có thể dẫn dòng điện. Một lỗ vui vẻ chấp nhận một điện tử từ một người hàng xóm, di chuyển lỗ trên một không gian. Silicon loại P là một chất dẫn tốt.
Một lượng nhỏ pha tạp loại N hoặc loại P biến tinh thể silicon từ chất cách điện tốt thành chất dẫn điện (nhưng không hoàn hảo) - nên được gọi là "chất bán dẫn".
Diode là một ví dụ về linh kiện được tạo từ chất bán dẫn
Ứng dụng của chất bán dẫn
Đặc tính của các hạt mang điện bao gồm các electron, ion và lỗ electron ở các điểm nối này là cơ sở để tạo ra diode, transistor, IC và tất cả các thiết bị điện tử hiện đại. Các chất bán dẫn phổ biến là silicon, germanium, gallium arsenide và các nguyên tố gần nguyên tố kim loại trong bảng tuần hoàn. Sau silicon, gallium arsenide là chất bán dẫn phổ biến thứ hai và được sử dụng trong diode laser, pin mặt trời, mạch tích hợp tần số vi sóng và các loại khác. Silicon là một yếu tố quan trọng để chế tạo hầu hết các mạch điện tử.
Nguồn ảnh: Internet