Mô tả cách sinh ra êlectron và lỗ trống trong bán dẫn tinh khiết

Giải Vật lí 11 Bài 17: Dòng điện trong chất bán dẫn

Bài 3 trang 106 SGK Vật Lí 11: 

Lời giải:

Minh họa bằng hình 17.1

- Bán dẫn tinh khiết:

Ở nhiệt độ thấp, các êlectron liên kết tương đối yếu với các ion của nó. Khi tăng nhiệt độ, các êlectron có động năng đủ lớn bứt khỏi liên kết và tạo thành êlectron dẫn. Chừa lại một chỗ trống tương đương với hạt tải điện mang điện tích dương gọi là lỗ trống => Mật độ hạt tải điện là êlectron và lỗ trống trong bán dẫn tinh khiết bằng nhau.

- Bán dẫn loại n:

Bán dẫn loại n được tạo thành do pha tạp các nguyên tố nhóm 5 vào bán dẫn tinh khiết. Ví dụ: trong tinh thể silic, tạp chất P, As, …Khi pha tạp vào tinh thể silic, chúng chỉ dùng bốn điện tử hóa trị liên kết với bốn nguyên tử silic lân cận. Còn điện tử hóa trị thứ năm chuyển động khá tự do và dễ dàng trở thành điện tử dẫn.

=> Tạp chất đôno sinh ra êlectron dẫn mà không sinh ra lỗ trống.

=> hạt tải điện cơ bản (đa số) là êlectron, hạt tải điện không cơ bản (thiểu số) là lỗ trống. Mật độ hạt tải êlectron rất lớn, lớn hơn mật độ lỗ trống.

- Bán dẫn loại p:

Bán dẫn loại p được tạo thành do pha tạp các nguyên tố hóa trị 3 và bán dẫn tinh khiết. Ví dụ: Trong tinh thể silic tạp là B, Al,…Khi pha tạp vào tinh thể silic, chúng chỉ có ba điện tử hóa trị liên kết với bốn nguyên tử silic lân cận. Vì vậy, chúng phải lấy một điện tử của nguyên tử silic khác để tạo thành bốn liên kết và sinh ra một lỗ trống.

=> Tạp chất axepto sinh ra lỗ trống mà không sinh ra êlectron tự do.

=> hạt tải điện cơ bản(đa số) là lỗ trống, hạt tải điện không cơ bản (thiểu số) là êlectron. Mật độ hạt tải êlectron rất nhỏ, nhỏ hơn mật độ lỗ trống.