Chất bán dẫn là gì

Chất bán dẫn là gì?

Chất dẫn điện được gọi là chất dẫn điện. Chất không dẫn điện thì gọi là chất cách điện. Vậy còn chất bán dẫn là gì?

  •         Chất bán dẫn là một chất, thường là một nguyên tố hoặc hợp chất hóa học rắn. Nó có thể dẫn điện trong một số điều kiện nhưng không dẫn điện trong một số điều kiện khác; làm cho nó trở thành một phương tiện tốt để điều khiển dòng điện. Độ dẫn của nó thay đổi tùy thuộc vào dòng điện hoặc điện áp đặt vào điện cực điều khiển; hoặc cường độ chiếu xạ của tia hồng ngoại ( IR ), ánh sáng nhìn thấy, tia cực tím (UV) hoặc tia X.
  •         Chất bán dẫn có thể là các nguyên tố tinh khiết, chẳng hạn như silic hoặc gecmani, hoặc các hợp chất như arsenide gali hoặc cadmium selenua. Trong một quá trình được gọi là pha tạp; một lượng nhỏ tạp chất được thêm vào chất bán dẫn tinh khiết gây ra những thay đổi lớn trong độ dẫn điện của vật liệu.

Cách hoạt động của chất bán dẫn là gì?

Silicon là một nguyên tố rất phổ biến, chẳng hạn như trong cát và thạch anh thì nó là nguyên tố chính. Nếu bạn tìm trong “ bảng tuần hoàn” ; bạn sẽ thấy rằng nó nằm bên cạnh nhôm, dưới carbon và trên germadium.

Chất bán dẫn là gì

  •         Carbon, silicon và germanium (germanium, giống như silicon, cũng là một chất bán dẫn) có một đặc tính độc đáo trong cấu trúc electron của chúng – mỗi loại có bốn electron ở quỹ đạo ngoài cùng của nó . Điều này cho phép chúng tạo thành các tinh thể đẹp. Bốn electron tạo thành liên kết cộng hóa trị hoàn hảo với bốn nguyên tử lân cận , tạo ra mạng tinh thể . Trong cacbon, chúng ta biết dạng tinh thể như kim cương. Trong silic, dạng tinh thể là một chất có màu bạc, trông như kim loại.
  •         Trong mạng tinh thể silicon, tất cả các nguyên tử silicon liên kết hoàn hảo với bốn nguyên tử láng giềng, không để lại các electron tự do để dẫn dòng điện. Điều này làm cho một tinh thể silicon trở thành một chất cách điện hơn là một chất dẫn điện. Nhưng bạn có thể thay đổi tất cả điều này thông qua một quá trình gọi là dopping.

chất bán dẫn hoạt động như thế nào

Chất bán dẫn có thể trở thành chất dẫn điện hay không?

Bạn có thể thay đổi hành vi của silicon và biến nó thành chất dẫn điện bằng cách pha tạp chất. Khi đó, bạn sẽ trộn một lượng nhỏ tạp chất vào tinh thể silicon. Có 2 loại tạp chất để pha trộn:

  •         Loại N: Trong pha tạp chất loại N, phốt pho hoặc asen sẽ được thêm vào silic với số lượng nhỏ. Hai tạp chất này đều có electron bên ngoài, vì vậy chúng sẽ lạc chỗ khi xâm nhập vào mạng tinh thể silic. Electron thứ 5 không có gì để liên kết, vì vậy nó tự do chuyển động xung quanh. Chỉ cần một lượng rất nhỏ tạp chất để tạo ra đủ các điện tử tự do cho phép dòng điện chạy qua silicon. Silicon loại N là chất dẫn điện tốt. Electron mang điện tích âm, do đó có tên là loại N.

chất bán dẫn loại N

  • Loại P: bo và gali là chất pha tạp; boron và gali thì mỗi loại chỉ có 3 electron ngoài cùng. Khi trộn vào mạng tinh thể silic; chúng sẽ tạo thành các “ lỗ trống ”nơi mà một điện tử silicon không có gì để liên kết. Sự vắng mặt của một điện tử tạo ra hiệu ứng của một điện tích dương; dó đó có tên là loại P. Các lỗ có thể dẫn dòng điện. Một lỗ trống vui vẻ nhận một electron từ một người hàng xóm; di chuyển lỗ trống trong một không gian. Silicon loại P là chất dẫn điện tốt.
  • Một lượng nhỏ pha tạp loại N hoặc loại P biến một tinh thể silicon từ một chất cách điện tốt;  thành một chất dẫn điện khả thi (nhưng không lớn) – do đó có tên là “chất bán dẫn”.

chất bán dẫn loại P

 

Tính chất của chất bán dẫn là gì?

  • Chất bán dẫn có các đặc tính điện cụ thể. Đặc tính điện có thể được biểu thị bằng điện trở suất.
  •         Các chất dẫn điện như vàng, bạc và đồng thì chúng có điện trở thấp và dẫn điện dễ dàng.
  •         Các chất cách điện như cao su, và gốm sứ thì có điện trở cao; khó cho dòng điện đi qua.
  • Chất bán dẫn sẽ có thuộc tính ở giữa hai điều này. Ví dụ, điện trở suất của chúng có thể thay đổi theo nhiệt độ. Khi ở nhiệt độ thấp thì hầu như không có dòng điện đi qua chúng. Nhưng khi nhiệt độ tăng lên thì điện đi qua chúng rất dễ dàng.
  •         Nó hầu như không chứa tạp chất dẫn điện. Nhưng khi một số tạp chất được thêm vào chất bán dẫn; điện có thể đi qua dễ dàng hơn.
  • ·         Chất bán dẫn gồm một phần tử đơn lẻ; được gọi là chất bán dẫn nguyên tố, kể cả vạt liệu bán dẫn silicon. Mặt khác, chất bán dẫn được tạo thành từ hai tạp chất trở lên; được gọi là chất bán dẫn tạp chất. Chúng được sử dụng trong laser bán dẫn, điốt phát quang, vv.

Chất bán dẫn trong cuộc sống hằng ngày?

Trong cuộc sống hằng ngày, chất bán dẫn được sử dụng như thế nào? Bởi vì chất bán dẫn thường không được bán ở các của hàng như các thiết bị điện. Nên có thể hơi khó hiểu, nhưng thực tế thì nó được sử dụng rất nhiều trong các thiết bị điện.

Ví dụ: Cảm biến nhiệt độ sử dụng trong máy điều hòa không khí, chúng được làm bằng chất bán dẫn. Nồi cơm điện có thể nấu cơm tốt bởi vì có chất bán dẫn kiểm soát nhiệt độ chính xác. CPU máy tính cũng được làm bằng chất bán dẫn. Hơn thế, nhiều thiết bị tiêu dùng kỹ thuật số như điện thoại, máy ảnh; tivi, tủ lạnh, máy giặt,bóng đèn LED,.. chúng đều sử dụng chất bán dẫn.

Ngoài các thiết bị tiêu dùng; chất bán dẫn còn đóng vai trò trung tâm trong hoạt động của máy ATM, xe lửa, thông tin liên lạc, internet ; và các phần khác của cơ sở hạ tầng xã hội, chẳng hạn như mạng y tế được sử dụng để chăm sóc người cao tuổi, cùng những thứ khác.

Hy vọng với những thông tin trên; các bạn đã có thêm một phần kiến thức về chất bán dẫn là gì rồi phải không? Cảm ơn các bạn đã xem bài viết, hãy LIKE và SHARE nếu như hữu ích nhé!