1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN BỘ MÔN: TỰ ĐỘNG HÓA BỘ MÔN: TỰ ĐỘNG HÓA BÀI GI NG Ả Đi n t ng d ngệ ử ứ ụ Trong k thu t i u khi n công nghi pĩ ậ đ ề ể ệ Trong k thu t i u khi n công nghi pĩ ậ đ ề ể ệ và t ng hóaự độ và t ng hóaự độ GVC. T.s. Nguy n Hoàng Maiễ GVC. T.s. Nguy n Hoàng Maiễ nguyenhoangbak nguyenhoangbak 2 Vùng dẫn Chương 1: Dụng cụ bán dẫn $1: Khái niệm chất bán dẫn • M c ch t còn g i là m c hoá tr : n ng l ng Eoứ ặ ọ ứ ị ă ượ • M c t do còn g i là m c d n: n ng l ng Edứ ự ọ ứ ẫ ă ượ • N ng l ng kích thích t i thi u: ă ượ ố ể ∆ Ed=Ed Eo– Mức tự do Mức chặt (hóa trị) ∆Ed Ed Eo ∆Ed Vùng hoá trị 3 Khái niệm chất bán dẫn • tinh khi t c a ch t bán d n r t cao 1e+2 -:- 1e+4 nguyên t trong Độ ế ủ ấ ẫ ấ ử m t centimet kh i Si ho c Ge (l u là có kho ng 10ộ ố ặ ư ý ả 23 nguyên t ử Si/centimet kh iố Vùng hoá trị Vùng dẫn Vùng hoá trị ∆E lớn E Cách điện Vùng dẫn Vùng hoá trị ∆E nhỏ E Bán dẫn điện Vùng dẫn E Dẫn điện ∆E<0 Vùng chung Chương 1: Dụng cụ bán dẫn 4 • i v i các i n t l p bên trong, nhi u lo n do các nguyên t láng gi ng gây ra Đố ớ đ ệ ử ớ ễ ạ ử ề y u nên chúng liên k t m nh v i h t nhânế ế ạ ớ ạ • Các i n t l p ngoài ch u nh h ng l n c a các i n t láng gi ng nên s tách đ ệ ử ớ ị ả ưở ớ ủ đ ệ ử ề ự m c n ng l ng x y ra trên m t vùng r ng, gây nên hi n t ng ch ng ph các m c ứ ă ượ ả ộ ộ ệ ượ ồ ủ ứ n ng l ng lên nhau.ă ượ • V i Si, l p ngoài cùng c t o thành b i 2 i n t p và 2 i n t s. Khi tinh th ớ ớ đượ ạ ở đ ệ ử đ ệ ử ể c t o thành thì các vùng do các m c 3p và 3s tách ra ch ng ph lên nhau, hai đượ ạ ứ ồ ủ i n t 3s và hai i n t 3p t o nên m t vùng y g i là vùng hóa tr , b n v trí còn l i đ ệ ử đ ệ ử ạ ộ đầ ọ ị ố ị ạ trên m c 3p nhóm thành m t vùng ch a bi t g i là vùng d n.ứ ộ ư ế ọ ẫ Chương 1: Dụng cụ bán dẫn 5 Liên kết mạng Si • Liên k t c ng hoá tr c s d ng trong m ng.ế ộ ị đượ ử ụ ạ • N u có kích thích n ng l ng s t o ra m t ion d ng và m t i n t t doế ă ượ ẽ ạ ộ ươ ộ đ ệ ử ự • S l ng i n tích r t ít nên không ng d ng cố ượ đ ệ ấ ứ ụ đượ Chương 1: Dụng cụ bán dẫn 6 Chương 1: Dụng cụ bán dẫn 7 Chương 1: Dụng cụ bán dẫn 8 Chương 1: Dụng cụ bán dẫn 9 Điện tử phân bố theo thống kê Fermi-Dirac với xác suất chiếm mức năng lượng: Trong đó: K = 8,63.10 -5 eV/K là hằng số Boltzman T: nhiệt độ tuyệt đối E F là mức năng lượng Fermi được xác định từ biểu thức:       − + = KT EE Ef F exp1 1 )( ∫ ∞ = 0 )()()(2 EdEfENn n là nồng độ điện tử, Chương 1: Dụng cụ bán dẫn 10 Chương 1: Dụng cụ bán dẫn [...]... một điện trường mạnh •Các điện tử liên kết có thể chuyển sang dạng tự do •Các điện tử có năng lượng E ở phía P có thể chuyển sang vùng dẫn bằng cách chui hàng rào thế (hiệu ứng tunnel) •Hiệu ứng tunnel xảy ra khi mật độ tạp chất cao, vùng chuyển tiếp hẹp ( 1e+19/cm3) nên xu ất hi ện các l ớp bán d ẫn suy bi ến • Phân c ực thu ận ti ếp t ục t ăng cao: gi ản đồ n ăng l ượ ng ti ếp t ục h ạ th ấp, hi ệu ứng tunnel b ị gi ảm xu ống • Th ế phân c ực thu ận ti ếp t ục t ăng cao: chi ều cao hàng rào th ế gi ảm đế n m ức cho phép đi ện t ử t ừ mi ền P+ phun sang N+ và l ỗ tr ống t ừ N+ phun sang P+ nên dòn... nhau M ột s ố lo ại diode thôn g d ụng: ch ỉnh l ưu, tách són g, zener, tunel, varicap, schotky, gunn … đặ c tín h các l ạo diode này đượ c mô t ả chi ti ết trong các tài li ệu k ĩ thu ật 26 Chương 1: Dụng cụ bán dẫn • DIODE • • Diode là m ột ti ếp xúc p-n • • • Diode ch ỉnh l ưu: n ồng độ t ừ 1e+7 đế n 1e+10, ch ịu đượ c t ần s ố th ấp Có nhi ều lo ại diode v ới n ồng độ h ạt d ẫn khác nhau để t ạo . không ng d ng cố ượ đ ệ ấ ứ ụ đượ Chương 1: Dụng cụ bán dẫn 6 Chương 1: Dụng cụ bán dẫn 7 Chương 1: Dụng cụ bán dẫn 8 Chương 1: Dụng cụ bán dẫn 9 Điện tử phân bố theo thống kê Fermi-Dirac với xác. iố Vùng hoá trị Vùng dẫn Vùng hoá trị ∆E lớn E Cách điện Vùng dẫn Vùng hoá trị ∆E nhỏ E Bán dẫn điện Vùng dẫn E Dẫn điện ∆E<0 Vùng chung Chương 1: Dụng cụ bán dẫn 4 • i v i các i n t l p bên trong,. thức:       − + = KT EE Ef F exp1 1 )( ∫ ∞ = 0 )()()(2 EdEfENn n là nồng độ điện tử, Chương 1: Dụng cụ bán dẫn 10 Chương 1: Dụng cụ bán dẫn 11 Bán dẫn pha tạp chất hoá trị 3 - loại p (plus) • Pha