›
›

Bài giảng Điện tử ứng dụng trong kĩ thuật điều khiển công nghiệp và tự động hóa - Nguyễn Hoàng Mai

Download
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA  
KHOA ĐIỆN  
BỘ MÔN: TỰ ĐỘNG HÓA  
BÀI GIẢNG  
Điện tử ứng dụng  
Trong kĩ thuật điều khiển công nghiệp  
và tự động hóa  
GVC. Th.s. Nguyễn Hoàng Mai  
Tel: 0988841568  
Chương 1: Dụng cụ bán dẫn  
$1: Khái niệm chất bán dẫn  
Vùng dẫn  
Ed  
Eo  
∆Ed  
∆Ed  
Mức  
tự do  
Mức chặt  
(hóa trị)  
Vùng hoá trị  
• Mức chặt còn gọi là mức hoá trị: năng lượng Eo  
• Mức tự do còn gọi là mức dẫn: năng lượng Ed  
• Năng lượng kích thích tối thiểu: ∆Ed=Ed – Eo  
Khái niệm chất bán dẫn  
Vùng dẫn  
∆E lớn  
Vùng dẫn  
Vùng dẫn  
∆E nhỏ  
∆E<0  
E
E
E
Vùng hoá trị  
Vùng hoá trị  
Bán dẫn điện  
Dẫn điện  
Cách điện  
• Độ tinh khiết của chất bán dẫn rất cao 1e+2 -:-  
1e+4 nguyên tử trong một centimet khối Si hoặc  
Vùng  
chung  
Ge (lưu ý là có khoảng 1023 nguyên tử Si/centimet  
khối  
• Đối với các điện tử lớp bên trong, nhiễu loạn do các  
nguyên tử láng giềng gây ra yếu nên chúng liên kết mạnh  
với hạt nhân  
• Các điện tử lớp ngoài chịu ảnh hưởng lớn của các điện tử  
láng giềng nên sự tách mức năng lượng xảy ra trên một  
vùng rộng, gây nên hiện tượng chồng phủ các mức năng  
lượng lên nhau.  
• Với Si, lớp ngoài cùng được tạo thành bởi 2 điện tử p và 2  
điện tử s. Khi tinh thể được tạo thành thì các vùng do các  
mức 3p và 3s tách ra chồng phủ lên nhau, hai điện tử 3s và  
hai điện tử 3p tạo nên một vùng đầy gọi là vùng hóa trị,  
bốn vị trí còn lại trên mức 3p nhóm thành một vùng chưa  
biết gọi là vùng dẫn.  
Liên kết mạng Si  
• Liên kết cộng hoá trị được sử dụng trong mạng.  
• Nếu có kích thích năng lượng sẽ tạo ra một ion dương và  
một điện tử tự do  
• Số lượng điện tích rất ít nên không ứng dụng được  
Điện tử phân bố theo thống kê Fermi-Dirac với xác suất chiếm  
mức năng lượng:  
1
f (E) =  
E − E  
F
1+ exp  
KT  
Trong đó:  
K = 8,63.10-5eV/K là hằng số Boltzman  
T: nhiệt độ tuyệt đối  
EF là mức năng lượng Fermi được xác định từ biểu thức:  
∞
n = 2N(E) f (E)d(E)  
∫
0
n là nồng độ điện tử,  
Bán dẫn pha tạp chất hoá trị 3 - loại p (plus)  
• Pha tạp chất hoá trị 3 (Al, B) để tăng khả năng thu hút điện tử, ta có  
loại dẫn điện bằng lỗ trống.  
Bán dẫn pha tạp chất hoá trị 5 - loại n (negative)  
• Pha tạp chất hoá trị 5 (P) sẽ tạo 1 điện tử dư khi liên kết cộng hoá trị  
nên điện tử này sẽ dễ tự do và chuyển động trong điện trường tạo nên  
dòng điện tử, loại n được gọi là bán dẫn dẫn điện bằng điện tử.  
$2. Tiếp giáp p-n và đặc tính V-A  
E0  
E0  
x
U0  
x
• Phân bố hạt dẫn, điện trường nội tại và điện thế tiếp xúc trong hai miền  
bán dẫn p-n  
Tiếp giáp p-n phân cực ngược  
E0  
En  
Vùng nghèo  
Un  
• Khi phân cực ngược, miền cách điện được mở rộng ra do điện trường  
ngoài cùng chiều E0, có tác dụng kéo các hạt dẫn về hai phía của lớp  
bán dẫn, miền giữa chỉ còn các nguyên tử trung hoà trơ, điện trở cách  
điện được coi như vô cùng  
• Thực tế do kích thích của nhiệt độ, nên một số nguyên tử sẽ tạo thành  
cặp ion p và điện tử, sẽ gây một dòng rò nhiệt chảy ngược cỡ vài chục  
nA(nanoAmpe= 10-9A)  
Tải về để xem bản đầy đủ
pdf 261 trang myanh 25180 Free
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Điện tử ứng dụng trong kĩ thuật điều khiển công nghiệp và tự động hóa - Nguyễn Hoàng Mai", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

  • pdfbai_giang_dien_tu_ung_dung_trong_ki_thuat_dieu_khien_cong_ng.pdf