Chất bán dẫn là gì? Ứng dụng của chất bán dẫn trong đời sống

Chất bán dẫn là gì? Có những loại chất bán dẫn nào? Các thuộc tính của chất bán dẫn? Ứng dụng của chất bán dẫn ra sao? Đó là những câu hỏi mà LabVIETCHEM nhận được từ rất nhiều bạn đọc trong thời gian qua. Nếu bạn cũng đang có những thắc mắc này thì hãy theo dõi ngay bài viết dưới đây cùng chúng tôi nhé.

Chất bán dẫn là một trong những tác nhân quan trọng để tạo ra những linh phụ kiện hoàn hảo

Chất bán dẫn là gì ?

– Chất bán dẫn hay Semiconductor là chất có độ dẫn điện ở mức trung gian giữa chất dẫn điện (nói chung là kim loại) và chất cách điện (như hầu hết các loại gốm).

– Chất bán dẫn hoàn toàn có thể là những nguyên tố tinh khiết ( silicon, germanium ) hoặc những hợp chất ( gallium arsenide, cadmium selenide ) và chúng hoạt động giải trí như một chất cách điện ở nhiệt độ thấp và dẫn điện ở nhiệt độ phòng .
– Tính bán dẫn hoàn toàn có thể biến hóa khi có tạp chất và nó phụ thuộc vào vào loại tạp chất thêm vào .
– Khi 2 chất bán dẫn khác nhau được gắn với nhau sẽ hình thành nên một lớp tiếp xúc. Các đặc thù của những hạt mang điện như electron, ion và lỗ trống điện tử trong lớp tiếp xúc này chính là cơ sở để tạo ra diot, bóng bán dẫn và những thiết bị điện tử văn minh thời nay .

Phân loại chất bán dẫn

1. Chất bán dẫn tinh khiết

– Chất bán dẫn tinh khiết ( chất bán dẫn thuần ) là chất bán dẫn không có tạp chất, nổi bật là Silicon hay Germanium. Chúng còn được gọi là chất bán dẫn nguyên tố nhóm IV .

– Mỗi nguyên tử của nguyên tố nhóm IV có 4 electron ở lớp ngoài cùng liên kết các nguyên tử Si khác bằng liên kết cộng hóa trị tạo nên chất bán dẫn trung hòa về điện ở điều kiện nhiệt độ thấp.

Chất bán dẫn tinh khiết
– Điện trở suất của chất bán dẫn thuần rất cao khi ở nhiệt độ thấp và giảm nhanh khi nhiệt độ tăng .
– Độ dẫn điện của chất bán dẫn tinh khiết tỷ suất thuận với nhiệt độ, tức là cùng tăng hoặc cùng giảm .
– Hệ số nhiệt điện trở của chất bán dẫn thuần có giá trị âm .

2. Chất bán dẫn pha tạp chất

2.1. Chất bán dẫn loại P.

– Chất bán dẫn loại P. ( chất bán dẫn dương ) có tạp chất là những nguyên tố thuộc nhóm III, xảy ra khi tạp chất như boron chỉ có ba electron trong lớp vỏ hóa trị .
– Khi một lượng nhỏ được chất có hóa trị III được tích hợp vào tinh thể, nguyên tử chất đó hoàn toàn có thể link với bốn nguyên tử silicon theo link cộng hóa trị. Tuy nhiên, vì nó chỉ có ba electron để cung ứng nên một lỗ trống được tạo ra .
=> Lỗ này này mang điện tích dương nên chất bán dẫn pha tạp theo cách này được gọi là chất bán dẫn loại P. ( Positive : Dương ) .

Chất bán dẫn loại P.

2.2. Chất bán dẫn loại N

– Chất bán dẫn loại N ( chất bán dẫn âm ) có tạp chất là những nguyên tố thuộc nhóm V, xảy ra khi tạp chất là một nguyên tố có năm electron trong lớp vỏ hóa trị .
– Khi một lượng nhỏ chất có hóa trị V như photpho được thêm vào cấu trúc tinh thể của silic, mỗi nguyên tử sẽ link với bốn nguyên tử silicon liền kề. Vì photpho có năm electron trong vỏ hóa trị của nó nên chỉ sẽ có bốn trong số đó được link với những nguyên tử silic lân cận theo link cộng hóa trị còn electron hóa trị thứ năm bị bỏ lại không có gì để link, trở thành điện tử tự do .
=> Chất bán dẫn được tạo ra theo cách này mang điện tích âm và được gọi là chất bán dẫn loại N ( Negative : Âm ) .

Chất bán dẫn loại N

Các thuộc tính đặc trưng của chất bán dẫn

1. Hiệu ứng trường ( bán dẫn )

– Khi phối hợp hai lớp P. – N với nhau, trao đổi điện tích sẽ xảy ra tại lớp tiếp xúc P. – N .

– Các điện tử từ P sẽ chuyển sang lớp N và ngược lại, khiến cho các lỗ trống lớp N chuyển sang lớp P do quá trình trung hòa về điện.

=> Kết quả của quy trình này là ion sẽ tích điện và tạo ra một điện trường .

2. Dị thể

Khi hai vật tư bán dẫn pha tạp khác nhau được nối với nhau, sự trao đổi điện tử và lỗ trống giữa những vật tư này sẽ xảy ra và hình thành nên dị thể .
– Chất bán dẫn pha tạp N có thừa electron còn chất bán dẫn pha tạp P. lại có quá nhiều lỗ trống .
– Sự trao đổi điện tử và lỗ trống sẽ xảy ra cho đến khi đạt trạng thái cân đối bởi một quy trình gọi là tái hợp, khiến những electron chuyển dời từ loại N tiếp xúc với những lỗ chuyển dời từ loại N .
=> Kết quả của quy trình này là ion sẽ tích điện và tạo ra một điện trường .

3. Electron kích thích

– Sự độc lạ về điện thế trên vật tư bán dẫn sẽ khiến nó mất đi trạng thái cân đối nhiệt và phân phối những electron, lỗ trống cho mạng lưới hệ thống trải qua quy trình khuếch tán xung quanh .
– Khi sự cân đối nhiệt bị trộn lẫn trong vật tư bán dẫn, lượng lỗ trống và electron sẽ biến hóa. Nguyên nhân là sự chênh lệch nhiệt độ hoặc photon hoàn toàn có thể xâm nhập vào mạng lưới hệ thống và tạo ra những electron và lỗ trống .
– Quá trình hình thành và tự hủy electron và lỗ trống được gọi là thế hệ và tái tổng hợp .

4. Độ dẫn điện đổi khác

– Ở trạng thái tự nhiên, chất bán dẫn là chất dẫn điện kém .
– Chất bán dẫn có pha tạp chất loại N, P. hoàn toàn có thể hoạt động giải trí giống như vật tư dẫn điện vì chúng bị thừa hoặc thiếu điện tử khiến lượng điện tử không cân đối và được cho phép dòng điện chạy qua vật tư .

5. Độ dẫn nhiệt cao

Chất bán dẫn có tính dẫn nhiệt cao, vì thế chúng thường được dùng để tản nhiệt và cải tổ quản trị nhiệt cho thiết bị điện tử .

6. Phát xạ nhẹ

– Với 1 số ít chất bán dẫn nhất định, khi những electron bị kích thích, nó hoàn toàn có thể thư giãn giải trí bằng cách phát ra ánh sáng thay vì tạo ra nhiệt .
– Chất bán dẫn có phát xạ nhẹ được ứng dụng để sản xuất những diode phát sáng và chấm lượng tử huỳnh quang .

7. Chuyển đổi nguồn năng lượng nhiệt

Chất bán dẫn có những yếu tố nguồn năng lượng nhiệt điện lớn được sử dụng trong những máy phát nhiệt điện .

Ứng dụng của chất bán dẫn trong đời sống

– Là một trong những tác nhân quan trọng để tạo ra những linh phụ kiện hoàn hảo như diode, transistor, những loại thẻ nhớ, SSD, HDD, …. Các linh phụ kiện này trải qua sự phối hợp, lắp ghép và link với nhau sẽ tạo nên những bản mạch điện tử .

Một số ứng dụng của chất bán dẫn Silic
– Chất bán dẫn giúp tạo nên những thiết bị điện như rơ le bán dẫn, linh phụ kiện bán dẫn, bóng bán dẫn, cảm ứng nhiệt độ, cảm biến áp suất, cảm ứng đo mức, diot bán dẫn, bộ chuyển đổi tín hiệu, CT dòng, PLC, biến tần, …
– Chất bán dẫn có trong rất nhiều thiết bị điện tử thời nay, ví dụ như :
+ Cảm biến nhiệt độ của điều hòa không khí .
+ Bộ vi giải quyết và xử lý CPU của máy tính .

+ Bộ chuyển đổi tín hiệu trong các loại điện thoại, TV,…

– Chất bán dẫn có vai trò TT trong hoạt động giải trí của những máy ATM, internet, thiết bị trong nghành chăm nom sức khỏe thể chất, xe lửa, … ..

Hy vọng qua những thông tin mà labVIETCHEM đưa ra trong bài viết trên, các bạn đã hiểu được chất bán dẫn là gì? Phân loại và những ứng dụng của chất bán dẫn trong đời sống. Để bài viết được hoàn thiện hơn, chúng tôi rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các bạn, bằng cách để lại bình luận ở phía dưới.

Source: https://bem2.vn
Category: Ứng dụng hay