Lesson 01 — Chất bán dẫn & Mối nối P-N
Ba module tương tác: (1) Bán dẫn và doping N/P; (2) Mô phỏng mối nối P-N — kéo slider điện áp để xem vùng nghèo và hạt tải; (3) Đặc tuyến I-V.
1. Cấu trúc bán dẫn và pha tạp (Doping)
Chọn loại bán dẫn để xem cấu trúc nguyên tử và hạt tải.
Chọn loại bán dẫn để xem giải thích.
N-type
Donor: P hoặc As (nhóm V)
Hạt tải đa số: electron (●)
Hạt tải thiểu số: lỗ trống (○)
Ví dụ: n ≈ 10¹⁶, p ≈ 10⁴ /cm³
Hạt tải đa số: electron (●)
Hạt tải thiểu số: lỗ trống (○)
Ví dụ: n ≈ 10¹⁶, p ≈ 10⁴ /cm³
P-type
Acceptor: B hoặc In (nhóm III)
Hạt tải đa số: lỗ trống (○)
Hạt tải thiểu số: electron (●)
Ví dụ: p ≈ 10¹⁶, n ≈ 10⁴ /cm³
Hạt tải đa số: lỗ trống (○)
Hạt tải thiểu số: electron (●)
Ví dụ: p ≈ 10¹⁶, n ≈ 10⁴ /cm³
2. Mô phỏng mối nối P-N
Kéo slider điện áp phân cực. Quan sát vùng nghèo (màu vàng) co giãn và hạt tải di chuyển.
−3.0 V (ngược)
0 V
+1.0 V (thuận)
Electron (e⁻)
Lỗ trống (h⁺)
Vùng nghèo
Vùng P
Vùng N
Kéo slider để xem phân cực thuận / ngược / không phân cực.
Trạng thái mối nối:
Breakdown ngược
Ngược (rò nhỏ)
Không phân cực
Thuận (dẫn)
3. Đặc tuyến I-V của mối nối P-N
Đồ thị I-V: dòng (I) theo điện áp (V). Điểm đỏ hiển thị vị trí hiện tại theo slider ở module 2. Chú ý đường cong tăng vọt sau ~0.7 V và gần bằng 0 ở điện áp ngược.
Giá trị hiện tại:
V = 0.00 V
I ≈ 0 A
I ≈ 0 A
Phương trình Shockley:
I_S = 10⁻¹² A (Si)
V_T = 26 mV (ở 300 K)
Đặc điểm chính:
• V < 0: I ≈ −I_S ≈ −1 pA
• V = 0.5 V: I ≈ 0.2 mA
• V = 0.65 V: I ≈ 72 mA
• V = 0.7 V: I ≈ 500 mA
Breakdown xảy ra ở V < −V_BR (thường > 50 V với diode thông dụng).
I = I_S × (e^(V/V_T) − 1)I_S = 10⁻¹² A (Si)
V_T = 26 mV (ở 300 K)
Đặc điểm chính:
• V < 0: I ≈ −I_S ≈ −1 pA
• V = 0.5 V: I ≈ 0.2 mA
• V = 0.65 V: I ≈ 72 mA
• V = 0.7 V: I ≈ 500 mA
Breakdown xảy ra ở V < −V_BR (thường > 50 V với diode thông dụng).