Như chúng ta đã biết, ngành kỹ thuật điện tử rất là rộng lớn. Để nắm chắc một cách cơ bản về điện tử chúng ta phải biết chất bán dẫn là gì? linh kiện điện tử là gì? mạch điện tử cơ bản là như thế nào?,… Ta hiểu một cách đơn giản như việc xây một ngôi nhà phải cần những vật liệu như gạch, xi măng, sắt,… Thì trong ngành điện tử cũng vậy, để có thể xây dựng được mạch điện ta phải hiểu linh kiện là gì? nó cấu tạo như thế nào và làm sao tạo ra được nó. Để các bạn có thể hiểu rõ và nắm được về phần linh kiện điện tử thì bài viết này sẽ trình bày về vật liệu tạo nên linh kiện điện tử ngày nay đó là chất bán dẫn.

NỘI DUNG BÀI VIẾT

Tìm hiểu chất bán dẫn là gì?

Như chúng ta đã biết một phân tử được chia làm nhiều nguyên tử, trong nguyên tử gồm có hạt nhân và các electron. Với kỹ thuật điện tử, chúng ta chỉ quan tâm đến e lớp vỏ ngoài cùng.

Cấu tạo nguyên tử Si

Một vật liệu thỏa mãn 4 điều kiện sau đây được gọi là chất bán dẫn:

Electron lớp ngoài cùng lớn hơn hoặc bằng 4
Đện trở suất phải lớn hơn chất dẫn điện và nhỏ hơn chất cách điện
Liên kết đồng hóa trị: mỗi nguyên tử cho đi 1 e để đủ trạng thái no là e = 8

0.4eV<delta<2eV( đây là mức năng lượng trống)

Band gap = delta : chính là vùng năng lượng trống

Valence band : là vùng dẫn

Conduction band : là vùng hóa trị

Bán dẫn thuần và đặc điểm của nó

Ở trên chúng ta đã nắm được chất bán dẫn là gì, sau đây ta xét tới khái niệm chất bán dẫn thuần và đặc điểm:

Chất bán dẫn thuần chỉ có 1 loại hạt hoặc có pha 1 ít tạp chất nhưng tạp chất đó < 1/10^10
Chất bán dẫn thuần có đặc điểm:

Ở nhiệt độ bình thường chất bán dẫn là một chất cách điện

Ở nhiệt độ cao hoặc có các tia phóng xạ chiếu vào các hạt e và hạt lỗ trống bị phá vỡ thì lúc này chất bán dẫn là chất cách điện

Bán dẫn tạp và đặc điểm của nó

Bán dẫn loại N

Bán dẫn thuần nếu pha tạp chất nhóm V của bảng tuần hoàn thì được gọi là bán dẫn loại N

Đặc điểm của bán dẫn tạp: Hạt e chiếm đa số, hạt lỗ là thiểu số

Khi pha nhóm V vào chất bán dẫn thuần như đã nói ở trên là liên kết đồng trị là góp chung để đạt trạng thái bão hòa là 8. Lúc này sẽ dư ra một e, một e này di chuyển tự do và có liên kết gần như bằng 0.

Bán dẫn loại P

Bán dẫn thuần pha tạp chất nhóm III của bảng tuần hoàn được gọi là bán dẫn loại P

Đặc điểm của bán dẫn loại P : Có hạt lỗ là đa số, hạt e là thiểu số

Khi ta pha nhóm III vào chất bán dẫn thuần thì sẽ thiếu đi 1e vì là liên kết đồng hóa trị góp chung để đạt trạng thái bão hòa là e = 8

Ứng dụng trong lĩnh vực điện tử

Chất bán dẫn là loại chất có vai trò quan trọng trong ngành điện tử. Chúng có thể dẫn điện ở nhiệt độ cao và cách điện ở nhiệt độ thấp. Nên được ứng dụng nhiều trong sản xuất đồ điện tử. Hãy cùng tìm hiểu chi tiết hơn về chất bán dẫn và ứng dụng của chúng trong đời sống ngày nay.

Vì chất bán dẫn không thể dễ dàng được tìm kiếm nên sẽ khó hình dung về loại chất này. Tuy nhiên trên thực thế thì nó được sử dụng và giữ vai trò quan trọng trong các thiết bị điện tử.

Là thành phần cấu tạo lên các linh kiện điện tử như diode, transistor, thẻ nhớ, SSD, HDD,…Một số ứng dụng nổi bật có thể dễ dàng hình dung như:

Cảm biến nhiệt độ trong điều hòa không khí
Hệ thống điều khiển nhiệt độ chính xác của nồi cơm điện
Bộ vi xử lý của máy tính CPU, ổ cứng (SSD,HDD)
Chất bán dẫn giúp tạo nên những thiết bị điện như rơle bán dẫn, linh kiện bán dẫn, bóng bán dẫn, cảm biến nhiệt độ, cảm biến áp suất, cảm biến đo mức, diot bán dẫn, bộ chuyển đổi tín hiệu, CT dòng, PLC, biến tần,…
Nhiều sản phẩm tiêu dùng kỹ thuật số như điện thoại, máy ảnh, TV, mạch máy giặt, tủ lạnh và bóng đèn led cũng sử dụng chất bán dẫn ( chip led có chứa chất bán dẫn)

Ngoài ra chúng cũng đóng một vai trò quan trọng trong các máy ATM ngân hàng, ngành xe lửa,các thiết bị ngành truyền thông và nhiều thiết bị khác trong cơ sở hạ tầng xã hội.

Chất bán dẫn cho phép dòng điện chạy qua đồng thời hoạt động như một chất cách điện nên nó thích hợp để dùng để điều khiển dòng điện. Chip điện tử hoạt động dựa vào cơ chế bật, tắt để tạo ra tín hiệu, vì thế chất bán dẫn thích hợp để tạo ra chip điện tử vì có thể điều khiển dòng diện bật, tắt đúng lúc.