22

tới 1 trạng thái cân bằng động: I
kt
= I
tr
và không có dòng điện qua tiếp xúc p-n. Hiệu
thế tiếp xúc có giá trị xác lập, được xác định bởi








=








=
p
n
n
p

nên
cường độ trường tổng cộng tại vùng lo giảm đi do đó làm tăng chuyển động khuếch
tán I
kt

↑
người ta gọi đó là hiện tượng phun hạt đa số qua miền tiếp xúc p-n khi nó
được mở. Dòng điện trôi do E
xt
gây ra gần như giảm không đáng kể do nồng độ hạt
thiểu số nhỏ. Trường hợp này ứng với hình 2.5a gọi là phân cực thuận cho tiếp xúc p-
n. Khi đó bề rộng vùng nghèo giảm đi so với lo. Khi E
ng
cùng chiều với E
tx
(nguồn
ngoài có cực dương đặt vào n và âm dặt vào p, tác dụng xếp chồng điện trường tại
vùng nghèo, dòng I
kt
giảm tới không, dòng I
tr
có tăng chút ít và nhanh đến một giá trị
bão hòa gọi là dòng điện ngược bão hòa của tiếp xúc p-n. Bề rộng vùng nghèo tăng
lên so với trạng thái cân bằng. Người ta gọi đó là sự phân cực ngược cho tiến xúc p-
n.
Kết quả là mặt ghép p-n khi đặt trong 1 điện trường ngoài có tính chất van: dẫn
điện không đối xứng theo 2 chiều. Người ta gọi đó là hiệu ứng chỉnh lưu của tiếp xúc
p-n: theo chiều phân cực thuận (U
AK
> 0), dòng có giá trị lớn tạo bởi dòng hạt đa số

I
kt

E
t

E
ng

Hình 2.5: Mặt ghép p-n khi có điện áp phân cực

23

c – Đặc tuyến Von –Ampe và các tham số cơ bản của điốt bán dẫn
Điốt bán dẫn có cấu tạo là một chuyển tiếp p-n với hai điện cực nối ra phía miền p
là anốt, phía miền n là katốt.
Nối tiếp điốt bán dẫn với 1 nguồn điện áp ngoài qua 1 điện trở hạn chế dòng, biến
đổi cường độ và chiều của điện áp ngoài, người ta thu được đặc tuyến Von-Ampe của
đốt có dạng hình 2.6. Đay là 1 đường cong có dạng phức tạp, chia làm 3 vùng rõ rệt:
Vùng (1) ứng với trường hợp phân cực thuận vùng (2) tương ứng với trường hợp
phân cực ngược và vùng (3) được gọi là vùng đánh thủng tiếp xúc p-n.
Qua việc phân tích đặc tính Von-Ampe giữa lí thuyết và thực tế người ta rút được
các kết luận chủ yếu sau:
Trong vùng (1) và (2) phương trình mô tả đường cong có dạng:







pon
S
L
pD
L
.nD
q.s.I

gọi là dòng điện ngược bão hòa có giá trị gần như không phụ thuộc vào U
AK
, chỉ phụ
I
mA

U
AK
(V)
µ
A

3
2
Ge
Si
1
Hình 2.6: Đặc tuyến Von – Ampe của điôt bán dẫn

24

thuộc vào nồng độ hạt thiểu số lúc cân bằng, vào độ dài và hệ số khuếch tán tức là

constI
AK
A
−≈
∂
∂
=

ngh
ĩ
a là khi gi
ữ
cho
đ
òng
đ
i
ệ
n thu
ậ
n qua van không
đổ
i,
đ
i
ệ
n áp thu
ậ
n gi
ả

A/cm
2
v
ớ
i Si và
10
-6
A/cm
2
v
ớ
i Ge và ph
ụ
thu
ộ
c m
ạ
nh vào nhi
ệ
t
độ
v
ớ
i m
ứ
c
độ
+10% giá tr
ị
/

ệ
t
độ
t
ă
ng 10
O
C
- Các k
ế
t lu
ậ
n v
ừ
a nêu
đố
i v
ớ
i I
s
và U
AK
ch
ỉ
rõ ho
ạ
t
độ
ng c
ủ

ụ
ng t
ớ
i
đ
i
ố
t bán d
ẫ
n
ho
ặ
c tranzito sau này, ng
ườ
i ta c
ầ
n có nhi
ề
u bi
ệ
n pháp nghiêm ng
ặ
t
để
duy trì s
ự

ổ
n
đị

l
ớ
n) dòng
đ
i
ệ
n ng
ượ
c t
ă
ng
độ
t ng
ộ
t
trong khi
đ
i
ệ
n áp gi
ữ
a an
ố
t và kat
ố
t không t
ă
ng. Tính ch
ấ
t van c

ế
p xúc p-n b
ị
nung nóng c
ụ
c b
ộ
, vì va ch
ạ
m c
ủ
a h
ạ
t thi
ể
u
s
ố

đượ
c gia t
ố
c trong tr
ườ
ng m
ạ
nh.
Đ
i
ề

ế
p xúc ti
ế
p t
ụ
c
t
ă
ng. Dòng
đ
i
ệ
n ng
ượ
c t
ă
ng
độ
t bi
ế
n và m
ặ
t ghép p-n b
ị
phá h
ỏ
ng.
•
Đ
ánh th

10
5
V/cm v
ớ
i nguyên t
ử
c
ủ
a ch
ấ
t bán d
ẫ
n thu
ầ
n th
ườ
ng
x
ả
y ra
ở
các m
ặ
t ghép p-n r
ộ
ng (hi
ệ
u
ứ
ng Zener) và hi

ng
nh
ả
y m
ứ
c tr
ự
c ti
ế
p c
ủ
a
đ
i
ệ
n t
ử
hóa tr
ị
bên bán d
ẫ
n p xuyên qua rào th
ế
ti
ế
p xúc sang
vùng d
ẫ
n bên bán d
ẫ

ng các
đạ
i l
ượ
ng (tham s
ố
)
đặ
c tr
ư
ng cho nó. Có hai nhóm tham s
ố
chính v
ớ
i m
ộ
t
đ
i
ố
t bán d
ẫ
n là nhóm các tham s
ố
gi
ớ
i h
ạ
n
đặ


độ
làm vi
ệ
c thông th
ườ
ng.
-

Các tham số giới hạn là:
•
Đ
i
ệ
n áp ng
ượ
c c
ự
c
đạ
i
để

đ
i
ố
t còn th
ể
hi
ệ

đ
ánh th
ủ
ng U
đt
)
• Dòng cho phép c
ự
c
đạ
i qua van lúc m
ở
: I
Acf
.

25

• Công su
ấ
t tiêu hao c
ự
c
đạ
i cho phép trên van
để
ch
ư
a b
ị

ấ
t van:
f
max
.
-

Các tham số định mức chủ yếu là:
•
Đ
i
ệ
n tr
ở
1 chi
ề
u c
ủ
a
đ
i
ố
t:








i
ố
t:
SA
T
A
AK
đ
II
U
I
U
r
+
=
∂
∂
= (2-14)
V
ớ
i nhánh thu
ậ
n
dth
A
T
r
I
U
≈ do I

U
≈ l
ớ
n và ít ph
ụ
thu
ộ
c vào dòng giá tr
ị
r
đth
và r
đngc

càng chênh l
ệ
ch nhi
ề
u thì tính ch
ấ
t van càng th
ể
hi
ệ
n rõ.
•
Đ
i
ệ
n dung ti

ủ
a m
ặ
t ghép p-n: C
pn
= C
kt
+ C
rào
.
Trong
đ
ó C
rào
là thành ph
ầ
n
đ
i
ệ
n dung ch
ỉ
ph
ụ
thu
ộ
c vào
đ
i
ệ

Ở
nh
ữ
ng t
ầ
n s
ố
làm vi
ệ
c cao, ng
ườ
i ta ph
ả
i
để
ý t
ớ
i
ả
nh h
ưở
ng c
ủ
a C
pn
t
ớ
i các
tính ch
ấ

n t
ử

đ
óng m
ở
v
ớ
i
nh
ị
p cao,
đ
i
ố
t c
ầ
n m
ộ
t th
ờ
i gian quá
độ

để
h
ồ
i ph
ụ
c l

ng
ứ
ng
để
dòng
thu
ậ
n
đạ
t
đượ
c giá tr
ị
0,1I
max
.
Ng
ườ
i ta phân lo
ạ
i các
đ
i
ố
t bán d
ẫ
n theo nhi
ề
u quan
đ

ế
p m
ặ
t, lo
ạ
i v
ậ
t li
ệ
u s
ử
d
ụ
ng:
Ge hay Si.
• Theo t
ầ
n s
ố
gi
ớ
i h
ạ
n f
max
có lo
ạ
i
đ
i

n, công su
ấ
t trung bình ho
ặ
c công
su
ấ
t nh
ỏ
(I
Acf
< 300mA)
• Theo nguyên lý ho
ạ
t
độ
ng hay ph
ạ
m vi
ứ
ng d
ụ
ng có các lo
ạ
i
đ
iôt ch
ỉ
nh l
ư

đ
iôt Tunen)….
Chi ti
ế
t h
ơ
n, có th
ể
xem thêm trong các tài li
ệ
u chuyên ngành v
ề
d
ụ
ng c
ụ
bán d
ẫ
n
đ
i
ệ
n.

Hình2.6b: Điôt phát quang ( light – emitting diode: LED)Khi xét
đ
iôt trong m

ứ
ng v
ớ
i 2 tr
ườ
ng h
ợ
p m
ở
và khóa c
ủ
a nó (xem h.2.7)

27Hình 2.7: Sơ đồ tương đương của điốt bán dẫn lúc mở (a) và lúc khóa (b)
T
ừ

đ
ó ta có:
đth
thth
th
r
EU
I
−
=

độ
d
ố
c trung bình c
ủ
a vùng (1)
đặ
c
tuy
ế
n Von-Ampe. Và r
đngc
là
độ
d
ố
c trung bình c
ủ
a nhánh ng
ượ
c (2) c
ủ
a
đặ
c tuy
ế
n
Von-Ampe.

28