Chất bán dẫn có đóng góp quan trọng trong quá trình chế tạo các thiết bị điện tử. Trong đó chúng được chia ra làm nhiều loại và mỗi loại lại mang các tính chất khác nhau. bán dẫn loại n là một trong số đó. Vậy khái niệm cơ bản về bán dẫn loại n và chức năng của chúng là gì? Câu trả lời sẽ được giải đáp trong bài viết dưới đây.
Chất bán dẫn là gì?
Chất bán dẫn là những chất vừa có thể dẫn điện và cách điện. Chúng có khả năng dẫn điện trung bình trong các điều kiện khác nhau liên quan đến dòng điện, nhiệt độ,… Silicon là chất liệu thường đường sử dụng nhất để làm vật liệu bán dẫn. Ngoài ra, germanium hoặc gali arsenide cũng có thể được sử dụng.
Phân loại chất bán dẫn
Có thể thấy thành phần chất bán dẫn vô cùng đa dạng. Tùy thuộc vào tỉ lệ nguyên tố có trong chất bán dẫn để chia nó thành 2 loại sau:
Chất bán dẫn tinh khiết
Chất bán dẫn tinh khiết bao gồm các nguyên tố silicon hay germanium trong thành phần chính. Nghiễm nhiên chúng là tinh khiết và không có sự trộn lẫn với bất kỳ hợp chất nào khác. Cũng vì lí do này mà chất bán dẫn tinh khiết thường có khả năng dẫn điện kém.
Chất bán dẫn pha tạp chất
Trên cơ sở là chất bán dẫn tinh khiết, có thể thêm vào một vài nguyên tố khác để làm thay đổi tính chất dẫn điện của chất bán dẫn tinh khiết. Tạp chất được sử dụng phổ biến là boron và phốt pho. Có 2 loại bán dẫn pha tạp chất chính là bán dẫn loại n và bán dẫn loại P.
Bán dẫn loại n là gì?
Bán dẫn loại n là một loại chất bán dẫn pha tạp chất. Tuy không còn giữ được độ tinh khiết tuy nhiên chúng lại có khả năng dẫn điện tốt hơn. Cụ thể, bán dẫn loại n là gì? Cấu trúc và tính chất của nó như thế nào? Cùng tìm hiểu trong phần tiếp theo nhé!
Khái niệm bán dẫn loại n
Bán dẫn loại n hay còn gọi là bán dẫn âm vì lượng electron tự do của chúng nhiều hơn lỗ trống nên loại bán dẫn này mang điện tích âm. Tạp chất dùng để pha nên bán dẫn loại n là các nguyên tố thuộc nhóm V và thường là phốt pho. Nhờ những electron tự do dư ra qua quá trình pha trộn mà bán dẫn loại n dẫn điện tốt hơn so với bán dẫn tinh khiết.
Cấu trúc bán dẫn loại n
Nếu chọn silic làm thành phần chính và phốt pho làm tạp chất thì quá trình hình thành cấu trúc của bán dẫn loại n sẽ diễn ra như sau:
- Liên kết nguyên tử: Khi pha trộn hai nguyên tử này với nhau, mỗi nguyên tử phốt pho sẽ liên kết với bốn nguyên tử silicon liền kề. Phốt pho có 5 electron, tuy nhiên chỉ có 4 trong số đó có thể liên kết được với các nguyên tử silic điều này làm dư ra 1 electron tự do.
- Sự hình thành electron tự do: Electron tự do là nguyên nhân dẫn đến bán dẫn loại n mang điện tích âm. Cũng chính nhờ sự di chuyển dễ dàng của chúng mà dòng điện được tạo ra khi có hiệu điện thế.
Tính chất bán dẫn loại n
Cấu trúc của bán dẫn loại n giúp nó có những tính chất đặc trưng riêng. Dưới đây là một vài tính chất nổi bật của bán dẫn loại này:
Tính dẫn điện
Nhiều electron tự do là chìa khóa giúp bán dẫn loại n có khả năng dẫn điện vượt trội hơn các loại bán dẫn khác. So với bán dẫn loại P hay bán dẫn tinh khiết thì bán dẫn loại n dẫn điện tốt hơn.
Độ nhạy với nhiệt độ
Số lượng electron tỉ lệ thuận với nhiệt độ. Điều này đồng nghĩa với khi nhiệt độ tăng thì electron tăng làm khả năng dẫn điện tốt hơn. Tuy nhiên, nếu nhiệt độ quá cao thì ngược lại có thể làm giảm hiệu suất của thiết bị.
Hiệu ứng khuếch đại
Khi bán dẫn N kết hợp với bán dẫn P sẽ tạo nên tiền đề sản xuất ra các loại linh kiện như transistor. Đây là một trong những linh kiện quan trọng góp phần khuếch đại tín hiệu điện, là cốt lõi của các thiết bị điện tử phức tạp hơn.
Ứng dụng của bán dẫn loại n
Bán dẫn loại n là nền tảng giúp sản xuất các linh kiện bán dẫn như điốt, transistor,… Các linh kiện này có vai trò vô cùng quan trọng trong quá trình sáng tạo và phát triển của con người trong lĩnh vực công nghệ. Các thiết bị trong đời sống hằng ngày đều ít nhiều có sự góp mặt của bán dẫn loại n. Từ các thiết bị phức tạp như cảm biến, pin mặt trời đến các thiết bị đơn giản như đèn LED đều dựa trên cơ sở của bán dẫn loại n.
Bán dẫn loại n là thành phần không thể thiếu trong các thiết bị điện tử. Nhờ khả năng dẫn điện tốt hơn mà chúng là lựa chọn phổ biến để cải thiện khả năng dẫn điện cho thiết bị. Có thể nói, bán dẫn loại n là một trong những vật liệu góp phần tạo nên những thành công cho ngành công nghệ điện tử hiện đại.