1. Dòng trôi & dòng khuếch tán

-  Dòng trôi là dòng dc tạo ra từ sự di chuyển của các lỗ trống và các electron gây ra

    bởi điện trường. Khi áp điện trường vào bán dẫn, điện trường sẽ định hướng hạt tải

    n -> (+), p -> (-) chạy thành dòng.

   Cả hai sự di chuyển này gây ra trong bán dẫn một dòng điện có chiều cùng chiều điện trường 

    được gọi là dòng trôi 

-  Dòng khuếch tán là dòng dc tạo ra từ sự di chuyển của lỗ trống và electron gây ra 

    bởi sự chênh lệch nồng độ. Nếu trong bán dẫn có sự chênh lệch mật độ hạt tải dẫn thì

    các hạt dẫn sẽ có khuynh hướng di chuyển từ nơi có nồng độ cao sang nồng độ thấp

    nhằm cân bằng mật độ hạt dẫn.

b/ Độ dẫn chất bán dẫn được quyết định bởi nồng độ 2 loại hạt tải?

Ta có công thức:  J =enµnE + epµpE  (J, E có dấu vector)

Mà σ=1/E(J là dòng tổng cộng; E là điện trường)

=> σ= enµn + epµp (σ là độ dẫn)

Theo công thức trên ta thấy, độ dẫn phụ thuộc vào nồng độ 2 loại hạt tải là n(electron) và p (lỗ trống).

   2. Độ linh động: 

đặc trưng cho khả năng linh động của hạt dẫn trong điện trường. µ =qt/m*

µn>µp, độ linh động gồm 2 thành phần: tương tác dao động mạng và tương tác giữa tạp chất.

- ảnh hưởng của độ linh động bởi tạp chất và dao động mạng:

·   ở nhiệt độ thấp, khi tăng T, nồng độ chất ion tăng nhiều, µ tăng do lực tương tác culong, gia tăng QT chuyển động.

·    khi T tăng cao, QT có sự tán xạ lớn làm giảm µ: 

1/ µ = 1/ µL + 1/ µI

  3. Thế nào là phân cực:

     P – N: giải thích hình tiếp xúc p – n 

     Kim loại – Bán dẫn: giải thích hình tiếp xúc kim loại bán dẫn

Trong 1 bán dẫn p-n, e sẽ khuếch tán từ n sang p và lỗ trống khuếch tán từ p sang n, sinh ra

 1 điện trường nội hướng từ n sang p.

Khi muốn phân cực, ta áp Eext vào, nếu là:

·   Phân cực thuận: áp Eext ngược chiều Eint, hàng rào thế giảm, dẫn điện, nối cực (+) vào p,(-) vào n.

·   Phân cực nghịch: áp Eext cùng chiều Eint, làm tăng hàng rào thế,ngăn cản dòng điện đi qua 

bề mặt tiếp giáp của bán dẫn, nối (+) vào n, (-) vào p.

khi tiếp xúc với kim loại:

 - đối với bán dẫn N, thì điện tử chuyển dời từ bán dẫn N sang kim loại, trong bán dẫn N xuất hiện một vùng điện tích không gian dương, còn trong kim loại tích tụ một lớp mỏng  điện tử ở gần mặt tiếp xúc, làm xuất hiện một điện trường ngăn cản sự chuyển dời của điện tử và xuất hiện rào điện thế

     + khi phân cực thuận, tức đầu kim loại dương hơn so với N, thì rào điện thế giảm, điện tử sẻ đi du lịch từ kim loại sang N, và tạo dòng hướng từ Kim loại sang N.

     + còn khi phân cực ngược thì rào thế tăng =>......

 vì vậy khi phân cực thuận tiếp giáp kim loại với N tạo nên một chuyển tiếp chỉnh lưu mà diode schottky dùng nguyên tắc này.

 - đối với bán dẫn P, thì điện tử kim loại chuyển dời vào bán dẫn P, kết hợp với lỗ trống và làm xuất hiện vùng điện tích ko gian âm .....(như trên)

     + nếu kim loại có thế dương hơn P, thì rào thế tăng, ko cho dòng qua lớp chuyển tiếp

     + nếu kim loại có thế âm hơn P, thì rào thế giảm.... cho dòng qua.

Mối liên hệ vùng nghèo và nồng độ tạp chất?

Nếu pha tạp càng nặng thì diện tích vùng nghèo càng dc mở rộng, độ rộng vùng nghèo tăng.

  4. Huỳnh quang – Lân Quang?

 Một số vật liệu có khả năng hấp thụ năng lượng rồi phát ra ánh sáng nhìn thấy(gọi là 

sự phát quang). Năng lượng được hấp thụ đến khi điện tử bị đẩy lên trạng thái năng 

lượng kích thích, còn ánh sáng nhìn thấy được phát ra khi nó tụt trở về mức năng

 lượng thấp hơn nếu như: 1.8eV <hv<3.1eV. sự phát quang còn được phân loại theo độ 

lớn của thời gian trễ giữa hấp thụ và thứ phát. Nếu như thứ phát xảy ra sau một thời

 gian nhỏ hơn nhiều so với một giây thì hiện tượng được gọi là huỳnh quang, nếu xảy

 ra sau thời gian lâu hơn thì gọi là lân quang.

Huỳnh quang: Là sự phát quang khi phân tử hấp thụ năng lượng dạng nhiệt (phonon) hoặc 

dạng quang (photon).

 Ở trạng thái cơ bản, phân tử hấp thụ năng lượng từ môi trường bên ngoài và chuyển thành năng lượng của các

 electron, nhận năng lượng, các electron này sẽ chuyển lên mức năng lượng cao hơn, gọi là trạng thái kích thích, đây là một trạng thái không bền, do đó electron sẽ mau chóng nhường năng lượng dưới dạng nhiệt để về trạng thái kích thích có năng lượng thấp hơn, sau khi về trạng thái kích thích mới, electron lại một lần nữa phát năng lượng dưới dạng photon để về mức thấp hơn, hiện tượng này gọi là huỳnh quang phân tử.

 Lân quang: Là một dạng phát quang, trong đó các phân tử của chất lân quang hấp thụ ánh sáng, chuyển hóa năng lượng của các photon thành năng lượng của các electron ở một số trạng thái lượng tử có mức năng lượng cao nhưng bền trong phân tử để sau đó electron chậm chạp rơi về trạng thái lượng tử ở mức năng lượng thấp hơn, và giải phóng  một phần năng lượng trở lại ở dạng các photon.

 Sự khác biệt cơ bản giữa huỳnh quang và lân quang là thời gian tồn tại của electron ở trạng thái kích thích, ở huỳnh quang là rất thấp cỡ 10-9 giây, còn lân quang cỡ mili giây.

 Lân quang khác với huỳnh quang ở chỗ việc electron trở về trạng thái cũ, kèm theo nhả ra photon, là rất chậm chạp. 

 Trong huỳnh quang, sự rơi về trạng thái cũ của electron gần như tức thì; khiến photon được giải phóng ngay.

 Các chất lân quang, do đó, hoạt động như những bộ dự trữ ánh sáng, thu nhận ánh sáng và chậm chạp nhả ra ánh sáng sau đó.

   5. Các cơ chế bẫy điện tích? 

- Bình thường điện tử nhận năng lượng sẽ nhảy từ vùng dẫn lên vùng hóa trị. Nhưng ở mức cao không bền,

 điện tử sẽ nhanh chóng chuyển về vùng dẫn, có mức năng lượng thấp hơn. 

- Đối với vật liệu, vì không có cấu trúc hoàn hảo (có thể có các khuyết tật, sai hỏng nội tại) à hình thành bẫy

 giam giữ điện tử trong giai đoạn điện tử trở về vùng hóa trị, làm cho điện tử tồn tại lâu hơn, khó thoát ra 

- Sau 1 thời gian, khi nhận đủ năng lượng, điện tử trong bẫy sẽ “thoát” được và cũng có khuynh hướng chuyển

 về vùng hóa trị để đạt trang thái bền. Khi chuyển về có thể xảy ra quá trình tái hợp với lỗ trống trước khi tới vùng dẫn. 

Sự tái hợp như thế có thể tạo thành tín hiệu dưới dạng nhiệt hoặc dạng phát quang

   6. Tính chất quang của kim loại (Tại sao kim loại chói bóng?)

·Khi chiếu bức xạ ánh sáng tới sẽ kích thích các điện tử chuyển lên mức năng lượng cao hơn nằm trên mức

 Fecmi (ánh sáng tới bị hấp thụ) --> kim loại có ánh kim. Sự hấp thụ chỉ xảy ra trong một lớp mặt ngoài rất mỏng <0,1 μm mới có khả năng truyền ánh sáng nhìn thấy. Phần lớn bức xạ bị hấp thụ sẽ được thứ phát bề mặt dưới dạng ánh sáng nhìn thấy có cùng bước sóng --> ánh sáng phản xạ.

·   các electron tự do có khả năng phản xạ tốt ánh sáng khả kiến (ánh sáng nhìn thấy)

Chính sự liên kết lỏng lẻo đó làm cho kim loại sáng bóng 

- Vì bản chất kim loại có cấu trúc tinh thể xếp chặt nên khi chiếu ánh sáng vào, xảy ra hiện tượng nhiễu xạ Bragg: 2dsinθ =n λ  ; Trong đó: λ là bước sóng; Θ là góc nhiễu xạ ; N= 0,1,2… 

  7. MOSFET:

MOSFET gồm 3 lớp:Khối bán dẫn.Lớp oxide mỏng  Lớp KL (trên mặt)

Lớp oxide(điện môi) có vai trò ngăn cách dòng điện (có hằng số điện môi càng lớn càng tốt để tránh bị đánh thủng).

Cơ chế của MOSFET là tạo 1 kênh dẫn nối cực nguồn và cực máng bằng lớp điện tích tích tụ tại lớp oxide,

 hình thành 1 dòng điện.

· n-channel MOSFET

khi áp điện (+) vào G, sẽ hình thành 1 lớp điện tích âm ngay tại bề mặt tiếp xúc giữa BD và oxide.