Bài giảng Kỹ thuật điện tử - Chương 1: Giới thiệu về bán dẫn - Lê Thị Kim Anh

GIỚI THIỆU MÔN HỌC
Tên môn học : KỸ THUẬT ðIỆN TỬ
Phân phối giơ : 42 tiết
Sô tín chỉ : 2 – Kiểm tra: 20% Thi: 80% (trắc nghiệm)
GV phu* trách : Lê Thi Kim Anh
Email : ltkanh@hcmut.edu.vn
Tài liệu tham khảo :
-Theodore F.Bogart, JR - Electronic devices and Circuits
2nd Ed. , Macmillan 1991
-Millman & Taub - Pulse digital and switching waveforms
McGraw-Hill
- Savant, Rodent, Carpenter - Electronic Design – Circuits and Systems
- Lê Phi Yến, Nguyễn Như Anh, Lưu Phu, 
- Ky3 thuật ñiện tư8
NXB Khoa học ky thuật
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
2
GIỚI THIỆU VỀ BÁN DẪN
- Dựa trên tính dẫn ñiện, vật liệu bán dẫn không
phải là vật liệu cách ñiện mà cũng không phải là vật
liệu dẫn ñiện tốt. 
1.1 Vật liệu bán dẫn
Chương 1
- ðối với vật liệu dẫn ñiện, lớp vỏ ngoài cùng của
nguyên tử có rất ít các electron, nó có khuynh hướng
giải phóng các electron này ñể tạo thành electron tự
do và ñạt ñến trạng thái bền vững. 
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
3
- Vật liệu cách ñiện lại có khuynh hướng giữ lại các
electron lớp ngoài cùng của nó ñể có trạng thái bền
vững. 
- Vật liệu bán dẫn, nó có khuynh hướng ñạt ñến
trạng thái bền vững tạm thời bằng cách lấp ñầy lớp
con của lớp vỏ ngoài cùng. 
- Các chất bán dẫn ñiển hình như Gecmanium
(Ge), Silicium (Si),.. Là những nguyên tô] thuộc
nhóm 4 nằm trong bảng hê thống tuần hoàn.
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
4
Ví du7 vê8 nguyên tư9 bán dẫn Silicon (Si)
Nguyên tử bán dẫn Si, có 4 electron ở lớp ngoài cùng. 
một nữa liên
kết hóa trị
Hạt nhân
liên kết
hóa trị
Liên kết hóa trị 
trong tinh thê9 
bán dẫn Si
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
5
1.2 Dòng ñiện trong bán dẫn
- Trong vật liệu dẫn ñiện có rất nhiều electron tự do.
- Khi ở ñiều kiện môi trường, nếu ñược hấp thu một
năng lượng nhiệt các electron này sẽ ñược giải
phóng khỏi nguyên tư8.
- Khi các electron này chuyển ñộng có hướng sẽ sinh
ra dòng ñiện. 
- ðối với vật liệu bán dẫn, các electron tự do cũng
ñược sinh ra một cách tương tư. 
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
6
- Tuy nhiên, năng lượng cần ñể giải phóng các electron 
này lớn hơn ñối với vật liệu dẫn ñiện vì chúng bị ràng
buộc bởi các liên kết hóa trị. 
Giản ñô8 năng lượng
- ðơn vị năng lượng qui ước trong các giản ñồ này là
electronvolt (eV). 
- Một electron khi muốn trở thành một electron tự do 
phải hấp thu ñủ một lượng năng lượng xác ñịnh. 
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
7
- Năng lượng này phụ thuộc vào dạng nguyên tử và
lớp mà electron này ñang chiếm. 
- Năng lượng này phải ñủ lớn ñể phá vỡ liên kết hóa
trị giữa các nguyên tử.
- Thuyết lượng tử cho phép ta nhìn mô hình nguyên
tử dựa trên năng lượng của nó, thường ñược biểu
diễn dưới dạng giản ñồ năng lượng. 
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
8
- Các electron cũng có thể di chuyển từ lớp bên trong
ñến lớp bên ngoài trong nguyên tử bằng cách nhận
thêm một lượng năng lượng bằng với chênh lệch
năng lượng giữa hai lớp. 
- Ngược lại, các electron cũng có thể mất năng lượng
và trở lại với các lớp có mức năng lượng thấp hơn. 
- Các electron tự do cũng vậy, chúng có thể giải
phóng năng lượng và trở lại lớp vỏ ngoài cùng của
nguyên tử.
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
9
- Khi nhìn trên một nguyên tử, các electron trong
nguyên tử sẽ ñược sắp xếp vào các mức năng lượng
rời rạc nhau tùy thuộc vào lớp và lớp con mà electron 
này chiếm. Các mức năng lượng này giống nhau cho
mọi nguyên tử. 
- Tuy nhiên, khi nhìn trên toàn bộ vật liệu, mỗi
nguyên tử còn chịu ảnh hưởng từ các tác ñộng khác
nhau bên ngoài nguyên tử. Do ñó, mức năng lượng
của các electron trong cùng lớp và lớp con có thể
không còn bằng nhau giữa các nguyên tử. 
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
10
Giản ñồ vùng năng lượng của một số vật liệu.
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
11
Nhận xét
- Số electron tự do trong vật liệu phụ thuộc rất nhiều
vào nhiệt ñộ và do ñó ñộ dẫn ñiện của vật liệu cũng
vậy. 
- Nhiệt ñộ càng cao thì năng lượng của các electron 
càng lớn. 
- Vật liệu bán dẫn có hệ số nhiệt ñiện trở âm. 
- Vật liệu dẫn ñiện có hệ số nhiệt ñiện trở dương. 
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
12
1.2.1 LôL trống va8 dòng lôL trống
- Vật liệu bán dẫn tồn tại
một dạng hạt dẫn khác
ngoài electron tự do. 
- Một electron tự do xuất
hiện thì ñồng thời nó cũng
sinh ra một lỗ trống
(hole). 
-Lỗ trống ñược qui ước là
hạt dẫn mang ñiện tích
dương. 
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
13
- Dòng di chuyển có hướng của lô3 trống ñược gọi là
dòng lỗ trống trong bán dẫn.
- Khi lỗ trống di chuyển từ phải sang trái cũng ñồng
nghĩa với việc các electron lớp vỏ ngoài cùng di
chuyển từ trái sang phải. 
- Có thể phân tích dòng ñiện trong bán dẫn thành hai
dòng electron: dòng electron tư do vax dòng electron ở 
lớp vo8 ngoài cùng. 
- Nhưng ñể tiện lợi người ta thường xem như dòng
ñiện trong bán dẫn là do dòng electron và dòng lỗ
trống gây ra. 
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
14
- Ta thường gọi electron tự do và lỗ trống là hạt dẫn
vì chúng có khả năng chuyển ñộng có hướng ñể sinh
ra dòng ñiện. 
- Khi một electron tự do và lỗ trống kết hợp lại với
nhau trong vùng hóa trị, các hạt dẫn bị mất ñi, và ta
gọi quá trình này là quá trình tái hợp hạt dẫn.
- Việc phá vỡ một liên kết hóa trị sẽ tạo ra một
electron tự do và một lỗ trống, do ñó số lượng lỗ
trống sẽ luôn bằng số lượng electron tự do. Bán dẫn
này ñược gọi là bán dẫn thuần hay bán dẫn nội tại
(intrinsic). 
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
15
- Ta có:
ni = pi
ni: mật ñô eletron (electron/cm
3)
pi: mật ñô lô3 trống (lô3 trống/cm
3)
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
16
1.2.2 Dòng trôi
- Khi một hiệu ñiện thế ñược ñặt lên hai ñầu bán
dẫn, ñiện trường sẽ làm cho các electron tự do di
chuyển ngược chiều ñiện trường và các lỗ trống di
chuyển cùng chiều ñiện trường. 
- Cả hai sự di chuyển này gây ra trong bán dẫn một
dòng ñiện có chiều cùng chiều ñiện trường ñược gọi
là dòng trôi (drift current). 
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
17
- Dòng trôi phụ thuộc nhiều vào khả năng di
chuyển của hạt dẫn trong bán dẫn, khả năng di
chuyển ñược ñánh giá bằng ñộ linh ñộng của hạt
dẫn. ðộ linh ñộng này phụ thuộc vào loại hạt dẫn
cũng như loại vật liệu.
µn=0.38 (m2/V.s)
µp=0.18 (m2/V.s)
µn=0.14 (m2/V.s)
µp=0.05 (m2/V.s)
GermaniumSilicon
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
18
- Vận tốc của hạt dẫn trong ñiện trường E:
pp
nn
.Ev
.Ev
µ=
µ=
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
19
- Mật ñộ dòng ñiện J: 
Với: 
J: mật ñộ dòng ñiện (A/m2) ; E cường ñô ñiện trường(V/m)
n, p: mật ñộ electron tự do và lỗ trống, (hạt dẫn/m3)
qn, qp: ñơn vị ñiện tích electron = 1.6 x 10-19 C
µn, µp: ñộ linh ñộng của electron tự do và lỗ trống (m2/Vs)
vn, vp: vận tốc electron tự do và lỗ trống, (m/s)
ppnn
ppnn
pn
vpqvnq
EpqEnq
JJJ
+=
µ+µ=
+=
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
20
Ví du7 1-1
Một hiệu ñiện thế ñược ñặt lên hai ñầu của một
thanh bán dẫn thuần trong hình ve3. 
Giả sử: ni=1.5x1010 electron/cm3; µn= 0.14m2/Vs 
µp=0.05m2/Vs
Tìm:
1. Vận tốc electron tự do và lỗ trống;
2. Mật ñộ dòng electron tự do và lỗ trống;
3. Mật ñộ dòng tổng cộng;
4. Dòng tổng cộng trong thanh bán dẫn.
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
21
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
22
Hướng dẫn
2. Vì vật liệu là thuần nên:
1. Ta có:
Dòng ñiện:
s/m10.Ev
s/m10x8.2.Ev
m/V10.2d/UE
2
pp
2
nn
3
=µ=
=µ=
==
2
ppip
2
nnin
3610310
ii
m/A24.0v.q.pJ
m/A672.0v.q.nJ
)m(/10/10x5.1)cm/(10x5.1np
==
==
=== −
2912024067203 m/A...JJJ. pn =+=+=
4. Tiết diện ngang của thanh là : 
(20.10-3m) (20.10-3m)= 4.10-4 m2.
mA365.0)m10x4).(m/A912.0(S.JI 242 === −
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
23
Một sô, lưu ý
- ðiện trở có thể ñược tính bằng cách dùng công thức: 
- ðiện dẫn, ñơn vị siemens (S), ñược ñịnh nghĩa là
nghịch ñảo của ñiện trở; và ñiện dẫn suất, ñơn vị S/m, 
là nghịch ñảo của ñiện trở suất:
- ðiện dẫn suất của vật liệu bán dẫn có thể ñược tính
theo công thức:
S
l
R ρ=
ρ
=σ
1
ppnn pqnq µ+µ=σ
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
24
Ví du7 1-2
1. Tính ñiện dẫn suất và ñiện trở suất của thanh bán
dẫn trong ví dụ 1-1.
2. Dùng kết quả của câu 1 ñể tìm dòng trong thanh
bán dẫn khi ñiện áp trên hai ñầu của thanh là 12V.
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
25
Hướng dẫn
1. Vì bán dẫn thuần nên:
n = p = ni = pi = 1.5 x 1016 /m3 , qn = qp = 1.6 x 10-19 C
2.
m98.2192
1
m/S10x56.4qpqn 4ppnn
Ω=
σ
=ρ
=µ+µ=σ −
mA365.0
R
U
I
K98.32
S
l
R
==
Ω=ρ=
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
26
1.3.3 Dòng khuếch tán
- Nếu như trong bán dẫn có sự chênh lệch mật ñộ hạt
dẫn thì các hạt dẫn sẽ có khuynh hướng di chuyển từ
nơi có mật ñộ hạt dẫn cao ñến nơi có mật ñộ hạt dẫn
thấp hơn nhằm cân bằng mật ñộ hạt dẫn. 
- Quá trình di chuyển này sinh ra một dòng ñiện bên
trong bán dẫn. Dòng ñiện này ñược gọi là dòng
khuếch tán (diffusion current). 
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
27
- Dòng khuếch tán có tính chất quá ñộ (thời gian tồn
tại ngắn) trừ khi sự chênh lệch mật ñộ ñược duy trì
trong bán dẫn. 
1.3 Bán dẫn loại P vax bán dẫn loại N
- Trong bán dẫn thuần hay còn gọi là bán dẫn nội tại
(intrinsic semiconductor) có mật ñộ electron tự do 
bằng với mật ñộ lỗ trống. 
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
28
- Trong thực tê], người ta sẽ tạo ra vật liệu bán dẫn
trong ñó mật ñộ electron lớn hơn mật ñộ lỗ trống
hoặc vật liệu bán dẫn có mật ñộ lỗ trống lớn hơn mật
ñộ electron tự do. 
- Các vật liệu bán dẫn này ñược gọi là bán dẫn có pha
tạp chất. 
- Bán dẫn mà electron tự do chi phối ñược gọi là bán
dẫn loại N, và ngược lại, bán dẫn trong ñó lỗ trống chi 
phối chủ yếu ñược gọi là bán dẫn loại P.
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
29
Cách thức tạo ra bán dẫn loại N
- Nguyên tử tạp chất lúc này ñược gọi là nguyên tử tạp
chất cho (donor). Các vật liệu ñược sử dụng như tạp
chất cho donor thông thường là antimony, arsenic, 
phosphorus.
- Người ta ñặt vào bên trong bán dẫn thuần một
nguyên tư8 tạp chất có 5 ñiện tư8 ở lớp ngoài cùng. 
- Nó sẽ dùng 4 ñiện tư8 ñê8 tạo liên kết hóa trị thông
thường, vì vậy ñiện tư8 còn lại sẽ có liên kết rất yếu ñối
với hạt nhân nguyên tư8 vax dê3 dàng trơ8 thành ñiện tư8 
tư do.
- Khi ñưa vào một lượng lớn tạp chất vào thix sô] lượng
electron tư do sẽ càng nhiều vax bán dẫn ñược gọi là 
bán dẫn loại N. 
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
30
Cấu trúc tinh thể bán dẫn chứa một nguyên tử donor. 
Hạt nhân của donor ký hiệu là D.
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
31
Cách thức tạo ra bán dẫn loại P
- Nguyên tử tạp chất ñược gọi là tạp chất nhận
(acceptor). 
- Vật liệu thường ñược dùng làm tạp chất trong
trường hợp này là aluminum, boron, gallium, indium.
- Bán dẫn loại P cũng ñược tạo ra bằng cách ñưa vào
bán dẫn thuần một tạp chất có 3 ñiện tư8 ở lớp ngoài
cùng. 
- Vì vậy, trong cấu trúc tinh thê8 bán dẫn xảy ra sư 
thiếu electron vax không ñu8 ñê8 tạo liên kết hóa trị, do 
ño] sẽ xuất hiện lô3 trống bên trong bán dẫn. Càng có 
nhiều tạp chất thix sẽ có nhiều lô3 trống, chính là bán
dẫn loại P. 
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
32
Cấu trúc tinh thể bán dẫn có chứa một nguyên tử acceptor. 
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
33
Nhận xét
- Trong vật liệu bán dẫn loại N, mặc dù số lượng
electron tự do nhiều hơn hẳn so với lỗ trống nhưng
lỗ trống vẫn tồn tại trong bán dẫn. 
- Lượng tạp chất donor càng lớn, mật ñộ electron tự
do càng cao và càng chiếm ưu thế so với lượng lỗ
trống. 
- Do ñó, trong bán dẫn loại N, electron tự do ñược
gọi là hạt dẫn ña số (hoặc hạt dẫn chủ yếu), lỗ trống
ñược gọi là hạt dẫn thiểu số (hoặc hạt dẫn thứ yếu).
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
34
- Một mối quan hệ quan trọng giữa mật ñộ electron 
và mật ñộ lỗ trống trong hầu hết các bán dẫn trong
thực tế là:
Với: n: mật ñô electron
p: mật ñô lô3 trống
ni: mật ñô electron trong bán dẫn thuần.
2
inp n=
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
35
Ví du7 1-3
Một thanh silicon có mật ñộ electron trong bán dẫn
thuần là 1.4x1016 electron/m3 bị kích thích bởi các
nguyên tử tạp chất cho ñến khi mật ñộ lỗ trống là
8.5x1021 lỗ trống/m3. ðộ linh ñộng của electron và lỗ
trống là µn=0.14m2/Vs và µp=0.05m2/Vs.
1. Tìm mật ñộ electron trong bán dẫn ñã pha tạp
chất.
2. Bán dẫn là loại N hay loại P?
3. Tìm ñộ dẫn ñiện của bán dẫn pha tạp chất.
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
36
Hướng dẫn
2. Vì p > n nên vật liệu là loại P. 
1.
3.
m/S68
pqnq ppnn
=
µ+µ=σ
( ) 310
21
2162
i m/electron10x3.2
10x5.8
10x4.1
p
n
n ===
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
37
1.4 Chuyển tiếp PN
Bán dẫn loại P Bán dẫn loại N
AAA
AAA
AAA
DDD
DDD
DDD
h h h
h h h
h h h
e e e
e e e
e e e
- Do sự chênh lệch về mật ñộ hạt dẫn ⇒ dòng khuếch
tán xuất hiện. 
- Việc tập trung ñiện tích trái dấu ở hai bên chuyển tiếp
làm xuất hiện một ñiện trường ñược gọi là ñiện trường
tiếp xúc. 
-
-
-
-
-
+
+
+
+
+
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
38
- Ở trạng thái cân bằng, dòng khuếch tán bằng với
dòng trôi.
- Nói cách khác, dòng tổng ñi qua tiếp xúc PN lúc này
bằng không.
- ðiện trường này gây ra
một dòng ñiện trôi cùng
chiều với nó, ngược chiều
với dòng khuếch tán còn
gọi là dòng ngược.
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
39
- Hiệu ñiện thế tồn tại ở hai bên chuyển tiếp ñược gọi là
hiệu ñiện thế hàng rào (barrier). 
-Với:
k: hằng sô] Boltzmann = 1.38 x 10-23 J/K
T: nhiệt ñô tuyệt ñối K
q: ñơn vị ñiện tích = 1.6 x 10-19 C
NA: nồng ñô tạp chất aceptor trong bán dẫn loại P
ND: nồng ñô tạp chất donor trong bán dẫn loại N
ni: mật ñô hạt dẫn trong bán dẫn thuần.






== γ 2
i
DA
0 n
NN
ln
q
kT
VV
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
40
- ðể thể hiện sự phụ thuộc của hiệu ñiện thế vào
nhiệt ñộ, người ta ñưa ra khái niệm ñiện thế nhiệt:
q
kT
vT =






==⇒ γ 2
i
DA
T0 n
NN
lnVVV
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
41
Ví du7 1-4
Một chuyển tiếp PN ñược tạo nên từ bán dẫn
loại P có 1022 acceptor/m3 và bán dẫn loại N 
có 1.2 x 1021 donor/m3. Tìm ñiện thế nhiệt và
ñiện thế hàng rào tại 25°C. Cho ni = 1.5 x 10 
16 electron/m3.
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
42
Hướng dẫn
Áp dụng:
với: T = 25 + 273 = 298°K
k = 1.38 x 10-23
q = 1.6 x 10 -19C
VT = 25.7 mV
V635.0
n
N.N
ln.VV 2
i
DA
T0 =





=
ðiện thê] hàng rào:
q
kT
VT =
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
43
1.5 Phân cực chuyển tiếp PN
- Chuyển tiếp PN có thể ñược phân cực bằng cách
dùng một nguồn ñiện áp ñặt lên hai ñầu của chuyển
tiếp.
Nguồn áp phân cực thuận chuyển tiếp PN.
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
44
- Khi chuyển tiếp PN ñược phân cực thuận:
+ ðiện thế hàng rào giảm xuống→ vùng nghèo
hẹp.
+ ðiện trơ8 nho8 → dòng ñiện lớn vax tăng nhanh
theo ñiện áp.
- Ngược lại khi chuyển tiếp PN ñược phân cực
ngược.
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
45
Biểu thức dòng ñiện qua chuyển tiếp PN (biểu thức
diode)
Trong ño]:
I : dòng qua chuyển tiếp (A)
V: ñiện áp phân cực (V).
IS (I0): dòng ngược bảo hòa (A)
η: hê sô] phát (là hàm của V, phu thuộc vào vật
liệu; 1≤η≤2)
VT: ñiện thê] nhiệt (V)





 −= η 1eII TV
v
s
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
46
V
Quan hệ dòng – áp trong chuyển tiếp PN 
dưới phân cực thuận và phân cực ngược. 
ðặc tuyến Volt-Ampe
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
47
1.6 ðánh thủng chuyển tiếp PN
Có 2 nguyên nhân gây ra ñánh thủng: nhiệt vax ñiện.
- ðánh thủng vêx ñiện ñược phân làm 2 loại: ñánh
thủng thác luL (avalanching) vax ñánh thủng xuyên hầm
(tunnel)
- ðánh thủng vêx nhiệt xảy ra do sư tích lũy nhiệt
trong vùng nghèo hạt dẫn.
(Dòng IS tăng gấp ñôi khi nhiệt ñô7 tăng 10°C)
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
48
- ðánh thủng thác luL xảy ra trong các chuyển tiếp P-N 
có bêx dày lớn, ñiện trường trong vùng nghèo có trị sô] 
kha] lớn. ðiện trường này gia tốc cho các hạt dẫn, gây
ra hiện tượng ion hóa va chạm làm sản sinh những
ñôi ñiện tử-lô3 trống. Các hạt dẫn vừa sinh ra này lại
tiếp tục ñược gia tốc vax ion hóa các nguyên tư8 khác
làm sô] lượng hạt dẫn tăng cao, do ño] dòng ñiện sẽ 
tăng vọt.
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
49
- ðánh thủng xuyên hầm xảy ra ở những vùng nghèo
tương ñối hẹp, tức là chuyển tiếp của những bán dẫn 
có nồng ñô Na, Nd rất lớn. ðiện trường trong vùng
nghèo rất lớn, có kha8 năng gây ra hiệu ứng “xuyên
hầm”, tức là ñiện tư8 trong vùng hóa trị của bán dẫn P 
có kha8 năng chui qua hàng rào thê] ñê8 chạy sang vùng
dẫn của bán dẫn N, làm cho dòng ñiện tăng vọt.
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
50
- Biên ñộ của dòng ngược khi V xấp xỉ VBR
(breakdown voltage) có thể ñược tính bằng biểu thức
sau:
Với n là hằng số
ñược xác ñịnh từ thực nghiệm.
n
BR
S
V
V
1
I
I






−
=
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
51
1.6 ðánh thủng chuyển tiếp PN
Quan hệ của diode cho thấy
sự gia tăng ñột ngột của
dòng khi áp gần ñến ñiện áp
ñánh thủng.
Sự gia tăng của nhiệt
ñộ làm cho ñặc tuyến
dịch sang trái.
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
52
Ví du7 1-5
Một diode silicon có dòng bão hòa là 0.1 pA ở 20°C . 
Tìm dòng ñiện qua nó khi ñược phân cực thuận ở
0,55V. Tìm dòng trong diode khi nhiệt ñộ tăng lên
ñến 100 °C.
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
53
Hướng dẫn
Ở T = 20°C⇒ VT = 0.02527V
V > 0.5V ⇒ η = 1 ⇒ I = 0.283 mA
Ở T = 100°C⇒ VT = 0.03217V
Khi nhiệt ñộ thay ñổi từ 20°C ñến 100°C, dòng ñược
nhân ñôi 8 lần, do ñó gia tăng 256 lần: 
mA681.0)1e(10x256I 03217.0/55.013 =−= −
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
54
Câu hỏi củng cô] bài
1. Chất bán dẫn là gix?
2. Các loại dòng ñiện ñược hình thành trong bán dẫn vax bản
chất của chúng? Các công thức liên quan cần nhơ].
3. Khái niệm vêx bán dẫn thuần, bán dẫn loại P vax N. Chuyển
tiếp P-N, tính chất, ñặc tuyến Vôn-Ampe vax các cách phân
cực của chuyển tiếp P-N. Nguyên nhân ñánh thủng chuyển
tiếp P-N.
4. Biểu thức dòng ñiện qua chuyển tiếp P-N (biểu thức của
diode). Hiệu ñiện thê] hàng rào, ñiện thê] nhiệt, ñiện thê] ñánh
thủng vax các công thức tính.