Bán dẫn loại P là gì? Tìm hiểu định nghĩa và ứng dụng

Điốt nối P-N được tạo thành từ hai phần nằm liền kề nhau của hai vật liệu bán dẫn loại P và loại N. Các vật liệu này là chất bán dẫn như Si (Silicon) hoặc Ge (Germanium), bao gồm tạp chất nguyên tử. Ở đây, loại chất bán dẫn có thể được xác định bằng loại tạp chất có trong đó. Quy trình thêm tạp chất vào vật liệu bán dẫn được gọi là pha tạp. Vì vậy, chất bán dẫn bao gồm tạp chất được gọi là chất bán dẫn pha tạp. Bài viết này thảo luận về tổng quan về chất bán dẫn loại P và cách hoạt động của nó.

Chất bán dẫn loại P là gì?

Chất bán dẫn loại P được tạo ra thông qua việc pha tạp vật liệu bán dẫn tinh khiết như Silic, Germanium với một lượng nhỏ tạp chất là các nguyên tử có hóa trị III như Bo, Indium, Gali, Nhôm…

Bằng cách thay đổi lượng tạp chất được thêm vào, các đặc tính ban đầu của vật liệu bán dẫn cũng bị thay đổi. Trong chất bán dẫn loại P, số lượng lỗ trống thường nhiều hơn so với electron. Các tạp chất hóa trị III như Boron/Gallium là 02 vật liệu phổ biến nhất thường được pha tạp vào vật liệu bán dẫn Si. Do đó, các ví dụ về chất bán dẫn loại P thường không phải Gali là Boron

Chất Bán Dẫn Pha Tạp Loại P

Quá trình thêm tạp chất vào chất bán dẫn loại P để thay đổi tính chất của chúng được gọi là pha tạp chất bán dẫn loại P. Nhìn chung, vật liệu được sử dụng để pha tạp cho các nguyên tố hóa trị III và hóa trị V là Si và Ge.

Vì vậy, chất bán dẫn P này có thể được hình thành bằng cách pha tạp một chất bán dẫn nội tại bằng tạp chất hóa trị ba. Bạn dẫn loại P biểu thị cho điện tích “+”, do đó các lỗ trống trong chất bán dẫn cao hơn so với số electron

Nguyên lý hình thành chất bán dẫn loại P

Vật liệu bán dẫn Si là nguyên tố hóa học có hóa trị IV và cấu trúc tinh thể chung bao gồm 4 liên kết cộng hóa trị từ 4 electron ngoài cùng. Trong Si, các nguyên tố nhóm III và V là những chất pha tạp phổ biến nhất. Các nguyên tố nhóm III bao gồm 3 electron ngoài cùng hoạt động như chất nhận khi được sử dụng để pha tạp Si.

Khi nguyên tử nhận hóa học thay đổi, thì một lỗ electron có thể được tạo ra. Đây là một loại chất mang điện tích chịu trách nhiệm tạo ra dòng điện bên trong vật liệu bán dẫn.

Các hạt mang điện trong chất bán dẫn P mang điện tích dương và di chuyển từ nguyên tử này sang nguyên tử khác bên trong vật liệu bán dẫn. Các nguyên tố hóa trị ba được thêm vào chất bán dẫn nội tại sẽ tạo ra các lỗ electron dương bên trong cấu trúc.

Ví dụ: tinh thể a-Si được pha tạp với các nguyên tố nhóm III như Bo sẽ tạo ra chất bán dẫn loại P nhưng tinh thể được pha tạp với nguyên tố nhóm V như phốt-pho sẽ tạo ra chất bán dẫn loại N. Tổng số lỗ trống có thể bằng số vị trí cho (p ≈ NA). Các hạt mang điện đa số của chất bán dẫn này là lỗ trống (+) trong khi các hạt mang điện thiểu số là electron (-).

Vùng năng lượng trong chất bán dẫn loại P

Vùng dải năng lượng của chất bán dẫn loại P được hiển thị bên dưới. Số lượng lỗ trống trong liên kết cộng hóa trị có thể được hình thành trong tinh thể bằng cách thêm tạp chất hóa trị III. Một lượng nhỏ electron cũng sẽ có thể truyền được trong dòng năng lượng

Chúng được tạo ra một khi năng lượng nhiệt ở nhiệt độ phòng được truyền vào tinh thể Ge để tạo thành các cặp electron-lỗ trống. Tuy nhiên, các hạt mang điện tích nhiều hơn các electron trong dải dẫn do phần lớn các lỗ trống so với electron. Vì vậy, vật liệu này được gọi là chất bán dẫn loại P, trong đó ‘P’ biểu thị vật liệu tích điện “+”

Hướng truyền dẫn năng lượng qua chất bán dẫn loại P

Trong chất bán dẫn này, số lượng lỗ trống có thể được hình thành thông qua tạp chất hóa trị III. Hiệu điện thế được đưa ra cho chất bán dẫn được hiển thị bên dưới.

Phần lớn các hạt mang điện tích có sẵn trong dải hóa trị di chuyển theo hướng của cực (-). Khi dòng điện tạo qua các lỗ trống chạy qua tinh thể, thì loại dẫn điện này được gọi là loại P hoặc dẫn điện (+). Trong loại độ dẫn điện này, các electron bên ngoài có thể chảy từ một cộng hóa trị này sang các cộng hóa trị khác.

Độ dẫn điện của bán dẫn loại P gần như kém hơn so với chất bán dẫn loại N. Các electron dẫn điện trong dải dẫn điện của chất bán dẫn loại N có tính biến thiên cao hơn khi so sánh với các lỗ trống trong dải dẫn điện của chất bán dẫn loại P. Độ linh động của lỗ trống kém hơn khi chúng liên kết nhiều hơn với hạt nhân. Sự hình thành lỗ trống-electron có thể được thực hiện ngay cả ở nhiệt độ phòng. Các electron này sẽ có sẵn với số lượng nhỏ và mang ít dòng điện hơn bên trong các chất bán dẫn này.

Câu hỏi thường gặp

1). Ví dụ về chất bán dẫn loại P là gì?
-> Là vật liệu bán dẫn có pha thêm tạp chất Gali hoặc Bo

2). Các hạt mang điện tích chủ yếu trong loại P là gì?
-> Lỗ trống (+) là vật mang điện tích chủ yếu

3). Làm thế nào để tạo ra chất pha tạp loại P?
-> Chất bán dẫn này có thể được hình thành thông qua quá trình pha tạp Si tinh khiết bằng cách sử dụng các tạp chất hóa trị ba như Gali, Bo, v.v.

4). Có những loại chất bán dẫn ngoại lai nào?
-> Có 02 loại bán dẫn: loại N và loại P

Như vậy, Kỹ Thuật Đo giới thiệu cho các bạn thông tin cơ bản về chất bản dẫn loại P, chất bán dẫn này được sử dụng để sản xuất nhiều linh kiện điện tử khác nhau như diode, laser như heterojunction và homojunction, pin mặt trời, BJT, MOSFET và đèn LED.

Sự kết hợp của chất bán dẫn loại P và loại N được gọi là diode và nó được sử dụng như một bộ chỉnh lưu