1. Diode được chế tạo bằng cách ghép đôi vật liệu bán dẫn loại n với vật liệu bán dẫn loại p. • Hình thành lớp tiếp giáp pn.
2. Có 3 vùng năng lượng: Vùng hóa trị (Valance band); Vùng dẫn (Conduction band); Vùng cấm
2.1. Vùng hóa trị: Có mức năng lượng thấp nhất, các electron liên kết mạnh với nguyên tử -> không linh độ
2.2. Vùng dẫn: Có mức năng lượng cao nhất, các electron trong vùng này liên kết yếu với nguyên tử -> có thể chuyển động tự do
2.3. Vùng cấm: Nằm giữa vùng dẫn và vùng hóa trị, không tồn tại mức năng lượng nào, độ rộng vùng cấm quyết định tính chất dẫn điện của chất rắn
3. Khái niệm về vật liệu bán dẫn
3.1. Nguyên tử cô lập: Các electron phân bố trên những mức năng lượng gián đoạn
3.2. Trong chất rắn, khi các nguyên tử tiến lại gần nhau, các mức năng lượng này bị phủ lên nhau, hình thành nên các vùng năng lượng
3.2.1. Đối với chất bán dẫn thuần, n = ni = p.
3.3. Dòng điện trong chất bán dẫn
3.3.1. Dòng dịch chuyển của các electron trong vùng dẫn
3.4. Chất bán dẫn thuần
3.4.1. Mật độ electron trên một đơn vị thể tích = mật độ lỗ trống trên một đơn vị thể tích
3.4.1.1. Dòng dịch chuyển của các lỗ trống (điện tích dương) trong vùng hóa trị: Do sự dịch chuyển và lấp đầy của các electron
3.4.2. Ở chất bán dẫn thuần, các mật độ này là nhỏ -> khả năng dẫn điện kém
3.5. Mật độ hạt mang điện
3.5.1. Mật độ hạt mang điện (instrinsic carrier) trong chất bán dẫn là một hàm của nhiệt độ và tính chất của vật liệu bán dẫn
3.6. Mật độ electron – lỗ trống
3.6.1. Lỗ trống được tạo ra khi một liên kết hóa trị bị phá vỡ
3.6.2. Mật độ lỗ trống/đơn vị diện tích ký hiệu là p
3.6.3. Tích của mật độ lỗ trống và mật độ electron: pn = ni2.
3.6.4. Biểu thức trên chi đúng khi vật liệu bán dẫn ở trạng thái cân bằng nhiệt (trong trường hợp không được kích thích bởi điện trường ngoài)
3.7. Bán dẫn pha tạp chất
3.7.1. Pha tạp chất nhóm III vào Si
3.7.2. Mật độ điện tích trong chất bán dẫn pha tạp chất
3.7.2.1. Nếu n > p, thì gọi là chất bán dẫn loại n. Nếu p > n, thì gọi là chất bán dẫn loại p.
3.7.2.2. Hạt mang điện với mật độ lớn nhất gọi là hạt mang điện đa số, ngược lại gọi là hạt mang điện thiểu số
3.7.2.3. ND = mật độ tạp chất cho atoms/cm3 NA = mật độ tạp chất nhận atoms/cm
3.7.2.4. Phương trình cân bằng điện tích q(ND + p - NA - n) = 0
3.7.2.5. Lỗ trống “di chuyển” khi được “lấp đầy” bởi một electron từ một liên kết hóa trị bị phá vỡ bên cạnh (dòng lỗ trống).
4. Tiếp giáp pn
4.1. Miền suy yếu (depletion region)
4.1.1. Dòng điện khuếch tán (Diffusion current), ID
4.1.1.1. Do sự chênh lệch về mật độ hạt mang điện trong các miền (miền n và miền p) nên sẽ hình thành nên dòng điện khuếch tán ID (diffusion current)
4.2. Dòng điện trôi (drift current), IS
4.3. Phân cực ngược (reverse bias)
4.4. Phân cực thuận (forward bias)
4.5. Đặc tính vôn-ampe của tiếp giáp pn
5. Diode
5.1. Là phần tử bán dẫn cơ bản, cấu tạo từ một lớp tiếp giáp pn
5.2. Diode lý tưởng
5.2.1. Ứng dụng diode lý tưởng
5.2.1.1. Mạch chỉnh lưu
5.2.1.2. Cổng logic
5.2.2. Đặc tính vôn-ampe của diode
5.2.2.1. Phân cực thuận, v > 0
5.2.2.2. Phân cực ngược, v < 0
5.2.2.3. Vùng đánh thủng, v < - VZK