Nếu như bạn chưa biết hay còn đang thắc mắc chất bán dẫn là loại vật liệu như thế nào? Bài viết này dành cho bạn, chất bán dẫn đã trở thành một yếu tố quan trọng không thể thiếu trong lĩnh vực công nghệ, điện tử và khoa học. Trong bài viết này, FPT Jetking sẽ giúp bạn hiểu được chất bán dẫn là gì? Các tính chất và có ảnh hưởng gì đến các quá trình thiết kế Chip.
Chất bán dẫn là gì?
Chất bán dẫn (Semiconductor) là những vật liệu có độ dẫn điện ở mức trung gian giữa chất dẫn điện và chất cách điện, một số chất phổ biến như Silic (Si) và Germanium (Ge). Đặc điểm chính của chúng là điện trở suất có thể thay đổi phụ thuộc vào các yếu tố như: áp suất, nhiệt độ và sự pha tạp với các chất khác. Chúng thường được sử dụng trong các linh kiện điện tử như Transistor, Diode và mạch tích hợp.
Các loại chất bán dẫn
Chất bán dẫn tinh khuyết:
Chất bán dẫn tinh khiết (chất bán dẫn thuần) là chất bán dẫn không có tạp chất, thành phần chủ yếu là Silic (Si) và Germanium (Ge). Mỗi nguyên tử của nguyên tố nhóm IV có 4 electron ở lớp ngoài cùng liên kết các nguyên tử Si khác bằng liên kết cộng hóa trị tạo thành chất bán dẫn trung hòa về điện trở với điều kiện phải ở nhiệt độ thấp.
- Hệ số điện trở có giá trị âm.
- Dỗ dẫn điện tỷ lệ thuận với nhiệt độ.
- Điện trở xuất cao khi ở nhiệt độ thấp và giảm nhanh khi tăng nhiệt độ.
Chất bán dẫn pha tạp chất:
Đây là chất bán dẫn có chứa các chất khác như: các nguyên tố, các chất làm tăng hoặc giảm độ dẫn điện. Các tạp chất thêm có thể thêm vào các chất bán dẫn tinh khuyết bằng cách sử dụng kỹ thuật pha tạp nhiệt hoặc pha hóa học.
Chất bán dẫn loại P (Chất bán dẫn dương Positive): có tạp chất là các nguyên tố thuộc nhóm III, xảy ra khi các chất như boron chỉ có 3 electron trong lớp hóa trị và một lỗ trống sẽ được tạo thành khi một điện tử từ nguyên tử khác liên kết với bốn nguyên tử Si theo liên kết cộng hóa trị. Lỗ trống này mang điện tích dương (+) nên được gọi là chất bán dẫn loại P.
Chất bán dẫn loại N (Chất bán dẫn Negative): có tạp chất là các nguyên tố thuộc nhóm V, xảy ra khi một nguyên tố có 5 electron trong lớp vỏ hóa trị như Photpho được thêo vào cấu trúc tinh thể của Si, mỗi nguyên tử sẽ liên kết với 4 electron của Si lân cận. Từ đó electron thứ 5 bị bỏ lại và trở thành điện tử tự do. Chúng được tạo ra như thế này mang điện tích âm (-) và được gọi là chất bán dẫn loại N.
Tính chất của chất bán dẫn
- Hành vi ở nhiệt độ cực thấp: Chất bán dẫn hoạt động như chất cách điện ở nhiệt độ gần bằng Zero Kelvin, vì không đủ năng lượng để tạo ra hạt tải điện.
- Tính có thể sửa đổi: Việc pha tạp chất giúp tạo ra các thiết bị bán dẫn với các đặc tính điện phù hợp cho ứng dụng trong chuyển đổi năng lượng, chuyển mạch và khuếch đại.
- Ít tổn thất điện năng: So với chất cách điện, chất bánd dẫn có ít tổn thất điện năng hơn, nhờ vào khả năng dẫn điện có thể điều chỉnh.
- Kích thước và trọng lượng: Thường có kích thước nhỏ hơn và trọng lượng nhẹ hơn so với nhiều loại vật liệu khác, giúp thiết kế các thiết bị điện tử gọn nhẹ.
- Điện trở suất: Điện trở suất của chất bán dẫn cao hơn chất dẫn điện nhưng thấp hơn chất cách điện, vì thế chúng hoạt động hiệu quả trong các ứng dụng điện tử.
- Tương quan giữa nhiệt độ và điện trở: Khi nhiệt độ tăng, điện trở của chất bán dẫn giảm do số lượng hạt tải điện tăng lên và ngược lại.
Ứng dụng của chất bán dẫn trong cuộc sống.
Trong sản xuất linh kiện điện tử
- Diode: Dùng để chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành một chiều, có trong bộ nguồn máy tính.
- Transistor: Khuếch đại tín hiệu và chuyển mạch, xuất hiện trong điện thoại và máy tính.
- Mạch tích hợp: Tích hợp nhiều linh kiện vào một chip nhỏ, sử dụng trong vi xử lý máy tính.
Trong thiết bị điện tử
- Tivi: Các linh kiện bán dẫn giúp hiển thị hình ảnh và âm thanh.
- Điện thoại: Chip xử lý tín hiệu, thực hiện các thao tác như cuộc gọi và truy cập internet.
- Máy tính: Vi xử lý và bộ nhớ đều được làm từ chất bán dẫn.
Trong công nghệ quang học
- Laser: Dùng trong các thiết bị đọc đĩa CD, máy in laser.
- Điốt phát quang (LED): Chiếu sáng trong tivi, đèn LED.
- Tế bào quang điện: Chuyển đổi ánh sáng thành điện, dùng trong pin mặt trời.
Trong công nghệ năng lượng
- Pin mặt trời: Chất bán dẫn hấp thụ ánh sáng và chuyển thành điện năng.
- Pin nhiên liệu: Sử dụng bán dẫn để tạo ra điện từ các phản ứng hóa học.
Trong lĩnh vực y tế
- Thiết bị chuẩn đoán: Chất bán dẫn giúp xử lý hình ảnh trong máy chụp X-quang.
- Thiết bị cảm biến: Sử dụng trong máy đo nhịp tim và huyết áp. Trong lĩnh vực giao thông
- Hệ thống định vị GPS: Sử dụng chip bán dẫn để xử lý tín hiệu từ vệ tinh.
- Ô tô thông minh: Bán dẫn điều khiển các hệ thống tự lái và cảm biến.\
Thông tin đào tạo FPT Jetking
Chương trình đào tạo ngành thiết kế vi mạch bán dẫn tại FPT Jetking diễn ra trong vòng 2 năm. Tại đây các sinh viên được phổ cập kiến thức chuyên sâu về lĩnh vực. Ngoài ra chương trình đào tạo FPT Jetking thường xuyên cho sinh viên trải nghiệm thực tế ứng với ngành nghề và công việc, cuối những kỳ học sinh viên hoàn thành đồ án môn học để nắm chắc kiến thức và công việc. Ngay sau khi hoàn thành mỗi kỳ học sinh viên được cấp chứng chỉ tương ứng và có thể đi làm ngay.
- Địa chỉ: Số 391A Nam Kỳ Khởi Nghĩa, Phường Võ Thị Sáu, Quận 3, TPHCM.
- Hotline: 0911789450
- Website: https://jetking.fpt.edu.vn/
- Thông tin đào tạo: https://jetking.fpt.edu.vn/nganh-thiet-ke-vi-mach-ban-dan/
Với sự phát triển không ngừng của ngành thiết kế vi mạch, đây là thời điểm lý tưởng để bạn bắt đầu hành trình sự nghiệp của mình. Theo dõi FPT Jetking để cập nhật nhiều thông tin kiến thức hữu ích!