Giáo trình Vật liệu điện. Điện tử (Phần 1)

UÛY BAN NHAÂN DAÂN TP. HOÀ CHÍ MINH 
TRÖÔØNG CAO ÑAÚNG GIAO THOÂNG VAÄN TAÛI 
KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ 
 
GIÁO TRÌNH 
 VẬT LIỆU ĐIỆN – ĐIỆN TỬ 
 Biên soạn : ThS. PHẠM HỮU TẤN 
 KS. PHẠM VĂN QUANG 
TP.HCM, NĂM 2014 
LÔØI NOÙI ÑAÀU 
Nhaèm muïc ñích phuïc vuï cho vieäc giaûng daïy vaø laøm taøi lieäu 
tham khaûo cho caùc moân chuyeân ngaønh Điện – Điện tử trong Trường 
Cao Đẳng Giao Thông Vận Tải TP.HCM. Cuoán saùch Thöïc taäp maùy 
ñieän ra ñôøi laøm giaùo trình ñeå giaûng daïy cho hoïc sinh ñang hoïc heä Cao 
ñaúng chuyeân ngaønh ñieän vaø caùc ngaønh lieân quan. 
Noäi dung cuoán saùch trình “ Thöïc taäp maùy ñieän” trình baøy chi tieát 
caùc vaán ñeà döïa theo chöông trình khung cuûa Boä Giáo Dục và Đào Tạo 
vaø keát hôïp vôùi kieán thöùc nhaèm naâng cao chaát löôïng ñaøo taïo, ñaùp öùng 
vôùi söï phaùt trieån coâng ngheä hieän ñaïi. 
 Trong quaù trình bieân soaïn, giaùo trình seõ coøn moät soá haïn cheá vaø 
sai soùt. Mong nhaän ñöôïc söï ñoùng goùp yù kieán ñeå hoaøn thieän hôn. Moïi 
söï ñoùng goùp xin göûi veà: Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử ,Trường Cao 
Đẳng Giao Thông Vận Tải 
 Taùc giaû 
MỤC LỤC 
 Trang 
Chöông 1 : TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU ĐIỆN (3 TIẾT). 
 1.1. Khái niệm về vật liệu học. 1 
1.2. Cấu tạo vật liệu. 1 
 1.3. Một số khái niệm, định nghĩa về vật liệu kỹ thuật điện. 5 
 1.4. Phân loại vật liệu điện-điện tử . 5 
Chöông 2 : VẬT LIỆU DẪN ĐIỆN (15 TIẾT). 
 2.1. Quá trình vật lý của vật liệu dẫn điện. 11 
 2.2. Tính chất chung của vật liệu dẫn điện. 17 
 2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến tính dẫn điện của vật liệu dẫn điện. 27 
 2.4. Phân loại vật liệu dẫn điện. 28 
 2.5. Kim loại dẫn điện. 29 
 2.6. Hợp kim dẫn điện. 35 
 2.7. Vật liệu có tính dẫn điện cao. 43 
 2.8. Kim loại và hợp kim siêu dẫn. 48 
Chöông 3 : VẬT LIỆU BÁN DẪN (9 TIẾT). 
 3.1. Quá trình vật lý của chất bán dẫn. 59 
 3.2. Các tính chất của chất bán dẫn. 65 
 3.3. Tính dẫn điện của chất bán dẫn. 67 
 3.4. Phân loại vật liệu bán dẫn. 72 
 3.5. Ứng dụng vật liệu bán dẫn trong ngành điện. 
Chöông 4 : VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN (24 TIẾT). 
 4.1. Quá trình vật lý của chất cách điện. 84 
 4.2. Tính chất của chất cách điện. 100 
 4.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến tính cách điện. 107 
 4.4. Phân loại vật liệu cách điện 110 
 4.5. Vật liệu cách điện ở thể rắn. 111 
 4.6. Vật liệu cách điện ở thể lỏng. 119 
 4.7. Vật liệu cách điện ở thể khí. 122 
 4.8. Ứng dụng cách điện cho đường dây tải điện trên không. 124 
Chöông 5 : VẬT LIỆU TỪ (9 TIẾT). 
 5.1. Các khái niệm cơ bản về vật liệu từ. 139 
 5.2. Các tính chất của vật liệu từ. 141 
 5.3. Phân loại vật liệu từ. 146 
 5.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến từ tính của sắt từ 146 
 5.5. Vật liệu từ cứng. 147 
 5.6. Vật liệu từ mềm. 149 
Trường CĐ GTVT TP. HCM Giáo trình Vật liệu điện-điện tử 
Khoa KT Điện- Điện tử Trang 1 
CHƯƠNG 1 
TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU ĐIỆN 
1.1. Khái niệm về vật liệu học 
1.1.1. Nguyên liệu 
Nguyên liệu là những sản phẩm được lấy từ nông nghiệp hoặc từ công nghiệp 
khai thác từ trong thiên nhiên mà chưa qua chế biến 
1.1.2. Vật liệu 
Vật liệu (tiếng Anh: Materials) là chất hoặc hợp chất được được con người 
dùng để làm ra những sản phẩm khác. Vật liệu là đầu vào trong một quá trình sản xuất 
hoặc chế tạo. Trong công nghiệp, vật liệu là những sản phẩm chưa hoàn thiện và 
thường được dùng để làm ra các sản phẩm cao cấp hơn. Hay nói cách khác, vật liệu là 
nguyên liệu đã qua chế biến để trở thành vật tư cho từng ngành được chế biến thành 
phẩm 
 Ví dụ: 
 Lõi thép máy biến áp. 
 Dây dẫn điện. 
 Gạch đá 
1.1.3. Nhiên liệu 
 Nhiên liệu là vật liệu được lọc từ nguyên liệu dầu mỏ. 
1.1.4. Vật liệu kĩ thuật điện 
 Vật liệu kĩ thuật điện hay còn gọi đơn giản là vật liệu điện: được dùng để chế 
tạo và sửa chữa thiết bị điện từ những sản phẩm đã qua chế biến từ nguyên liệu. 
Ví dụ: 
 Lá thép kĩ thuật điện. 
 Dây quấn động cơ. 
 Giấy cách điện 
Trong ngành điện người ta sử dụng nhiều loại vật liệu điện như: vật liệu dẫn 
điện, vật liệu bán dẫn, vật liệu cách điện, vật liệu dẫn từ Mỗi loại vật liệu có tính 
chất và đặc tính khác nhau cũng như có các yếu tố ảnh hưởng khác nhau nên được 
ứng dụng trong những trường hợp khác nhau trong ngành điện. 
1.2. Cấu tạo vật liệu 
Để thấy được bản chất dẫn điện và cách điện của vật liệu, chúng ta cần có khái 
niệm về cấu tạo vật liệu cũng như sự hình thành các phần tử mang điện trong vật liệu. 
Trường CĐ GTVT TP. HCM Giáo trình Vật liệu điện-điện tử 
Khoa KT Điện- Điện tử Trang 2 
1.2.1. Cấu tạo nguyên tử 
Mọi vật liệu (vật chất) được cấu tạo từ nguyên tử và phân tử. Nguyên tử là phần 
tử cơ bản của vật chất. Theo mô hình nguyên tử của Bor, nguyên tử được cấu tạo bởi 
hạt nhân mang điện tích âm chuyển động xung quanh hạt nhân theo quỷ đạo nhất định. 
Hạt nhân nguyên tử được tạo nên từ các hạt prôton và nơtron: nơtron là các hạt 
không mang điện tích, còn prôton có điện tích dương với số lượng bằng Z.q. 
Z: số lượng điện tử của nguyên tử đồng thời cũng là số thứ t ... t lượng nóng chảy J/mol 3,04.103 46,3.103 
Trƣờng CĐ GTVT TP. HCM Giáo trình Vật liệu điện-điện tử 
Khoa KT Điện- Điện tử Trang 74 
Hệ số sức căng bề mặt (ở nhiệt độ 
nóng chảy) 
Din/cm 600 720 
Điện trở suất riêng ở 200C Ωcm 68 200000 
Nồng độ riêng các hạt dẫn cơ bản cm-3 2,5.1013 1010 
Bề rộng vùng cấm eV 0,72 1,12 
Độ linh động của điện tử Cm2/V.s 3960 1400 
Độ linh động của lỗ trống // 1900 500 
Công thoát điện tử eV 4,8 4,3 
Thế iôn hoá sơ cấp V 8,1 8,14 
Hằng số điện môi - 16 12,5 
Sức nhiệt động đối với phiến ở 1000C mV 33,9 41,6 
BẢNG 3.3: TÍNH CHẤT VẬT LIỆU BÁN DẪN 
Điện dẫn suất của giécmani phụ thuộc vào nhiệt độ ứng với các loại tạp chất asen 
khác nhau. Ngoài ra khi nồng độ tạp chất lớn thì sẽ có bán thoái hoá. Sự phụ thuộc của 
quang điện dẫn vào bước sóng của Ge, quang điện dẫn lớn nhất đạt được ở bước sóng 
1,3 –1,5 in trong vùng tia hồng ngoại, khi bước sóng lớn năng lượng lượng tử không đủ 
để kích thích quang điện dẫn và Ge cho dải sóng điện từ này đi qua hoàn toàn. 
Ge được dùng để sản xuất chỉnh lưu dòng điện xoay chiều với các công suất khác 
nhau, các loại tranzito mặt và điểm. Ge còn dùng để chế ra bộ cảm biến sức điện động 
Holl và các hiệu ứng từ điện để đo cường độ từ trường, dòng điện, công suất, nhân đôi 
đại lượng trong các dụng cụ tính toán kỹ thuật. 
Trƣờng CĐ GTVT TP. HCM Giáo trình Vật liệu điện-điện tử 
Khoa KT Điện- Điện tử Trang 75 
Do các tính chất quang của Ge cho phép dùng nó làm tranzito quang, điện trở 
quang, thấu kính quang mạnh (đối với tia hồng ngoại), các bộ lọc quang học, điều biến 
ánh sáng và sóng vô tuyến ngắn 
Khoảng nhiệt độ làm việc của các dụng cụ Ge từ –600C đến + 700C. Khi nhiệt độ 
tăng dần giới hạn trên thì dòng điện thuậnchiều trong điốt tang lên 2 lần, dòng điện 
ngược chiều tăng 3 lần. Khi làm lạnh đến –600C được dòng điện thuận chiều 70 – 75%. 
Dụng cụ Ge cần được bảo vệ chống ẩm của không khí. 
3.5.2. Silic 
Silíc thường được điều chế bằng cách khử têtraclorua silic bằng hơi kẽm (SiCl4 là 
chất lỏng bay hơi mạnh) ở nhiệt độ 10000C trong môi trường kín. Quá trình gia công 
tiếp theo silic giống như Ge, nhưng gặp nhiều khó khăn hơn vì nhiệt độ nóng chảy của 
Si cao hơn nhiều Ge gần với nhiệt độ hoá mềm của thuỷ tinh thạch anh. Ngoài ra, Si gây 
phản ứng với các bon. 
Điện dẫn của Si cũng như Ge phụ thuộc rất nhiều vào tạp chất trong nó. 
Silic được dùng để sản xuất dụng cụ bán dẫn tương tự như Ge: điốt, triốt, tế bào 
quang có lớp chắn, cảm biến hiệu ứng Hollgiới hạn nhiệt độ làm việc của các dụng cụ 
đo dùng Si là 120 – 2000C hoặc cao hơn nhiều so với Ge. 
3.5.3. Selen 
Selen là nguyên tố ở nhóm VI trong bảng tuần hoàn Menđêlêép được điều chế 
trong các nhà máy sản xuất axít sunfuric khi làm sạch đồng bằng điện phân. Selen có 
các dạng khác nhau: vô định, tinh thể, màu sắc khác nhau 
Selen có màu xám, cấu tạo tinh thể 6 cạnh, có tính chất như bảng. Điện trở suất 
của selen dao động trong phạm vi rất rộng, nó phụ thuộc vào loại nồng độ tạp chất, nhiệt 
độ và độ chiếu sáng. 
Tính chất Đơn vị đo Trị số Ghi chú 
Khối lượng riêng g/cm3 4,8 Ở 200C 
Trƣờng CĐ GTVT TP. HCM Giáo trình Vật liệu điện-điện tử 
Khoa KT Điện- Điện tử Trang 76 
Độ cứng - 2 Theo thang đo 
khoán vật 
Nhiệt độ nóng chảy 0C 217-220 
Hệ số nhiệt độ dãn nở dài 1/độ 50.10-6 Trongkhoảng 
từ 20 – 1000C 
Nhiệt dung riêng J/g.độ 0,33 Trongkhoảng 
từ 15 – 2170C 
Nhiệt dẫn riêng W/cm.độ 0,004 
Nhiệt nóng chảy J/g 64,2 
Nhiệt bay hơi // 881 
Nhiệt độ sôi 0C 680-690 Theo các số 
liệu nghiên 
cứu khác nhau 
Hệ số sức căng bề mặt Din/cm 105,3 Ở2200C 
Điện trở suất Ω.cm 102-1013 Phụ thuộc vào 
dạng tạp chất 
Hệ số nhiệt điện trở suất 1/độ -0,003-
0,03 
Ở200C 
Bề rộng vùng cấm eV 1,7-1,9 
Độ linh hoạt lỗ trống Cm2/v.giây 0,2 
Độ linh hoạt điện tử // 5.10-3 
Trƣờng CĐ GTVT TP. HCM Giáo trình Vật liệu điện-điện tử 
Khoa KT Điện- Điện tử Trang 77 
Nồng độ lỗ trống cm-3 3.1014 
Thế iôn hoá sơ cấp V 9,75 
BẢNG 3.4: TÍNH CHẤT SELEN 
Nồng độ các tạp chất halôgen (clo, brôm, iốt) nhỏ hoan 5.10-4% tính theo trọng 
lượng thì làm giảm điện trở suất của selen, nhưng nếu tiếp tục tăng thì điện trở suất sẽ 
tăng. Các tạp chất telua, thuỷ ngân và một loạt kim loại khác làm tăng điện trở selen. 
Selen được dùng để sản xuất chỉnh lưu các loại và tế bào quang điện có lớp chắn. 
3.5.4. Các hợp chất hoá học bán dẫn và các vật liệu dẫn suất cùng gốc 
Hợp chất bán dẫn có thể có các tính chất điện, vật lí rất khác nhau và trong nhiều 
trường hợp nó có những tính chất hơn hẳn bán dẫn thuần. Sau đây một số chất được sử 
dụng nhiều trong kỹ thuật điện. 
3.5.4.1. Cácbít silic 
Đây là hợp chất silic và cacbon, theo công thức SiCx (x gần bằng 1). Cácbít Silíc 
có thành phần: 70,045%Si và 29,955%C. Trong thiên nhiên vật liệu này rất ít gặp và có 
số lượng hạn chế. 
Cácbít silíc kỹ thuật được sản xuất trong các lò điện khử điôxít silíc (cát thạch 
anh) bằng các bon. 
Màu sắc của tinh thể phụ thuộc vào nguyên liệu ban đầu và quá trình công nghệ. 
Màu và điện dẫn của tinh thể SiC phụ thuộc vào các tạp chất và số lượng nguyên tử thừa 
Si hay C so với thành phần hợp thức. 
Cácbít silíc dùng để chế tạo: các tấm điện trở phi tuyến của chống sét van để bảo 
vệ đường dây tải điện và các thiết bị điện, sản xuất các biến trở, kỹ thuật máy tính, dụng 
cụ trong xây dựng điện, các lò điện nhiệt độ cao, các bộ phận trong đèn đốt inhitron 
3.5.4.2. Một số hợp chất bán dẫn khác 
Trƣờng CĐ GTVT TP. HCM Giáo trình Vật liệu điện-điện tử 
Khoa KT Điện- Điện tử Trang 78 
Có một số hợp chất có triển vọng, bởi vì nó cho phép lựa chọn rộng rãi các tham 
số của vật liệu ban đầu (bề rộng vùng cấm, độ linh hoạt hạt điện dẫn) để chế tạo ra 
các dụng cụ bán dẫn. 
 Galiasenua 
Đây là hợp chất có vùng cấm lớn hơn Ge và Si. Độ linh hoạt điện tử cao hơn Ge 
và Si, độ linh hoạt lỗ trống xấp xỉ như Si. 
Galiasenua có thể dùng để chế tạo tế bào quang điện có hiệu suất khoảng 7%, liều 
lượng kế tia rơnghen, điốt đường hầm, laze bán dẫn. Dụng cụ bán dẫn gali asenua có 
khả năng làm việc đến nhiệt độ 4500C. 
 Antimonua Inđi 
Được thu bằng cách nấu chảy theo tỉ lượng inđi và antimoan tinh khiết cao. Vật 
liệu thu được phải làm sạch theo phương pháp phân vùng chảy, đơn tinh thể thu được 
bằng cách kéo. 
Antimonua Inđi dùng để chế tạo tế bào quang điện có độ nhạy cao, dựa trên 
nguyên tắc sử dụng các hạt khác nhau của hiệu ứng quang, chế tạo cảm biến suất điện 
động Holl và các bộ lọc quang học. Ngoài ra InSb dùng làm máy phát nhiệt điện, máy 
làm lạnh. 
 Các sunfua 
Chì sunfua (PbS), bismút sunfua (Bi2S3) và cađmi sunfua (CdS) được dùng để sản 
xuất điện trở quang. Chì sunfua gặp nhiều trong thiên nhiên ở dạng vật liệu galenit và có 
thể điều chế được bằng một số phương pháp nhân tạo, PbS thường có biến thể vô định 
hình và tinh thể. 
Các điện trở dùng để đếm sản phẩm trong các dây chuyền sản xuất, kiểm tra độ 
cao của các vật lỏng. Cũng như chế tạo các điện trở quang mắc trực tiếp vào chiếu sáng 
dòng điện xoay chiều hay một chiều 
Các oxít 
Trƣờng CĐ GTVT TP. HCM Giáo trình Vật liệu điện-điện tử 
Khoa KT Điện- Điện tử Trang 79 
Đồng ôxít (Cu2O) có màu đỏ thẫm chỉ có thể là bán dẫn loại p, có hình dạng lập 
phương. Điện dẫn của đồng ôxít phụ thuộc nhiều vào tạp chất các loại, nhiệt luyện và 
nhiệt độ. 
Những dụng cụ bán dẫn đầu tiên là những chỉnh lưu bán dẫn và tế bào quang điện 
được điều chế từ những tấm đồng bị ôxi hoá với bề mặt phủ một loáp ôxít đồng. Để chế 
tạo, lấy miếng đồng bằng đồng đỏ đặc biệt tinh khiết đem đặt vào trong lò có môi trường 
oxy hoá với nhiệt độ 1020 – 10400C trong khoảng 5 giờ. Sau đó đưa vào lò thứ hai nhiệt 
độ 6000C và giữ trong khoảng 10 giờ. Khi đưa ra khỏi lò thì làm nguội phiến đồng đó 
bằng cách nhúng vào nước. Sau khi nhiệt luyện tấm đồng được phủ hai lớp ôxit bên 
trong màu đỏ thẫm (Cu2O) và bên ngoài màu xám tối (CuO) có điện dẫn nhỏ được khử 
bằng cách tẩy, còn mặt sau thì mài cho đến đồng gốc bên trong. 
Ngoài ra còn có các oxit bán dẫn khác như: kẽm oxit (ZnO), sắt oxit (Fe3O4) và 
MgOCr2O3. 
Các vật liệu có thành phần phức tạp khác 
Trong kỹ thuật chúng được chế tạo các phần tử nhiệt của các máy phát nhiệt điện 
và các thiết bị làm lạnh. Các vật liệu này có hợp kim Bi –Sb – Zn dùng làm nhánh hệ số 
dương của các phần tử nhiệt, dung môi rắn 0,25,PbS.0,5PbSe.0,25Pb.Te; 
0,3PbS.0,7PbSe dùng để chế tạo nhánh hệ số âm của phần tử nhiệt. 
3.5.5. Điốt phát quang (LED) 
Điốt phát quang (LED) là một tiếp giáp p-n làm việc với điện áp phân cực thuận, 
electron được phun vào phía p và lỗ trống vào phía n. Những hạt thiểu số này 
tái hợp với những hạt đa số ở trong vùng trống. Ở vật liệu bán dẫn trực tiếp, quá 
trình tái hợp là quá trình tái hợp có bức xạ. Còn ở vật liệu bán dẫn gián tiếp thì 
hiệu suất phát quang rất thấp, năng lượng giải phóng chủ yếu là nhiệt năng. 
Vật liệu bán dẫn trực tiếp là GaAs. Ngoài ra, còn có những vật liệu khác: GaxAl1- 
xAs; In0,53; Ga0,47As; In0,52Al0,48As; InGaAsP; GaAsP. Những vật liệu có 
năng lượng vùng cấm lớn là ZnSe, ZnS, SiC, AlInGaP và GaN. 
Cần chú ý rằng các hợp kim như GaAlAs và GaAsP trở thành vật liệu gián tiếp 
với một số tỉ lệ thành phần . 
Dưới đây là phần tóm tắt của các vật liệu dùng để chế tạo LED: 
Trƣờng CĐ GTVT TP. HCM Giáo trình Vật liệu điện-điện tử 
Khoa KT Điện- Điện tử Trang 80 
Tên vật liệu Nhận xét 
In1-xGaxAsyP1-y; x = 0,47y để có mạng tinh 
thể phù hợp mạng tinh thể của InP. 
Wg = 1,35 – 0,72y + 0,12y
2
, eV 
*Có mạng tinh thể phù hợp với InP 
*Có dải năng lượng bức xạ rộng, có 
thể đạt từ ∼0,8eV đến 1,35eV. 
*Công nghệ vật liệu hoàn toàn tiên 
tiến có thể ứng dụng trong viễn 
thông. 
GaxAl1-xAs 
Wg = 1,43 + 1,25x, eV 
x ≤ 0,35 
*Có mạng tinh thể phù hợp với 
GaAs 
*Công nghệ vật liệu hoàn toàn tiên 
tiến, có thể ứng dụng vào mạng 
thông tin công sở, xí nghiệp. 
GaAs1-xPx *Vật liệu này trở thành vật liệu gián 
tiếp với x = 0,45 
*Với tạp chất là n, LED vẫn làm 
việc được mặc dầu vật liệu có tính 
chất gián tiếp, phát ra ánh sáng màu 
xanh lá cây (λ=0,55μm) 
*Có thể chế tạo nhiều vật liệu khác 
nhau như: GaAs0,6P0,4 cho ánh 
sáng màu đỏ; GaAs0,35P0,65: N 
cho ánh sáng màu cam; 
GaAs0,15P0,85: N cho ánh sáng màu 
vàng. 
SiC, GaN, ZnSe, AlZnGaP có năng lượng 
vùng cấm lớn, có thể phát ra áng sáng xanh và 
tím, cực tím. 
*Vật liệu quan trọng để phát ra ánh 
sáng màu xanh (ở những linh kiện 
hiển thị, bộ nhớ) 
ông nghệ vật liệu chưa hoàn
thiện, nhưng đang trên đà tiến bộ
nhanh. 
BẢNG 3.5: TÍNH CHẤT ĐIỐT PHÁT QUANG 
3.5.6. Vật liệu hấp thụ quang 
Khi chiếu ánh sáng lên chất bán dẫn mà năng lượng ánh sáng lớn hơnnăng lượng 
vùng cấm, thì điện tích trong vật liệu sẽ được gia tăng, tức l electron vùng hoá trị 
chuyển động lên vùng dẫn, từ đó điện dẫn suất tăng lên. Điển hình là Ìpin mặt trời 
Pin mặt trời: 
Pin mặt trời là điốt p-n chuyển đổi quang năng thành điện năng. Pin mặt trời làm 
việc không có nguồn điện cung cấp, điện áp và dòng điện của pin do ánh sáng tạo ra. 
Đường kính của pin thường khoảng 150 mm, như vậy pin có bề mặt lớn để nhận 
ánh sáng. Lớp n rất mỏng, chỉ bằng 0,25μm. Tiếp xúc ở mặt trên làm bằng vàng 
hoặc nhôm, có dạng tiếp xúc ngón. Ở trên tiếp xúc có phủ một lớp ngăn phản chiếu 
ánh sáng. 
Trƣờng CĐ GTVT TP. HCM Giáo trình Vật liệu điện-điện tử 
Khoa KT Điện- Điện tử Trang 81 
Hình 3.11: Cấu tạo của một pin mặt trời 
+ Front metal contacts: lớp tiếp xúc trên bằng kim loại, 
+ Antireflection coating: lớp phủ chất không phản xạ, 
+ n-type crystal: bán dẫn loại n, 
 + p-type crystal: bán dẫn loại p, 
+ rear metal contal: lớp tiếp xúc dưới bằng kim loại, 
+ electron- hole pairs formed: những dạng cặp electron - lỗ trống, 
+ holes drift to p – region: lỗ trống trôi dạt về miền p, 
+ electron drift to n – region: electron trôi dạt về miền n, 
 + current flows in external circuit: dòng điện chạy trong mạch ngoài) 
Vật liệu của tiếp giáp p-n là Si, Ge, Ga-As, CdS. 
Trong số vật liệu trên, thì GaAs cho hiệu suất lớn nhất, như mô tả trên đồ thị trên 
hình 2.21. Pin mặt trời làm bằng GaAs có hiệu suất bằng 28% trong khi đó Si cho 
hiệu suất 25% và Ge thì chỉ cho 10%. Nhưng Ga-As đắt tiền hơn rất nhiều và không 
làm thành tấm mỏng có diện tích lớn được, vì vậy Si được sử dụng nhiều hơn, mà 
pin mặt trời bằng GaAs chỉ được sử dụng trong trường hợp dùng làm pin hội tụ, để 
tập trung năng lượng. 
Trƣờng CĐ GTVT TP. HCM Giáo trình Vật liệu điện-điện tử 
Khoa KT Điện- Điện tử Trang 82 
Hình 3.12: Hiệu suất lớn nhất của pin mặt trời làm bằng Si, Ge, GaAs, CdS 
Trong thực tế, hiệu suất của pin mặt trời làm bằng Si nằm trong khoảng 10%-25%. 
Một Pin mặt trời bằng Si có diện tích 200 mm2 có thể có hiệu suất bằng 15% cho 
công suất 10 mW với điện áp 0,6 V dưới ánh sáng mặt trời ban trưa. Nhưng nếu 
dùng nhiều pin, mỗi pin có đường kính 50 mm, ghép nối tiếp và song song thành 
một bộ pin cho được công suất đến 1 kW với điện áp 28V. 
Như vậy, để pin mặt trời có hiệu suất lớn, thì pin phải có bề mặt A hấp thụ ánh sáng 
lớn, mặt khác phải được chế tạo bằng vật liệu mà tuổi thọ của điện tích phải lớn, sự tái 
hợp của điện tích tương đối nhỏ.Vật liệu bán dẫn gián tiếp như Si có tỉ lệ tái hợp của 
điện tích nhỏ 
CÂU HỎI ÔN TẬP 
Câu 3.1. Trình bày cấu tạo, đặc điểm chất bán dẫn tinh khiết, tạp chất?. 
Câu 3.2. So sánh điện trở suất của chất bán dẫn so với chất dẫn điện và chất cách điện?. 
Câu 3.3. Trình bày tính dẫn điện của chất bán dẫn?. 
Câu 3.4. Trình bày tiếp giáp P-N?. 
Câu 3.5. Trình bày đặc điểm, ứng dụng Giécmani (Ge)?. 
Trƣờng CĐ GTVT TP. HCM Giáo trình Vật liệu điện-điện tử 
Khoa KT Điện- Điện tử Trang 83 
Câu 3.6. . Trình bày đặc điểm, ứng dụng Silic (Si))?. 
Câu hỏi trắc nghiệm lựa chọn 
Đọc kỹ các câu hỏi, chọn ý trả lời đúng nhất và tô đen vào ô thích hợp ở cột bên. 
TT Nội dung câu hỏi a b c d 
3.7. Chọn câu đúng khi nói về bán dẫn tinh khiết 
a. Dẫn điện tốt là nhờ vào có tạp chất. 
b. Ở nhiệt độ thấp dẫn điện tốt hơn ở nhiệt độ cao. 
c. Hạt tải điện là các electron. 
d. Ở nhiệt độ cao dẫn điện tốt 
□? □? □? □? 
3.8. Chọn câu sai khi nói về bán dẫn loại n. 
a. Được pha vào loại tạp chất có hóa trị nhỏ hơn. 
b. Trong chất bán dẫn loại n vẫn còn tồn tại một sô ít lỗ trống. 
c. Hạt tải điện chủ yếu là các electron dẫn. 
d. Khi có điện trường, các electron dẫn chuyển động ngược chiều 
điện trường 
□? □? □? □? 
3.9. Chọn câu đúng khi nói về bán dẫn loại p. 
a. Hạt tải điện chủ yếu là electron dẫn và lỗ trống. 
b. Dưới tác dụng của điện trường các lỗ trống dịch chuyển ngược 
chiều điện trường. 
c. Có điện trở suất không phụ thuộc vào nhiệt độ. 
d. Hạt tải điện chủ yếu là lỗ trống.3 
□? □? □? □? 
3.10. Khi nói về chất bán dẫn điều nào sau đây là sai. 
a. Điện trở suất của một số bán dẫn giảm đáng kể khi nó được 
chiếu sáng. 
b. Bán dẫn tinh khiết có hệ số nhiệt điện trở dương 
c. Bán dẫn loại axepto có hạt tải điện chủ yếu là lỗ trống. 
d. Bán dẫn loại n có hạt tải điện chủ yếu là electron dẫn.