CHẤT BÁN DẪN LÀ GÌ?
Những vật có khả năng dẫn điện mạnh như các kim loại đồng, bạc nhôm, sắt gọi là vật dẫn điện còn nhựa, thuỷ tinh, cao su, đồ sứ dường như không dẫn điện và được gọi là vật không dẫn điện. Còn có một loại vật chất mà khả năng dẫn điện của nó nằm ở giữa vật dẫn điện và không dẫn điện, được gọi là thể bán dẫn.
Khả năng dẫn điện của chất bán dẫn sẽ thay đổi cùng với sự thay đổi của các nhân tố vật lý. Dưới nhiệt độ cực thấp, chất bán dẫn nguyên chất sẽ không dẫn điện như các vật cách điện. Tuy nhiên ở nhiệt độ cao hoặc khi có ánh sáng chiếu xạ hoặc sau khi thêm vào những tạo chất nhất định thì khả năng dẫn điện của chất bán dẫn sẽ tăng mạnh, có thể gần bằng với tính năng của chất dẫn điện kim loại. Con người đã lợi dụng tính chất này của chất bán dẫn để chế tạo ra các máy móc chất bán đẫn và tập trung lại thành mạch điện, rồi vận dụng vào các nơi trong kỹ thuật điện tử. Silic (Si) và Gecmani là hai nguyên tố chất bán dẫn được ứng dụng rộng rãi nhất hiện nay.
Tại sao khả năng dẫn điện của vật dẫn điện, chất bán dẫn và chất không dẫn điện lại khác biệt lớn như vậy? Đó là do sự khác nhau về kết cấu vật chất của chúng. Chúng ta biết rằng, các phân tử vật chất đo các nguyên tử cấu tạo thành, các hạt điện trong các nguyên tử vận động quanh hạt nhân nguyên tử, bất luận là vật dẫn điện, chất bán dẫn hay vật không dẫn điện thì bên trong đều có lượng lớn các hạt điện. Trong kim loại, các hạt điện chịu sức hút rất yếu của hạt nhân nguyên tử, có lượng lớn các hạt điện có thể vận động tự do, cho nên các hạt điện trong kim loại được gọi là các hạt điện tự do. Mỗi khi tăng thêm điện trường, các hạt điện tự do trong kim loại cùng chịu sự chỉ huy của điện trường và vận động theo một hướng và thế là hình thành nên dòng điện. Nhưng trong vật cách điện, các hạt mang điện tích âm sẽ bị các hạt nhân nguyên tử mang điện tích dương hút lại và không thể tuỳ tiện tách ra, giống như rơi vào trong ''cạm bẫy''. Nếu các hạt điện chịu sự trói buộc rất mạnh của các hạt nhân nguyên tử, nó sẽ sâu như ''hố bẫy'' các hạt điện không thể thoát thân và biến thành các hạt điện tự do và cũng không thể hình thành nên dòng điện.
Trường hợp chất bán dẫn rơi vào giữa hai trường hợp trên. Khi nhiệt độ thấp, các hạt điện chịu sự khống chế của hạt nhân nguyên tử không thể dẫn điện, nhưng sự trói buộc mà nó phải chịu lại yếu hơn một chút so với các hạt điện trong vật cách điện. Cùng với sự tăng lên của nhiệt độ, các hạt điện vận động mạnh hơn, một phần hạt điện sẽ thoát ra khỏi sự trói buộc, từ đó thay đổi khả năng dẫn điện của chất bán dẫn.
Thêm các tạp chất là một thủ đoạn quan trọng nhất để tăng cường khả năng dẫn điện của chất bán dẫn, chỉ cần thêm vào 1/1.000.000 tạp chất là có thể tăng khả năng dẫn điện của chất bán dẫn lên hơn 1 triệu lần. Nguyên tử Silic có bốn electron hoá trị, nếu thêm vào bên trong lượng nhỏ tạp chất phốtpho và Acsen vì phất pho và Acsen đều có 5 electron nên vị trí mà nó thay thế một nguyên tử Silic sẽ có thể nhiều hơn một electron. Electron này có thể tham gia dẫn điện, chất bán dẫn có lẫn tạp chất này gọi là chất bán dẫn hình n. Nếu chất bán dẫn có lẫn tạp chất là borum hoặc inđium thì chỉ có ba electron hóa trị dương này tham gia vào quá trình dẫn điện. Loại chất bán dẫn có lẫn tạp chất này gọi là chất bán dẫn hình chữ p. Chất bán dẫn hình chữ n và p tiếp xúc với nhau hình thành kết cấu pn, sử dụng kết cấu pn có thể tạo thành các linh kiện chất bán dẫn như điện trở, ống hai cực, ống ba cực, sử dụng những linh kiện chất bán đẫn này lại có thể cấu tạo thành các loại mạch điện. Có thể thấy rằng, nguyên liệu chất bán dẫn có vị trí rất quan trọng trong kỹ thuật điện tử.
