4. pita energi edit print.docx
Post on 17-Feb-2018
242 Views
Preview:
TRANSCRIPT
7/23/2019 4. pita energi edit print.docx
http://slidepdf.com/reader/full/4-pita-energi-edit-printdocx 1/30
BAB IV
PITA ENERGI DAN SEMIKONDUKTOR
A. Pengertian Pita Energi
Pita energi adalah kumpulan garis pada tingkat energi yang sama akan
saling berimpit dan membentuk pita. Tingkat- tingkat energi pada kristal
digambarkan dengan cara yang sama dengan atom tunggal. Interaksi antara
atom pada kristal hanya terjadi pada elektron bagian luar sehingga tingkat enrgi
elektron pada orbit bagian dalam tidak berubah. Pada orbit bagian luar terdapat
elektron yang sangat banyak dengan tingkat- tingkat energi yang berimpit satu
sama lain.
Berdasarkan asas Pauli, dalam suatu tingkat energi tidak boleh terdapatlebih dari satuelektron pada keadaan yang sama , maka apabila ada elektron
yang berada pada keadaan yang sama akan terjadi pergeseran tingkat energi
sehingga tidak pernah ada garis – garis energi yang bertindihan
4.1a 4.1b
ambar 1a. Tingkat-tingkat energi pada atom tunggal , 1b. Tingkat –
tingkat energi pada kristal
B. Jenis-Jenis Pita Energi
a. Pita !alensi
"dalah pita energi teratas yang terisi penuh oleh electron
b. Pita konduksi
"dalah pita energi di atas pita !alensi yang terisi sebagian atau tidak terisi
oleh elektron.
C. Pita Energi pada Knd!"tr# Is$atr dan Se%i"nd!"tr
Fisika Zat Padat Kelompok 6 Page 51
7/23/2019 4. pita energi edit print.docx
http://slidepdf.com/reader/full/4-pita-energi-edit-printdocx 2/30
#etiap $at padat mengandung elektron. %al yang penting untuk daya
hantar listrik adalah respon elektron jika di tempatkan pada medan listrik.
&apat terlihat bah'a elektron pada kristal menyusun pita energi (gambar 4.1)
yang dipisahkan oleh daerah dalam energi dimana orbital elektron itu berada
yang disebut celah energi atau celah pita, dan hasil interaksi gelombang
elektron konduksi dengan inti ion dari kristal.
ambar 4.*. #kema pita energi untuk isolator, logam, dan
semikonduktor.
Pita yang diarsirberarti terisi elektron.
P.+ Pita +alensi pita energi yang terisi oleh elektron !alensiP. Pita onduksi pita energi diatas pita !alensi, yang akan terisi
elektron konduksi
.g celah energi energi yang diperlukan elektron untuk loncat ke pita
konduksi
ristal berkelakuan sebagai isolator jika pita energi terisi penuh atau
kosong oleh elektron, sehingga tidak ada elektron yang berpindah akibat
adanya medan listrik. ristal berkelakuan sebagai logam jika satu atau
lebih pita terisi sebagian oleh elektron, pita energinya terisi antara (1/-
0/) oleh elektron. ristal berkelakuan sebagai semikonduktor atau
semilogam jika satu atau dua pita terisi sedikit penuh atau sedikit kosong.
&. Knd!"tr
Pada umumnya, konduktor memiliki struktur pita energi seperti
pada logam natrium. arena pita konduksi hanya terisi sebagian,
maka elektron– elektron pada pita konduksi dapat bergerak bebas.
Fisika Zat Padat Kelompok 6 Page 52
7/23/2019 4. pita energi edit print.docx
http://slidepdf.com/reader/full/4-pita-energi-edit-printdocx 3/30
Pada saat ujung –ujung konduktor dihubungkan dengan sumber
tegangan listrik, akan terjadi aliran muatan (aliran elektron pada pita
konduksi) sesuai dengan arah medan listriknya.
2ontoh 3
Pada umumnya, antara pita !alensi dan pita konduksi terdapat suatu
celah yang disebut celah energi. Tiap pita energi mampu
menampung 3 *(*$ 1) N elektron.
ambar 4.5. Pita energi natrium
'. Is$atr
Isolator memilki struktur pita energi seperti pada gambar. pita
konduksi tidak terisi oleh elektron , sedangkan celah energi antara
pita !alensi dan pita konduksi cukup besar (sekitar 6 e+) sehingga
tidak ada elektron yang bergerak bebas . 7leh karena itu, apabila
bahan isolator dihubungkan dengan sumber tegangan listrik , tidak
akan terjadi aliran muatan
ambar 4.4. Pita energi isolator
(. Se%i"nd!"tr
#truktur pita energi pada semikonduktur hampir sama dengan
struktur pita energi pada isolator. "kan tetapi celah energi antara pita
!alensi dan pita konduksi pada isolator relati8 kecil , yaitu sekitar 1,1
e+. Pada suhu rendah, semikonduktur akan berperilaku seperti
isolator, sedangkan pada suhu tinggi elektron yang berada pada pita
!alensi akan memperoleh energi kinetik yang mampu untuk
memindahkan elektron ke pita konduksi sehingga pada pita konduksi
terdapat elektron yang dapat bergerak bebas.
Fisika Zat Padat Kelompok 6 Page 53
7/23/2019 4. pita energi edit print.docx
http://slidepdf.com/reader/full/4-pita-energi-edit-printdocx 4/30
&engan konsep pita tenaga ini maka dapat diterangkan
mengapa suatu $at mempunyai perbedaan daya hantar
listrik. Perbedaan daya hantar listrik disebabkan oleh perbedaan
lebar pita terlarang (energy gap). &iagram pita energi untuk material
semikonduktor mirip dengan material isolator akan tetapi berbeda
pada lebar celah energi-nya. 2elah energi pada semikonduktor
hanya sekitar 1 e+. ermanium dan silikon adalah material
semikonduktor. on8igurasi atom e 9"r:5d 1/4 s*4 p* dan #i 9;e:
5 s* 5 p*< kedua macam atom ini memiliki 4 elektron di tingkat
energi terluarnya. Tumpang-tindih pita energi di tingkat energi
terluar akan membuat pita energi terisi penuh = elektron.
arena celah energi sempit maka jika temperatur naik, sebagian
elektron di pita !alensi naik ke pita konduksi dengan meninggalkan
tempat kosong (hole) di pita !alensi. eadaan ini digambarkan pada
b.4.6. Baik elektron yang telah berada di pita konduksi maupun
hole di pita !alensi akan bertindak sebagai pemba'a muatan untuk
terjadinya arus listrik. ondukti!itas listrik naik dengan cepat dengannaiknya temperatur. Pada temperature kamar, sejumlah electron
terstimulasi thermis dan mampu naik ke pita konduksi dan
meninggalkan hole (tempat lo'ong) di pita !alensi
ambar 4.6. ambar pita energi semikonduktor pada suhu rendah
ambar 4.>. ambar pita energi semikoduktor pada suhu tinggi
D. Asa$ M!$a Ce$a) Energi
a. ?odel elektron Bebas
Fisika Zat Padat Kelompok 6 Page 54
7/23/2019 4. pita energi edit print.docx
http://slidepdf.com/reader/full/4-pita-energi-edit-printdocx 5/30
&iketahui bah'a persamaan distribusi energi model elektron bebas adalah3
*
**
**
* * * *
**
**
**
**
/
dimana nilai
*
*
( ) ( )*
dimana 3
( ) ( )*
( )*
*
*
ikr
ikr ikr
ikr ikr
ikr ikr
ikr ikr
ikr ikr
v
H E e
P E m
E m
e E em
e ike
i k e k e
jadi
e E em
k e E em
k E m
E k m
ψ ψ ψ
ψ ψ
ψ ψ
−
−
=
= =
=−
∇ =
−∇ =
∇ =
∇ = = −
− ∇ =
−− =
=
=
h
h
h
h
h
h
(4.1)
@ungsi gelombang elektron bebas
φk (r )=exp (ik . r ); ..........................................(4.*)
Teori elektron bebas memiliki kegagalan dalam menjelaskan
perbedaan antara konduktor, semikonduktor dan isolator. 7leh karena itu,
agar kita dapat memahami perbedaan tersebut, kita menggunakan teori
yang mirip dengan teori elektron bebas tetapi sedikit dimodi8ikasi, yaitu
model elektron hampir bebas.
Fisika Zat Padat Kelompok 6 Page 55ambar 4.A kur!a a. nergi sebagai 8ungsi !ektor gelombang k menurut
model elektron bebas.
7/23/2019 4. pita energi edit print.docx
http://slidepdf.com/reader/full/4-pita-energi-edit-printdocx 6/30
b. ?odel lektron %ampir Bebas
?enurut teori elektron hampir bebas, energi potensial dianggap tidak sama
dengan nol. nergi elektron tidak lagi bersi8at kontinu untuk semua nilai k ,
melainkan bersi8at diskontinu pada saat nilaik n
aπ =
. #ehingga menurut
teori ini, kur!a sebagai 8ungsi k adalah seperti ditunjukkan pada ambar 4.
Gambar 4.8. Energi sebagai fungsi vektor gelombang k menurut model
elektron hampir bebas
@ungsi gelombang dengank
aπ = ±
merupakan gelombang berjalan
adalahi x
aeπ
ataui x
aeπ
dari elektron bebas tetapi nilai k 8ungsi gelombang itu
dibuat sama oleh bagian gelombang yang menjalar ke kanan dan ke kiri.
etika kondisi re8leksi Braggk
aπ = ±
dipenuhi sebagai !ektor gelombang,
sebuah gelombang yang menjalar ke kanan adalah re8leksi Bragg untuk
gelombang yang menjalar ke kiri. ?asing-masing re8leksi Bragg akan
mengembalikan secara langsung dari penjalaran gelombang berjalan. #ebuah
gelombang yang penjalaran gelombangnya tidak ke kanan atau tidak ke kiri
disebut gelombang berdiri.
Fisika Zat Padat Kelompok 6 Page 56
ambar 4.A kur!a b. Kurva energi (E sebagai fungsi vektor gelombang (k dalam
sebuah kristal monoatomik satu dimensi dengan konstanta kristal sebesar a.
!elah energi E g
"ang ditunjukkan terjadi pada k # $ π %a. !elah energi lainn"aditemukan pada $ nπ %a& untuk nilai integral dari n.
7/23/2019 4. pita energi edit print.docx
http://slidepdf.com/reader/full/4-pita-energi-edit-printdocx 7/30
elombang berdiri tidak tergantung pada 'aktu. ita bisa mendapatkan
dua bentuk gelombang berdiri yang berbeda dari dua gelombang berjalan
i xa
e
π ±
ditulis3
* *
* * *
* * *
*
/
dengan menggunakan di8rasi bragg yaitu( )
dimana - adalah !ektor gelombang, maka 3
*
untuk 1 dimensi berhimpit dengan , sehingga 3
* * cos/ *
*
1
*
*
1
*
;il
v
k G k
k kG G k
k G
kG kG kG
k kG G k
k G
kG G
k G
≠
+ =
+ + =
= =
+ + =
= ±
= −
= ±
*ai
1 *
*
G na
k na
k n a
π
π
π
= ÷
= ± ÷
= ±
@ungsi gelombang di titik k Ca merupakan 8ungsi gelombang hasil
inter8erensi antara gelombang yang berjalan ke kanan dan ke kiri. %al ini
dapat terjadi jika syarat di8raksi Bragg terpenuhi oleh 8ungsi gelombang k.
%asilnya, 8ungsi gelombang di titik k Ca merupakan gelombang berdiri.
@ungsi gelombang berdiri tersebut terdiri atas dua macam, yaitu 8ungsi
gelombang yang saling menguatkan dan 8ungsi gelombang yang saling
melemahkan. #ecara matematik, kedua 8ungsi gelombang berdiri tersebut
dapat dibentuk dari 8ungsi gelombang yang berjalan ke kanan dan ke kiri,
yaitu sebagai berikut3
Fisika Zat Padat Kelompok 6 Page 57
7/23/2019 4. pita energi edit print.docx
http://slidepdf.com/reader/full/4-pita-energi-edit-printdocx 8/30
( )
cos sin
cos sin . cos sin *cos
( )
cos sin
cos sin . cos sin * sin
i x i xa a
i xa
i x a
i x i xa a
i xa
i xa
e e
x xe i
a a
x x x x xe i ia a a a a
e e
x xe i
a a
x x x x xe i i i
a a a a a
π π
π
π
π π
π
π
ψ
π π
π π π π π
ψ
π π
π π π π π
−
−
+ = +
= +
= + − = ÷ ÷
− = −
= +
= + − = ÷ ÷
( )( ) *cos
i x i xa a xe e
a
π π π ψ
−+ = + =
.............................(4.5)
( )( ) * cosi x i x
a a xe e ia
π π π ψ
−− = − =
............................(4.4)
elombang berdiri disimbolkan () atau (–) berdasarkan perubahan tanda
ketika (–D) disubstitusikan ke (D). edua gelombang berdiri dibentuk oleh
bagian yang sama antara kiri dan kanan dari sebuah gelombang berjalan.
edua 8ungsi gelombang ψ () dan ψ (-) yang dituliskan pada persamaan
(4.5) dan (4.4) menumpukkan elektron di dua tempat yang berbeda, dan
karena itu, kedua kelompok elektron itu memiliki nilai energi potensial yang
berbeda. Inilah asal mula adanya celah energi. %al ini dapat dijelaskan lebih
lanjut dengan memperhatikan gambar diba'ah ini.
Gambar 4.'. apat peluang (rapat muatan r () dan r (* di sekitar inti
atom dalam sebuah kristal satu dimensi
emungkinan kerapatan E dari suatu partikel adalah ψ Fψ Gψ G *.Hntuk
gelombang berjalanikxe , kita mempunyai 1ikx ikxe e ρ −= = dengan demikian
kerapatannya adalah konstan. ;ilai kerapatan tidak konstan untuk perpaduan
Fisika Zat Padat Kelompok 6 Page 58
7/23/2019 4. pita energi edit print.docx
http://slidepdf.com/reader/full/4-pita-energi-edit-printdocx 9/30
gelombang datar. &engan menggunakan gelombang berdiri untuk ψ () pada
persamaan (4.5), maka 3
( ) ( )
*
* *
* *
*
*
*
*
*
*
"sal 2elah nergi
diketahui
cos sin . cos sin
cos cos sin cos sin sin
cos sin
1
( )
*cos
4cos
( )
*cos
4sin
ikx
ikx ikx
e
e e
kx i kx kx i kx
kx i kx kx i kx kx kx
kx kx
x
a
x
a
x
a
ρ ψ ψ
ρ ψ
ψ
ρ
ρ
ρ
ρ
ρ
ρ ψ
π ρ
π ρ
ρ ψ
π ρ
ρ
−
= ∗
=
=
=
= + −
= − + +
= +
=
+ =
= ÷
=
− =
= ÷
= x
a
π
( )* *( ) G G cos xa
π ρ ψ + = ∞.....................................(4.6)
Hntuk gelombang ψ (-) berdiri kemungkinan kerapatannya adalah
( )* *( ) G G sin xa
π ρ ψ − = ∞.....................................(4.>)
dengan konsentrasi elektron jauh dari inti ion.
ambar (4.1/) menggambarkan !ariasi dari energi potensial elektrostatik,
sebuah elektron konduksi dalam medan ion positip. Inti ion memba'a muatan
positi8, karena atom-atom diionisasi dalam logam dengan elektron !alensi,
kemudian diberikan pada pita konduksi. nergi potensial dari sebuah elektron
Fisika Zat Padat Kelompok 6 Page 59
7/23/2019 4. pita energi edit print.docx
http://slidepdf.com/reader/full/4-pita-energi-edit-printdocx 10/30
dalam medan ion positi8 adalah negati8. #ehingga gaya antara keduanya adalah
tarik-menarik.
ambar (4.11) menunjukkan konsentrasi elektron untuk gelombang berdiriψ (), ψ (-), dan untuk gelombang berjalan. Ternyata kedua solusi untuk
( ) ρ + dan ( ) ρ − ini menumpuk elektron pada daerah berlainan relati8 terhadap
kedudukan ion-ionnya sehingga energi potensialnya berbeda, hal inilah yang
menimbulkan loncatan energi sehingga timbul celah energi padak
aπ = ±
Gambar 4.+,. -ariasi energi potensial sebuah elektron konduksi di medan
inti ion dalam sebuah kisi linier.
Gambar 4.++. istribusi probabilitas kerapatan / di dalam sebuak kisi
untuk( )* *G ( ) G sin x
aπ ψ − ∞
0( )* *G ( ) G cos x
aπ ψ + ∞
dan untuk sebuah
gelombang berjalan. alam gambar terlihat penumpukan muatan elektron
terhadap kedudukan teras ion.
Fisika Zat Padat Kelompok 6 Page 60
7/23/2019 4. pita energi edit print.docx
http://slidepdf.com/reader/full/4-pita-energi-edit-printdocx 11/30
E. Besar Ce$a) Energi
@ungsi gelombang pada batas $ona Brillouin k Ca adalah √ 2cos πx
a
dan √ 2sin πxa yang dinormalisasikan. ita misalkan energi potensial
sebuah elektron di titik D dalam kristal itu sebagai3
?aka kita dapat menentukan nilai energi celah, g (yaitu perbedaan
energi antara kedua gelombang berdiri) sebagai berikut3
1
* *
/* *1
/
1
* *
/
* *
*
Besar celah energi
( ) * cos
( ) * sin
*( ) cos
u ( ) ( ) ( )
u ( ) * cos * sin
u ( ) * cos sin
cos * cos sin
cos
k a
x
a
x
a
xu x u
a
Eg dx x
x x Eg dx x
a a
x x Eg dx x
a a
π
π ψ
π ψ
π
ψ ψ
π π
π π
α α α
α
=
+ =
− =
=
= + − −
= − ÷ ÷
= − ÷
∗ = −
=
∫
∫
∫
1
/
1
* *
/
1
* *
/
1 1
* *
/ /
* ** u cos .cos
*cos * cos
*cos * 1 sin
*cos * sin
x xdx
a a
xu dx a
xu dx
a
xu dx dx
a
π π
π α
π α
π α
=
= − ÷
= −
∫
∫
∫
∫ ∫
Fisika Zat Padat Kelompok 6 Page 61
7/23/2019 4. pita energi edit print.docx
http://slidepdf.com/reader/full/4-pita-energi-edit-printdocx 12/30
( )
*
1 1
/ /
1
/
1
/
1
/
1
* *
/
cos*sin 1
*
1 1 cos** *
1 1 1(1 /) sin *
* * *
1 1sin*
* 4
1 1 *sin*
* 4
1 1/
* 4
1
*
sehingga, u ( ) * cos sin
1* 1
*
xdx
dx xdx
x
x
x
a
x x Eg dx x
a a
u
α
π
π π
∗ = − ÷
= −
= − − ÷
= − ÷
= − ÷
= −
=
= − ÷
= − ÷
∫ ∫
∫
+¿φ ¿¿−¿φ ¿¿¿
dxU ( x)¿
Eg=∫0
1
¿
¿2∫ dxU cos (2πx /a ) (cos2πx /a−sin
2πx /a )=U ...... (4.A)
adi, nilai energi celah ini sama dengan komponen dari deret @ourier
energi potensial.
1. ?odel ronig Penney
?odel ini merupakan model yang menjelaskan tentang tingkah laku
elektron dalam sebuah energi potensial yang bersi8at periodik, dengan
menganggap energi potensial periodik itu adalah deretan sumur energi
potensial persegi.
Fisika Zat Padat Kelompok 6 Page 62
7/23/2019 4. pita energi edit print.docx
http://slidepdf.com/reader/full/4-pita-energi-edit-printdocx 13/30
Gambar 4.+1. 2odel potensial energi "ang digunakan Kronig Penne"nergi potnsial dari sebuah elektron dalam sebuah susunan inti-inti atom
yang positi8 dianggap berbentuk seperti sebuah susunan sumur potensial
periodik dengan perioda ab. &i dasar sumur yaitu untuk /JDJa, elektron
dianggap berada disekitar sebuah inti atom (atau diantara dua inti atom), dan
energi potensialnya dianggap nol. &i luar sumur, yaitu untuk –bJDJ/, energi
potensial dianggap sama dengan +o.
@ungsi-8ungsi gelombang elektron yang diperoleh dari persamaan
schordinger untuk kedua daerah tersebut (yaitu daerah /JDJa, dan daerah
-bJDJ/) adalah
a. Hntuk /JDJa*
* *
*( ) /
d m E x
dx
ψ ψ + =
h (untuk elektron bebas, +/)
b. Hntuk –bJDJ/*
/* *
*( ) ( ) /
d m E - x
dx
ψ ψ + − =
h
Hntuk / J D J a 3 xk i xk i
i 3e 4e5 )()(
+−− += α α &an solusinya adalah 3
/)()( *
*
*
=− xdx
xd ψ β
ψ
Hntuk
)(**
E - m
o −=
β E m
** =α xik xk .e!e5
)()(
*
+−− += β β - /b x< < 3
&an solusinya adalah 3
&imana dan
adalah dua besaran real, ", B, 2 dan & adalah tetapan yang biasa
ditentukan dengan syarat batas3
dx
d5
dx
d5 *1 =
H1(/) H*(/) sehingga,),(),( *1 b xuntuk
dx
d5 a xuntuk
dx
d5 −===
H1(a) H*(-b) sehingga,
&engan menerapkan syarat batas diatas diperoleh persamaan 3
Fisika Zat Padat Kelompok 6 Page 63
7/23/2019 4. pita energi edit print.docx
http://slidepdf.com/reader/full/4-pita-energi-edit-printdocx 14/30
bik bik ak iak i
bik bik ak iak i
eik .eik ! ek 3iek 4i
.e!e 3e 4e
ik .ik ! 3i 4i
)()()()(
)()()()(
)()()()(
)()()()(
+−−+−−
+−+−−
+−−=+−−
+=+
+−−=+−−
β β α α
β β α α
β β α α
β β β α β α
)(cos)cos()cosh()sin()sin(*
**
bak abab +=++
α β α β αβ
β α
#olusi yang tidak
sama dengan nol untuk persamaan diatas ada hanya jika persamaan
determinan yang digunakan untuk menentukan 8ungsi gelombang adalah 3
(4.=)
Pada model ronig – Penney terdapat daerah energi yang terlarang dan
daerah energi yang diijinkan bagi elektron. esimpulan yang dapat
diperoleh tentang pembagian daerah ini yaitu 3
1) #pektrum energi elektron terdiri dari pita-pita energi yang diijinkan dan
pita-pita energi yang terlarang.
*) Kebar pita energi yang diijinkan sebanding dengan nilai, artinya makin
besar nilai makin besar pula lebar pita energi.
5) Kebar suatu pita energi yang diijinkan berbanding terbalik dengan nilai
P, yaitu dengan energi ikat elektron.*. Persamaan sentral
@ungsi gelombang elektron yang hampir bebas dinyatakan oleh @ungsi
Bloch 3 merupakan teorema untuk menyelesaikan persamaan #crhodinger
pada potensial pada potensial periodik
.( ) ( )
ik r
k k r 5 r eΨ = rr r
(4.0)
&engan( ) ( )k k 5 r 5 r 6 = +
r r
, sehingga
* *( ) ( )r 6 r Ψ + = Ψ
rr r
, di mana
( ) ( ) ( )r 6 f 6 r Ψ + = Ψ , ( ) f 6 beberapa 8ungsi dari T dengan 3
*
.
*/
( ) 1
( )
( ) 1
ik r
f 6
f 6 e
f 6 e
=
=
= =
r
r
r
Fisika Zat Padat Kelompok 6 Page 64
7/23/2019 4. pita energi edit print.docx
http://slidepdf.com/reader/full/4-pita-energi-edit-printdocx 15/30
"tau 3( )
( ) ia 6 f 6 e= (4.1/)
Bila 3 16 6 6 = + dan a merupakan 8ungsi 1 *6 6 +
?aka31 * 1 *( ) ( ) ( )
1 *( ) .ia 6 6 ia 6 ia 6 f 6 6 e e e++ = =
Hntuk kasus 5 dimensi 1 * 1 *( ) ( ) ( )a 6 6 a 6 a 6 + = +,dengan3
( ) ( ) ( ) ( ) x " 7 a 6 4 6 3 6 ! 6 = + +
&an
L L Lk 48 39 !:
= + + serta
L L L x " 7 6 6 8 6 9 6 : = + +
?aka 3. x " 7 k 6 46 36 !6 = + +
, sehingga( ) .a 6 k 6 =
adi 3.
( ) ( )ik 6
r 6 e r Ψ + = Ψ (4.1/)
Bukti bah'a Hk periodik dengan menggunakan persamaan Bloch3
.( ) ( ) ik r
k
r 5 r eΨ = r
.( )( ) ( ). ik r 6
k r 6 5 r 6 e +Ψ + = +
rr r
dan.( ) ( )
ik 6 r 6 e r Ψ + = Ψ
. #elanjutnya
kita substitusikan persamaan (1) ke persamaan (5)3
. .( ) ( )ik 6 ik r
k r 6 e 5 r eΨ + = rr
kemudian.( )( ) ( ) ik r 6
k r 6 5 r e +Ψ + = rr
Bila kita bandingkan
.( )( ) ( )
ik r 6
k r 6 5 r e +Ψ + = rr
dengan.( )( ) ( ). ik r 6
k r 6 5 r 6 e +Ψ + = +
rr r
?aka akan kita dapatkan3( ) ( )k k 5 r 5 r 6 = +
r r
............Terbukti Hk 8ungsi
periodik
arena + periodik, maka + dapat dinyatakan dalam bentuk &eret @ourier
(untuk 1 dimensi) 3
Fisika Zat Padat Kelompok 6 Page 65
7/23/2019 4. pita energi edit print.docx
http://slidepdf.com/reader/full/4-pita-energi-edit-printdocx 16/30
*( )
.i nx
an- - e
π
= ∑ r
kita ubah menjadi
1 ** *cos( ) sin( )
n n- - nx i- nxa aπ π = +∑
Bila1
*Lb x
a
π =
r
merupakan !ektor kisi resiprok dan a konstanta kisi, maka3
1
*L L. ,nx nb r r nx
a
π = =
r r
, sehingga dalam 5 dimensi dapat kita tuliskan 3
1 * 5* ( ) ( )
1 * 5, ( ) x " 7
x " 7 i n 8 n 9 n : i n b n b n ba
x " 7 e e G n b n b n bπ + + + += = + +
r r r r r r
adi,
.. iG r
G
G
- - e= ∑ r
dan
.( ) . iG r
k G
G
5 r 5 e= ∑ rr
Persamaan #chrodingernya 3
*
*
*
h- E
m − ∇ + Ψ = Ψ ÷ (4.11)
* * . . * ( ).. .iG r ik r i k G r
G G
G G
5 e e 5 e + ∇ Ψ = ∇ = ∇ ÷
∑ ∑
r rr rr r r
** ( ).. i k G r
Gk G 5 e +∇ Ψ = +∑ r r r
(4.1*)
Bila persamaan (4.11) di substitusi ke persamaan (4.1*), akan diperoleh3
**
( ). ( M ).
M
M
.*
i k G r i G G k r
G G G
G G G
hk G 5 e - 5 e E
m
+ + +− + + = Ψ∑ ∑∑r rr r rr r
Fisika Zat Padat Kelompok 6 Page 66
7/23/2019 4. pita energi edit print.docx
http://slidepdf.com/reader/full/4-pita-energi-edit-printdocx 17/30
( M ). . . .
M
M
. .i G G k r iG r iG r ik r
G G G G
G G G G
- - 5 e - e 5 e e+ + Ψ = = ÷
∑∑ ∑ ∑
r rr rr r r r
maka
3
**
. ( M). .
M
M
. .*
iG r i G G r iG r
G G G G
G G G G
hk G 5 e - 5 e E 5 e
m
+− + + =∑ ∑∑ ∑r rrr r
**
. . ( M).
M
M
. .*
iG r iG r i G G r
G G G G
G G G G
hk G 5 e E 5 e - 5 e
m
+− + − = −∑ ∑ ∑∑r rr r
**
. ( M).M
M*iG r i G G r
G G G G
G G G G
h k G 5 E 5 e - 5 em
+ − + + = − ÷ ∑ ∑ ∑∑r r rr rr r
( M). M.
M /
M /
i G G r iG r
G G G
G G G
- 5 e - 5 e+
≠
− +
∑ ∑ ∑
r r r r
**
.
/
( M).
M
M /
*
iG r
G G G
G G
i G G r
G G
G G
hk G 5 E 5 - 5 e
m
- 5 e +
≠
− + − + ÷
= −
∑ ∑ ∑
∑ ∑
r r
r r r
r r
(4.15)
Bila N O
?aka O – N
Bila O , jadi nilai N /
?aka dari Persamaan (>) diperoleh3
( ) MM MM MM M MM M
M
* *
/*
u
G G G G G GG
k G 5 E5 -5 - 5 m −
≠
− + − + = −∑r urh
(4.14)
*. Man+aat Teri pita Energi
Teori pita lektron bebas pada logam dapat menerangkan si8at logam
#ebagai konduktor. ;amun, tidak mampu menerangkan si8at-si8at
semikonduktor dan hubungan antara esisti!itas onduktor dengan suhu.
Fisika Zat Padat Kelompok 6 Page 67
7/23/2019 4. pita energi edit print.docx
http://slidepdf.com/reader/full/4-pita-energi-edit-printdocx 18/30
Hntuk itu dikembangkanlah teori pita energi. Teori elektron bebas
menganggap elektron konduksi tidak mengalami perubahan energi potensial.
lektron &ianggap dapat bergerak bebas dalam potensial. nergi Ini
merupakan 8ungsi posisi elektron. egagalan teori elektron kemudian
diperbaharui dengan menganggap bah'a badan atom diam dan energi
potensial merupakan 8ungsi yang periodik dari konstanta kisi kristal energi
potensial yang periodik merupakan dasar dari teori pita energi dalam $at
padat. Tingkah laku elektron didalam potensial dapat dijelaskan dengan
mengkonstruksi 8ungsi gelombang elektron dengan menggunakan pendekatan
elektron tunggal. Pendekatan ini memodi8ikasi teori elektron bebas menjadi
teori elektron hampir bebas.
G. Se%i"nd!"tr
&. Pengertian Se%i"nd!"tr
Se,ara !%!%
&isebut semi atau setengah konduktor, karena bahan ini memang
bukan konduktor murni. Bahan ini si8atnya berada diantara insulator dan
konduktor. Bahan-bahan logam seperti tembaga, besi, timah disebut
sebagai konduktor yang baik sebab logam memiliki susunan atom yang
sedemikian rupa, sehingga elektronnya dapat bergerak bebas.
Se,ara ")!s!s
#emikonduktor adalah bahan dengan kondukti!itas listrik yang berada
di antara isolator dan konduktor . ondukti!itas semikonduktor berkisar
antara 1/5 sampai 1/-= siemens per sentimeter dan memiliki dan celah
energinya lebih kecil dari > e+ . Bahan semikonduktor adalah bahan yang
bersi8at setengah konduktor karena celah energi yang dibentuk oleh struktur bahan ini lebih kecil dari celah energi bahan isolator tetapi lebih besar dari
celah energi bahan konduktor, sehingga memungkinkan elektron berpindah
dari satu atom penyusun ke atom penyusun lain dengan perlakuan tertentu
terhadap bahan tersebut (pemberian tegangan, perubahan suhu dan
sebagainya). 7leh karena itu semikonduktor bisa bersi8at setengah
menghantar.
Fisika Zat Padat Kelompok 6 Page 68
7/23/2019 4. pita energi edit print.docx
http://slidepdf.com/reader/full/4-pita-energi-edit-printdocx 19/30
Bahan semikonduktor dapat berubah si8at kelistrikannya apabila
temperatunya berubah. &alam keadaan murninya mempunyai si8at sebagai
penyekat, sedangkan pada temperatur kamar (*A 2) dapat berubah si8atnya
menjadi bahan penghantar. #i8at-si8at kelistrikan konduktor maupun
isolator tidak mudah berubah oleh pengaruh temperatur, cahaya atau medan
magnet, tetapi pada semikonduktor si8at-si8at tersebut sangat sensiti8.-
#emikonduktor, umumnya diklasi8ikasikan berdasarkan harga resisti!itas
listriknya pada suhu kamar, yakni dalam rentang 1/-*-1/0 Qcm.
Bahan semikonduktor yang banyak dikenal contohnya adalah silikon
(#i), germanium (e) dan alium "rsenida (a"s). ermanium dahulu
adalah bahan satu-satunya yang dikenal untuk membuat komponen
semikonduktor. ;amun belakangan, #ilikon menjadi popular setelah
ditemukan cara mengekstrak bahan ini dari alam. #ilikon merupakan bahan
terbanyak ke-dua yang ada dibumi setelah oksigen (7*). Pasir, kaca dan
batu-batuan lain adalah bahan alam yang banyak mengandung unsur silikon
'. Jenis-enis Se%i"nd!"tr
a. Se%i"nd!"tr Intrinsi"
#emikonduktor intrinsik merupakan semikonduktor yang terdiri
atas satu unsur saja, misalnya #i saja atau e saja. Pada kristal
semikonduktor #i, 1 atom #i yang memiliki 4 elektron !alensi berikatan
dengan 4 atom #i lainnya, perhatikan gambar 4.15.
Pada kristal semikonduktor instrinsik #i, sel primiti8nya berbentuk
kubus. Ikatan yang terjadi antar atom #i yang berdekatan adalah ikatan
ko!alen. %al ini disebabkan karena adanya pemakaian 1 buah elektron
bersama ( ) oleh dua atom #i yang berdekatan. ?enurut tori pita
Fisika Zat Padat Kelompok 6 Page 69
ambar 4.15a ambar 4. 15b
#truktur kristal * dimensi kristal #i Ikatan ko!alen pada semikonduktor instrinsik
(Si)
7/23/2019 4. pita energi edit print.docx
http://slidepdf.com/reader/full/4-pita-energi-edit-printdocx 20/30
energi, pada 6# , K pita !alensi semikonduktor terisi penuh elektron,
sedangkan pita konduksi kosong. edua pita tersebut dipisahkan oleh
celah energi kecil, yakni dalam rentang /,1= - 5,Ae+. Pada suhu kamar #i
dan e masing-masing memiliki celah energi 1,11 e+ dan /,>> e+.
Bila mendapat cukup energi, misalnya berasal dari energi panas,
elektron dapat melepaskan diri dari ikatan ko!alen dan tereksitasi
menyebrangi celah energi. lektron !alensi pada atom e lebih mudah
tereksitasi menjadi elektron bebas daripada elektron !alensi pada atom
#i, karena celah energi #i lebih besar dari pada celah energi e. lektron
ini bebas bergerak diantara atom. #edangkan tempat kekosongan elektron
disebut hole. &engan demikian dasar pita konduksi dihuni oleh
elektron&dan pun;ak pita valensi dihuni hole. #ekarang, kedua pita terisi
sebagian, dan daat menimbulkan arus netto bila dikenakan medan listrik.
ambar 4.14 lektron dapat menyebrangi celah energi menuju pitakonduksi sehingga menimbulkan hole pada pita !alensi
. Se%i"nd!"tr E"strinsi"
#emikonduktor yang telah terkotori (tidak murni lagi) oleh atom
dari jenis lainnya dinamakan semikonduktor ekstrinsik. Proses
penambahan atom pengotor pada semikonduktor murni disebut
pengotoran (doping). &engan menambahkan atom pengotor
(impurities), struktur pita dan resisti!itasnya akan berubah.
etidakmurnian dalam semikonduktor dapat menyumbangkan elektron
maupun hole dalam pita energi. &engan demikian, konsentrasi elektron
dapat menjadi tidak sama dengan konsentrasi hole, namun masing-
masing bergantung pada konsentrasi dan jenis bahan ketidakmurnian.
&alam aplikasi terkadang hanya diperlukan bahan dengan pemba'a
muatan elektron saja, atau hole saja. %al ini dilakukan dengan doping
ketidakmurnian ke dalam semikonduktor.
Fisika Zat Padat Kelompok 6 Page 70
7/23/2019 4. pita energi edit print.docx
http://slidepdf.com/reader/full/4-pita-energi-edit-printdocx 21/30
Terdapat tiga jenis semikonduktor ekstrinsik yaitu semikonduktor
tipe-n, semikonduktor tipe-p, dan semikonduktor paduan.
1. Semikonduktor Ekstrinsik Tipe-n
#emikonduktor dengan konsentrasi elektron lebih besar
dibandingkan konsentrasi hole disebut semikonduktor ekstrinsik
tipe-n. #emikonduktor tipe-n menggunakan semikoduktor intrinsik
dengan menambahkan atom donor yang berasal dari kelompok +
pada susunan berkala, misalnya "r (arsenic), #b ("ntimony),
phosphorus (P). "tom campuran ini akan menempati lokasi atom
intrinsik didalam kisi kristal semikonduktor.
ambar 4.16 "tom pengotor untuk menghasilkan semikonduktor
ekstrinsik tipe-n
onsentrasi elektron pada #i dan e dapat dinaikkan dengan
proses doping unsur !alensi 6. #isa satu elektron akan menjadi
elektron bebas, jika mendapatkan energi yang relati8 kecil saja
(disebut sebagai energi ionisasi). lektron ini akan menambah
konsentrasi elektron pada pita konduksi. lektron yang
meninggalkan atom pengotor yang menjadi ion disebut denganelektron ekstrinsik. eberadan impuriti donor digambarkan dengan
keadaan diskrit pada energi gap pada posisi didekat pita konduksi.
Fisika Zat Padat Kelompok 6 Page 71
7/23/2019 4. pita energi edit print.docx
http://slidepdf.com/reader/full/4-pita-energi-edit-printdocx 22/30
ambar 4.1>
Penambahan atom donor telah menambah le!el energi pada
pita konduksi yang berada diatas energi gap sehingga
mempermudah elektron untuk menyebrang ke pita konduksi. Pada
suhu kamar sebagian besar atom donor terionisasi dan elektronnya
tereksitasi ke dalam pita konduksi. #ehingga jumlah elektron bebas
(elektron intrinsik dan elektron ekstrinsik) pada semikonduktor tipe
–n jauh lebih besar dari pada jumlah hole (hole intrinsik). 7leh
sebab itu, elektron di dalam semikonduktor tipe-n disebut pemba'a
muatan mayoritas, dan hole disebut sebagai pemba'a muatan
minoritas.
2. Semikonduktor Ekstrinsik Tipe-p
#emikonduktor tipe-p, dimana konsentrasi lubang lebih tinggi
dibandingkan elektron, dapat diperoleh dengan menambahkan atom
akseptor. Pada #i dan e, atomnya aseptor adalah unsur ber!alensi
tiga (kelompok III pada susunan berkala) misalnya B (boron), "l
(alumunium),atau a (galium).
ambar 4.1A "tom pengotor untuk menghasilkan semikonduktor ekstrinsik tipe-p
Fisika Zat Padat Kelompok 6 Page 72
7/23/2019 4. pita energi edit print.docx
http://slidepdf.com/reader/full/4-pita-energi-edit-printdocx 23/30
arena unsur tersebut hanya memiliki tiga elektron !alensi,
maka terdapat satu kekosongan untuk membentuk ikatan ko!alen
dengan atom induknya. "tom tersebut akan mengikat elektron dari
pita !elensi yang berpindah ke pita konduksi. &engan penangkapan
sebuah elektron tersebut, atom akseptor akan menjadi ion negatip.
"tom akseptor akan menempati keadaan energi dalam energi gap di
dekat pita !alensi.
ambar 4.1= a. ristal semikonduktor ekstrinsik tipe-p dalam dua dimensi
b. Pita energi semikonduktor ekstrinsik tipe p
Pada semikonduktor tipe-p, atom dari golongan III dalam sistem
periodik unsur misalnya a, dibubuhkan kedalam kristal
semikonduktor intrinsik. 7leh karena galium termasuk golangan III
dalam sistem periodik unsur, atom a memiliki tiga buah elektron
!alensi. "kibatnya, dalam berikatan dengan atom silikon di dalam
kristal, a memerlukan satu elektron lagi untuk berpasangan dengan
atom #i. 7leh sebab itu atom a mudah menangkap elektron,
sehingga disebut akseptor. ika ini terjadi atom akseptor menjadi
kelebihan elektron sehingga menjadi bermuatan negati8. &alam hal
ini dikatakan atom akseptor terionkan. Ion akseptor ini mempunyai
muatan tak bebas, oleh karena tak bergerak diba'ah medan listrik
luar. Ion #i yang elektronnya ditangkap oleh atom akseptor terbentuk
menjadi lubang, yang disebut lubang ekstrinsik. elaslah bah'a pada
semikonduktor tipe-p, lubang merupakan pemba'a muatan yang
utama, sehingga disebut pemba'a muatan mayoritas. &isini elektron
bebas merupakan pemba'a muatan minoritas.
3. Semikonduktor Paduan
#emikonduktor paduan (;ompound semi;ondu;tor ) dapat
diperoleh dari unsur !alensi tiga dan !alensi lima (paduan III-+,
Fisika Zat Padat Kelompok 6 Page 73
7/23/2019 4. pita energi edit print.docx
http://slidepdf.com/reader/full/4-pita-energi-edit-printdocx 24/30
misalnya a"s atau a#b) atau dari unsur !alensi dua dan !alensi
enam (paduan II-+I, misalnya Rn#). Ikatan kimia terbentuk dengan
peminjaman elektron oleh unsur dengan !elensi lebih tinggi kepada
unsur dengan !alensi lebih rendah (lihat gambar 4.11). "tom donor
pada semikonduktor paduan adalah unsur dengan !alensi lebih tinggi
dibandingkan dengan unsur yang diganti. "tom akseptor adalah
unsur dengan !alensi lebih rendah dibandingkan dengan unsur yang
diganti (ditempati).
ambar 4.10(a) ristal semikonduktor paduan a"s dalam dua dimensi
(b) ristal semikonduktor paduan a"s tipe-n dua dimensi
(. Peredaan E$e"trn dan /$e
eadaan orbital kosong dalam sebuah pita yang terisi dan keadaan
elektron pada $at padat adalah penting. 7rbital kosong dalam sebuah pita
dikenal dengan nama hole. %ole dalam medan listrik dan medan magnet
mempunyai harga positi8 e. "lasannya ada dalam lima tahap berikut yang
sekaligus menjadi pembeda antara elektron dan hole3
k h=−k e
+ektor gelombang total untuk elektron dalam pita yang terisi
maksimum dalah nol 3 Sk/. esimpulan ini diambil dari simetri daerah
Brillouin3 setiap tipe kisi dasar adalah simetri pada r *r. Hntuk
kebanyakan kisi. %al itu berdasarkan daerah Brillouin. ika pita terisi oleh
semua pasangan orbital k dan <k , maka total !ektor gelombang adalah nol.
Fisika Zat Padat Kelompok 6 Page 74
7/23/2019 4. pita energi edit print.docx
http://slidepdf.com/reader/full/4-pita-energi-edit-printdocx 25/30
ika elektron hilang dari sebuah orbital !ektor gelombang k e, total !ektor
gelombang dari sistem adalah <k e dan ditandai dengan munculnya hole.
%asil yang mengherankan3 elektron yang hilang dari posisi hole selalu
menunjukkan keadaan di ke. Tapi !ektor gelombang yang benar k h dari
hole adalah <k e. %ole adalah salah satu gambaran sebuah pita yang
kehilangan satu elektron, kita dapat mengatakan hole memiliki !ektor
gelombang <ke, atau pita yang kehilangan satu elektron !ektor gelombang
totalnya <k e.
ϵ h (k h )=−ϵ
e(k
e)
nergi dari hole berla'anan tanda dengan energi elektron yang
hilang, karena itu diambil dari kerja untuk memindahkan sebuah elektron
dari orbital rendah ke orbital tinggi. ika pitanya simetri, maka
∈e (k e )=∈ (−k
e )=−∈h (−k
e )=−∈e(k
e) . ika digambarkan akan terlihat
sebuah skema pita energi yang menggambarkan hole.
vh=ve ecepatan hole sama dengan kecepatan elektron yang hilang.
&ari gambar 1* kita lihat v ∈h (k h )=∈ ∈e (k e) . adi vh (k h )=ve(k e)
ambar 4.*/
mh=−me
?assa e8ekti8 berbanding terbalik dengan kemiringan kur!a,d
2∈
dk 2
dan untuk pita hole berla'anan tanda dengan elektron pada pita
!alensi. &i bagian atas dekat pita !alensi me adalah negati8, jadi mh
adalah positi8.
∈d K h
dt =⃗ F
h
=e ( E+1
c V
h
xB)
Fisika Zat Padat Kelompok 6 Page 75
7/23/2019 4. pita energi edit print.docx
http://slidepdf.com/reader/full/4-pita-energi-edit-printdocx 26/30
∈d K e
dt =⃗ F e=−e ( E+
1
c V e xB)
→ F h=− F e%al ini terkait dengan gaya yang dialami oleh elektron dan hole
yang berada dalam pengaruh medan listrik dan medan magnet.
0. Pengg!naan Ba)an Se%i"nd!"tr
#emikonduktor merupakan terobosan dalam teknologi bahan listrik
yang memungkinkan pembuatan komponen elektronik dalam 'ujud
mikro, sehingga peralatan elektronik dapat dibuat dalam ukuran yang lebih
kecil. Beberapa komponen elektronik yang menggunakan bahan
semikonduktor yaitu3
1. &ioda
Pada pembuatannya memang material tipe P dan tipe ; bukan
disambung secara harpiah, melainkan dari satu bahan (monolithi;)
dengan memberi doping (impurit" material ) yang berbeda.
ambar 4.*1 simbol sambungan p-n
ika diberi tegangan maju ( for=ard bias), dimana tegangan sisi
P lebih besar dari sisi ;, elektron dengan mudah dapat mengalir dari
sisi ; mengisi kekosongan elektron (hole) di sisi P.
ambar 4.** 8or'ard bias
#ebaliknya jika diberi tegangan balik (reverse bias), dapat
dipahami tidak ada elektron yang dapat mengalir dari sisi ; mengisi
Fisika Zat Padat Kelompok 6 Page 76
7/23/2019 4. pita energi edit print.docx
http://slidepdf.com/reader/full/4-pita-energi-edit-printdocx 27/30
hole di sisi P, karena tegangan potensial di sisi ; lebih tinggi. &ioda
akan hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja, sehingga dipakai
untuk aplikasi rangkaian penyearah (re;tifier ). &ioda, Rener, K&,
dan +aractor. &ioda Bertegangan Tinggi (High -oltage iodes
?enyediakan jajaran produk dioda daya yang serbaguna termasuk tipe
dioda kaca dengan keandalan yang tinggi, perangkat pelindung
tekanan tegangan ( surge suppression) untuk melindungi peralatan
elektronik (terutama dalam aplikasi otomoti8) dan jenis bertegangan
tinggi untuk pengoperasian tampilan pada 8rekuensi tinggi. Tersedia
dalam bentuk axial lead , press*fit dan paket pemasangan permukaan
( surfa;e mount ).
*. Transistor
Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai
penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (s'itching),
stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau sebagai 8ungsi lainnya.
Transistor dapat ber8ungsi semacam kran listrik, dimana berdasarkan
arus inputnya (BT) atau tegangan inputnya (@T), memungkinkan
pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya.
ambar 4.*5 Transistor through-hole (dibandingkan dengan pita
ukur sentimeter)
Transistor merupakan dioda dengan dua sambungan ( jun;tion).
#ambungan itu membentuk transistor P;P maupun ;P;. Hjung-
ujung terminalnya berturut-turut disebut emitor, base dan kolektor.
Base selalu berada di tengah, di antara emitor dan kolektor. Transistor
Fisika Zat Padat Kelompok 6 Page 77
7/23/2019 4. pita energi edit print.docx
http://slidepdf.com/reader/full/4-pita-energi-edit-printdocx 28/30
ini disebut transistor bipolar, karena struktur dan prinsip kerjanya
tergantung dari perpindahan elektron di kutup negati8 mengisi
kekurangan elektron (hole) di kutup positi8. bi * dan polar kutup.
12i$$ia% S,),"$e3 pada ta)!n &45&6 adalah seseorang yang
pertama kali menemukan transistor bipolar.
ambar 4.*4 Transistor ;P; dan P;P
Pada umumnya, transistor memiliki 5 terminal. Tegangan atau
arus yang dipasang di satu terminalnya mengatur arus yang lebih besar
yang melalui * terminal lainnya. Transistor adalah komponen yang
sangat penting dalam dunia elektronik modern. &alam rangkaian
analog, transistor digunakan dalam ampli8ier (penguat). angkaian
analog melingkupi pengeras suara, sumber listrik stabil, dan penguat
sinyal radio. &alam rangkaian-rangkaian digital, transistor digunakan
sebagai saklar berkecepatan tinggi. Beberapa transistor juga dapat
dirangkai sedemikian rupa sehingga ber8ungsi sebagai logi; gate,memori, dan komponen-komponen lainnya.
5. #el #urya
#el surya atau sel photovoltai;, adalah sebuah alat
semikonduktor yang terdiri dari sebuah 'ilayah-besar dioda p-n
jun;tion, di mana, dalam hadirnya cahaya matahari mampu
menciptakan energi listrik yang berguna. Pengubahan ini disebut efek
photovoltai;. Bidang riset berhubungan dengan sel surya dikenal
Fisika Zat Padat Kelompok 6 Page 78
7/23/2019 4. pita energi edit print.docx
http://slidepdf.com/reader/full/4-pita-energi-edit-printdocx 29/30
sebagai photo!oltaics. #el surya memiliki banyak aplikasi. ?ereka
terutama cocok untuk digunakan bila tenaga listrik dari grid tidak
tersedia, seperti di 'ilayah terpencil, satelit pengorbit 9bumi:,
kalkulator genggam, pompa air, dll. #el surya (dalam bentuk modul
atau panel surya) dapat dipasang di atap gedung di mana mereka
berhubungan dengan in!erter ke grid listrik dalam sebuah pengaturan
net metering.
4. I2 (Integrated 2ircuit)
Integrated 2ircuit merupakan komponen elektronik yang
terdiri atas beberapa terminal transistor yang tergabung membentuk
gerbang. ?asing–masing gerbang dapat dioperasikan sehingga
membentuk logika tertentu yang dapat mengendalikan pengoperasian
suatu perangkat elektronik. abungan dari beberapa buah I2 dan
komponen lain dapat diproduksi dengan menggunakan bahan
semikonduktor dalam bentuk chip. 2hip multi8ungsi ini kemudian
dikenal sebagai mikroprosesor yang berkembang hingga sekarang.
Tabel 4.1 Penggunaan #emikonduktor
ermanium #ilikon (e #i) Pembangkit termoelektirk
#elenium (#e) recti8ier
"luminium stibium ("l #b) &ioda penerangan
allium pospor( In P) &ioda penerangan
Indium pospor (In P) @ilter in8ra merah
Tembaga oksida ecti8ier
Plumbung sul8ur(Pb. #) @oto sel
Plumbung selenium (Pb #e) @oto sel
Indium stibium (In #b) &etektor in8ra merah
Indium arsendina (In "s) Pie$o resitor
Fisika Zat Padat Kelompok 6 Page 79
7/23/2019 4. pita energi edit print.docx
http://slidepdf.com/reader/full/4-pita-energi-edit-printdocx 30/30
#ilikon (#i) &iode, transistor, I2
#ilikon carbida (#i 2b) +aristor
#eng sul8ida (Rn #) Perangkat penerangan
elektro
"lasan utama bahan semikonduktor sangat berguna ialah bah'a perilaku
semikonduktor dapat dengan mudah dimanipulasi dengan penambahan doping.
onduktiitas semikonduktor dapat dikendalikan oleh pengenalan medan listrik,
dengan paparan cahaya, dan bahkan tekanan dan panas, dengan demikian dapat
membuat sensor yang baik.
top related