Slide 1

SemikonduktorBahan bersifat :metal, insulator, tergantung pada pita energisemikonduktor

PITA ENERGI berhubungan erat dengan konsentrasi dari pada konduksi elektron pada sebuah bahan (disebut juga konsentrasi pembawa (carrier)).

Semakin besar konsentrasi elektron konduksi dari sebuah bahan, maka semakin kecil resistivitas listrik dari bahan tersebut (semakin bagus sifat konduktornya). Sebaliknya jika semakin kecil konsentrasi elektron Konduksi, maka bahan tersebut bersifat seperti insulator.

metal, konsentrasi elektron konduksi adalah antara range 1022 1023 cm-3, semimetal, konsentrasi elektron konduksi berada dalam range 1017 1022 cm-3. semikonduktor, biasanya konsentrasi elektron konduksi berada dalam range 1013 1017 cm-3.

1RESISTIVITAS LISTRIK SEMIKONDUKTOR Umumnya, semikonduktor diklasifikasi berdasarkan resistivitas listrik pada suhu ruangan, dengan nilai resistivitas listriknya berkisar antara 10-2 sampai 109 ohm-cm. Resistivitas listrik ini sangat tergantung pada temperatur. Pada temperatur mutlak (T=0 K), sebuah kristal semikonduktor murni bisa bersiat seperti sebuah insulator.2BAHAN SEMIKONDUKTOR bahan semikonduktor bisa terdiri dari satu unsur seperti germanium (Ge) dan silikon (Si). Juga bisa terdiri dari dua unsur atau lebih (kompoun), seperti galium arsenida (GaAs) dan silikon karbida (SiC). Penggunaan bahan semikonduktor cukup meluas. Cukup banyak peralatan-peralatan yang berbasis bahan semikonduktor: transistor, tombol/knop, dioda, fotosel, detektor, dan lain-lain.3Kekosongan Pita (Band Gap)

4

5FAKTOR YANG MEMPENGARUHI GAP ENERGIBesar dari gap energi tergantung pada TEMPERATUR. Hal ini disebabkan karena pemuaian (thermal expansion) sehingga terjadinya proses eksitasi dari elektron. Pada temperatur rendah, gap energinya lebih besar dibandingkan dengan gap energi pada temperatur tinggi (T>0). Sifat sebuah bahan semikonduktor sangat dipengaruhi oleh besar atau ukuran gap energi (Eg) karena konduktiviti dan konsentrasi pembawa (carrier) pada umumnya dikontrol oleh rasio gap energi terhadap temperatur (Eg/kBT).6

7ADA 2 JENIS GAP ENERGI PADA MATERIAL :Gap energi transisi secara langsung (direct transition) Gap energi tidak langsung (indirect transition)

seperti yang terlihat pada Gambar 6.2.82 JENIS GAP ENERGI PADA MATERIAL :

9Lubang (Hole) Sebagaimana telah kita bicarakan sebelumnya, pada bahan semikonduktor terdapat gap energi antara pita valensi (yang terisi dengan elektron) dan pita konduksi yang kosong (tidak ada elektron). Keadaan ini sebenarnya terjadi pada keadaan ideal. Pada kenyataannya elektron (-e) dari pita valensi yang terisi kemungkinan berpindah ke pita konduksi yang kosong dengan energi .

Hal ini menyebabkan timbul kekosongan (akibat elektron berpindah) pada pita valensi yang terisi seperti yang disebut dengan lubang (hole) yang dikatakan elektron bermuatan positip (+e), seperti yang terlihat pada Gambar 6.3.10

11Bagaimana hubungan antara elektron dan hole ???Karena pita energi mempunyai simetri pada daerah Brillouin, maka vektor gelombang lubang dan elektron mempunyai hubungan sebagai berikut: Total dari pada gelombang vektor elektron pada daerah pita adalah .

2. Selain itu, hubungan lain antara lubang (hole) dan elektron adalah sebagai berikut

Dimana Ec adalah energi yang paling bawah dari pita konduksi dan Ev adalah energi yang paling atas pada pita valensi.

123. Hubungan Kecepatan Kecepatan dari pada elektron sama dengan kecepatan dari lubang (hole).

4. Hubungan massa massa elektron sama dengan negatif dari massa hole

1314