Lompat ke konten
Home » Teknik Elektro » Bahan-bahan celah bidang langsung dan celah bidang tak langsung

Bahan-bahan celah bidang langsung dan celah bidang tak langsung

  • oleh

Efisiensi dan pesat rekombinasi pada bahan semihantar celah bidang langsung sangat berbeda dengan bahan celah bidang taklangsung. Di bagian terdahulu telah dibicarakan bahwa panjang-gelombang yang terpancar akan sebanding dengan tingkat celah tenaga transisinya. Bila celah bidang tenaganya besar, maka cahaya yang dipancarkan akan mempunyai panjang-gelombang yang pendek dan sebaliknya celah tenaga yang kecil akan menghasilkan cahaya dengan panjang-gelombang yang panjang.

Rekombinasi radiatif pada bahan celah bidang langsung berjalan dengan cepat, karena kedua komponen yang berekombinasi telah mempunyai momentum yang sama; sedangkan pada bahan celah bidang taklangsung proses rekombinasi nonradiatif mendominasi proses, sehingga pesat maupun efisiensinya rendah. Berikut ini digambarkan bidang valensi dan bidang hantaran sebagai fungsi momentum pada bahan kombinasi GaAsi-xPx, dengan x adalah fraksi mol.

Seperti tampak pada Gambar 3.5, terdapat dua cekungan minimum, yaitu: cekung minimum langsung dan cekung minimum taklangsung. Elektron pada bidang hantaran menempati bidang tenaga minimum sedangkan lubang menempati bidang valensi maksimum.

Elektron pada cekung minimum langsung mempunyai momentum yang sama dengan lubang pada bidang valensi maksimum. Kekekalan momentum terjadi tanpa melibatkan rekombinasi yang menghasilkan foton. Elektron pada cekung minimum taklangsung mempunyai momentum yang berbeda dengan momentum lubang. Kekekalan momentum melibatkan proses rekombinasi non-radioatif sebagai proses penyeimbang.

Pada Gambar 3.5 tampak bahwa untuk x < 0,4 cekung minimum bidang langsung lebih dominan, sehingga bahan kombinasi GaAsi-xPx dengan x < 0,4 dikenal sebagai bahan celah bidang langsung. Untuk x> 0,4 cekungan minimum celah bidang taklangsung lebih dominan, sehingga bahan komposisi GaAsi-xPx dengan x > 0,4 dikenal sebagai bahan celah bidang taklangsung. Dengan kenaikan nilai x celah bidang tenaga bertambah besar dan dengan demikian bahan ini menjadi kurang efesien untuk LED karena proses rekombinasi non-radiatif yang terlibat dalam kekekalan momentum bertambah besar.

Efisiensi radiasi yang tinggi dapat diperoleh dengan menggunakan bahan- bahan celah bidang langsung, namun karena adanya faktor-faktor lain yang harus dipertimbangkan, misalnya kemudahan-kemudahan produksi dan harga, maka bahan- bahan celah bidang langsung banyak digunakan.

Gambar : Bagan hubungan momentum dan celah tenaga untuk beberapa kombinasi GaAsP

Perbaikan watak bahan celah bidang taklangsung dilakukan dengan mengusahakan terbentuknya bidang perantara yang menjembatani bidang valensi dan bidang hantaran dengan memasukkan bahan tertentu pada bahan-bahan semihantar tersebut. Bidang perantara ini disebut bidang perangkap (isoelectronic trapping centre).

Dalam keadaan normal bidang ini netral, namun mengimbaskan potensial setempat yang cenderung menarik elektron dari bidang Pengumpulan elektron pada bidang tengah ini makin meningkat. Demikian pula momentum elektron akan terd fusi dalam bidang ini, sehingga kemungkinan terjadinya rekombinasi dengan lubang valensi meningkat. an bidang

Gambar : Bagan hubungan momentum dan celah tenaga bahan taklangsung GaP dan aras perangkap

Pada bahan semihantar GaP ada dua jenis pembentukan bidang perangkap yang dapat dilakukan. Metode pertama dengan menyisipkan/mengganti atom Phospor dengan  Nitrogen.  yang   ke  ua  dengan  mengganti  pasangan  atom   GaP  dengan pasangan atom Seng-Oksigen dengan jumlah elektron valensi yang sama. Bidang perangkap berada sedikit di bawah bidang Struktur ini terlihat pada Gambar 3.6.

Bahan    GaP    yang    diberi    atom    pembubuh    n,    proses    rekombinasinya menghasilkan cahaya dengan panjang-gelombang 565 nm (hijau). Bila bahan GaP diberi bahan pembubuh pasangan Seng-Oksigen akan menghasilkan cahaya dengan panjang-gelombang 700 nm (merah).

Watak Volt-ampere Diode

Watak volt-ampere diode dinyatakan dengan persamaan 3.4

Dengan :        

IF         = arus prasikap maju

I0          = arus jenuh mundur

VF        = tegangan prasikap maju

VT        = tegangan yang bersikap suhu

y             = bernilai 1-2

Hasil empiris koefisie suhu, baik untuk bahan celah bidang langsung maupun untuk bahan celah bidang taklangsung, adalah antara -1,3 sampai -2,3 mV/°C, tergantung pada arus prasikap majunya. Hubungan ini dilukiskan pada Gambar 3.7.

Gambar :Koefisien Suhu Tegangan Maju sebagai Fungsi Arus Maju

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan.