Lompat ke konten
Home » Teknik Elektro » Celah Tenaga pada Bahan Semihantar

Celah Tenaga pada Bahan Semihantar

  • oleh
  • November 17, 2021November 17, 2021

Bahan semihantar mernpunyai sifat di antara sifat-sifat penghantar dan isolator. Dalam satuan s/m (siemen/meter) kehantaran/konduktivitas penghantar dalam orde 1016 atau lebih besar, isolator dalarn orde 10-4 atau lebih rendah, dan semihantar dalam orde 10-14. Dalam keadaan normal, suhu kamar, elektron bebas pada bahan semihantar lebih banyak daripada jumlah elektron bebas yang terdapat pada bahanisolator, namun tidak sebanyak elektron bebas yang terdapat pada bahan penghantar.

Pada suhu yang sangat rendah bahan semihantar cenderung bersifat sebagai isolator; path suhu yang cukup tingggi bahan ini cenderung bersifat sebagai penghantar. Penjelasan mengenai hantaran elektrik pada semihantar berdasar perilaku elektron dalam lingkup atom yang memilikinya. Pada lingkup atom berlaku hukum-hukum mekanika kuantum yang menyatakan bahwa elektron luarnya dapat mempunyai energi pada kuantum tertentu saja, tidak sembarang.

Bila ada pengaruh dan luar, misal kenaikan suhu, elektron-elektron pada bahan semihantar terpacu, menthpat tambahan tenaga yang menentang gaya tarik inti- intinya. Apabila tenaga elektron sudah cukup besar, maka elektron akan melepaskan din dan ikatan kovalennya dan menjadi elektron bebas. Elektron-elektron yang mempunyai aras tenaga tertinggi pada model atom Bohr adalah elektron yang menempati lintasan terluar. Bidang cangkang tenluar disebut juga bidang valensi. Jumlah elektron yang berada pada lintasan terluar ini, pada keadaan normal disebut elektron valensi.

Elektron-elektron yang telah lepas dan bidang valensi akan menempati bidang hantaran. Jarak antara bidang hantaran bagian bawah dan bidang valensi bagian atas disebut celah tenaga. Besar celah tenaga menggambarkan tambahan tenaga minimum yang hams dilampaui agar elektron pada bidang valensi dapat berpindah menempati bidang hantaran, atau dengan kata lain, tenaga yang dibutuhkan agar elektron dapat melepaskan diri dari ikatan kovalennya menjadi elektron bebas.

Kedudukan elektron pada bidang hantaran tidak mantap. Mereka cenderung kembali ke bidang valensi. Apabila terjadi elektron dan bidang hantaran kembali ke bidang valensi, maka tenaga yang telah diserap akan dilepaskan kembali dalam bentuk tenaga cahaya atau panas. Anabila tenaga yang dilepaskan tersebut dalam bentuk tenaga fotonlcahaya, cahaya tersebut akan mempunyai frekuensi tertentu sesuai dengan lebar celah tenaga transisinya. Hubungan tersebut menyatakan dengan persamaan (gambar 1). Model penggambaran bidang valensi, bidang hantaran, dan celah tenaga dapat dilihat pada Gambar 1.

E = h.f

dengan :

E = tenaga yang diserap/dilepaskan

h = tetapan Planck, 6,624 x 10-34 W-dt/Hz

f = frekuensi gelombang cahaya yang dihasilkan

Gambar 1 Model Penggambaran celah tenaga

Pada bahan semihantar murni, elektron bebas tidak dapat berada pada aras dalam  celah tenaga. Daerah aras celah tenaga disebut juga daerah  celah  terlarang.

Dengan  membubuhi  bahan  semihantar  dengan  unsur-unsur  tertentu  lain, elektron dapat menempati celah terlarang ini. Unsur pembubuh ini mempunyai valensi yang berbeda dengan bahan semihantarnya.

Apabila atom pembumbuh mempunyai valensi yang lebih     besar,   maka   penggabungan/pembubuhannya   akan  mengakibatkan kelebihan elektron, dan elektron tambahan ini akan menempati aras tenaga sedikit di bawah bidang hantaran di dalam daerah terlarang.

Atom bahan pembu  buh yang mengakibatkan kelebihan elektron disebut atom donor dan bahan semihantar terbubuh tersebut  dikatakan  berjenis-n.  Sebaliknya  apabila  unsur pembumbuh mempunyai valensi yang lebih kecil akibatnya akan terjadi kekosongan elektron; atau terjadi lubang (hole).

Atom pembubuh ini disebut aseptor dan bahan semihantar terbubuh dikatakan berjenis-p. Dengan adanya meningkat, sehingga aras h atom aseptor ini kemampuan hantar melalui lubang ntaran lubang akan sedikit di atas aras bidang valensi. keadaan tersebut dapat dilukiskan pada Gambar 2

Gambar 2 Aras tenaga pada bahan jenis-p dan jenis-n

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan.