pita energi

PITA ENERGI
Telah diketahui bahwa elektron elektron dalam atom berada dalam kulit, sub kulit dan orbital tertentu.
Setiap elektron dalam tingkat orbital akan menempati tingkat energi tertentu. Setiap tingkat energi
digambarkan dengan sebuah garis lurus yang ditempati maximal oleh 2 elektron. Untuk atom tunggal
setiap tingkat energi berisi maximal 2 elektron. Untuk zat yang terdiri beberapa atom setiap tingkat
energi yang sama dari atom tersebut saat berdekatan akan terjadi pergeseran tingkat energi, karena
adanya gaya tolak antara elektron dalam tingkat energi tersebut. Pergeseran tingkat energi tersebut akan
berkelompok membentuk Pita Energi. Karena setiap tingkat energi dari satu atom terdiri dari 2 elektron,
maka untuk N atom dalam Pita energi maximum akan terisi oleh 2N elektron.
Jadi Pita Energi adalah kumpulan dari beberapa tingkat energi yang sama karena adanya gaya tolak
antar elektron sehingga terjadi pereseran tingkat energi yang mengelompok membentuk pita.
Perhatikan ilustrasi di bawah ini.
1 Atom
2 Atom
N Atom
2 elektron
4 elektron
2 elektron
4 elektron
2 elektron
4 elektron
2.N elektron
Celah Energi
2.N elektron
Celah Energi
2.N elektron
Diantara Pita Energi terdapat Celah Energi yaitu daerah yang mana elektron tidak diperbolehkan berada
di tempat tersebut. Celah energi dipengaruhi oleh jarak elektron dari Inti atom, semakin jauh elektron
dari inti atom, semakin kecil besarnya pita energi dan semakin besar celah energi tersebut.
Perhatikan ilustrasi tersebut :
Jika jarak antara elektron dengan inti atom makin kecil dan
E
Pita Energi
tingkaat energi makin tinggi memungkinkan pita energi saling
bertindihan.
Celah Energi
Lebar celah energi tiap tingkat energi untuk atom yang
berbeda juga dapat berbeda ini dipengaruhi oleh besar energi
Celah Energi
dan letak kulit / sub kulit terluar atom.
r
Berdasarkan Pita energi dan lebar celah energi, Zat di bedakan menjadi 3 yaitu :
1. Konduktor
PK
PK
2. Semi Konduktor
Celah energi
Celah energi
3. Isolator
PV
PV
Konduktor
Semi Konduktor
PK
Celah energi
PV
Isolator
Pita Valensi (PV) :
Pita teratas dari pita energi yang terisi penuh oleh elektron (2.N elektron )
Pita Konduksi (PK) :
Pita yang terletak tepat di atas Pita Valensi baik terisi sebagian atau kosong
SEMI KONDUKTOR
Merupakan bahan yang pada suhu rendah berfungsi sebagai isolator dan pada suhu kamar dapat
berfungsi sebagai konduktor.
Bahan dari Semi konduktor terbuat dari atom atom yang bervalensi 4, sepertin C, Si, Ge, Sn, Pb.
Semi konduktor dari atom bervalensi 4 disebut dengan Semi Konduktor Intrinsik atau Semi
Konduktor Murni.
Aliran arus listrik pada Semi Konduktor disebabkan oleh elektron dan oleh Hole.
Hole adalah tempat kosong yang di tinggalkan oleh elektron sehingga menjadi bermuatan (+).
Pada Semi Konduktor karena celahnya relatif kecil
Elektron konduksi
sehingga dengan beda potensial tertentu dan pada suhu
PK
kamar elektron dari Pita Valensi (PV) dapat berpindah ke
Pita Konduksi (PK) dan meninggalkan hole pada PV.
Celah energi
Arah hole searah dengan arah medan listrik luar dan arah
++
+
elektron berlawanan arah dengan arah medan listrik luar.
PV
Perhatikan Gambar disamping !
1
Document1
Perbedaan antara Semi Konduktor dengan Konduktor
Konduktor memiliki sifat konduktivitas yang mengecil (hambatan penghantar membesar) jika suhu
penghantar bertambah.
Semi Konduktor, memiliki sifat konduktivitas yang membesar saat suhu bahan membesar (hambatan
mengecil).
Untuk meningkatkan sifat konduktivitas semi konduktor dilakukan dengan menyisipkan atom lain yang
bervalensi 3 atau 5. hanya dengan satu atom bervalensi 3 atau 5 konduktivitas dapat naik ribuan kali.
Semi Konduktor intrinsik yang di sisipi (dikotori) dengan atom valensi 3 atau 5 disebut “Semi
Konduktor Extrinsik”.
Dengan demikian Semi Konduktor Extrinsik dibedakan :
a. Semi Konduktor Jenis – p :
Semi konduktor intrinsik yang disisipi dengan atom bervalensi 3
Contoh atom bervalensi 3 adalah B, Al, Ga, In, Ti
Atom valensi 3 memiliki 3 atom di kulit terluar yang
berpasangan dengan atom valensi 4, sehingga masih ada
satu tempat kosong yang tidak terisi elektron. Tempat
Si
Si
Si
Hole
ini disebut dengan Hole, dan bermuatan (+), Sehingga
terbentuk Semi Konduktor jenis – p. Hole ini menempati
tempat pada daerah celah energi yang berada sedikit di
Ga
Si
Si
atas Pita Valensi. Tingkat Energi hole ini disebut tingkat
energi Aseptor.
Si
Si
Si
PK
Tingkat Akseptor
PV
Adanya hole pada tingkat aseptor ini menyebabkan elektron
dari PV hanya dengan energi 0,05 e.v dapat meloncat ke
tingkat aseptor, sehingga ini menyebabkan konduktivitasnya
meningkat. Pada Semi Konduktor Jenis – p ini jumlah hole
lebih banyak dari jumlah elektron sehingga di katakan :
a. Pembawa muatan Mayoritas adalah Hole
b. Pembawa muatan minoritas adalah elektron
b. Semi Konduktor Jenis – n :
Semi konduktor intrinsik yang disisipi dengan atom bervalensi 5
Contoh atom bervalensi 5 adalah N, P, As, Sb, Bi
Atom valensi 5 memiliki 5 atom di kulit terluar yang
berpasangan dengan atom valensi 4, sehingga masih
Si
Si
Si
elektron ada satu elektron yang tersisa.Elektron ini menempati
tempat pada daerah celah energi yang berada sedikit di
bawah Pita Konduksi. Tingkat Energi elektron ini
disebut tingkat energi Donor. Jarak tingkat donor ke
As
Si
Si
PK seebsar 0,05 e.v
Elektron dari tingkat donor hanya dengan sedikit energi
dapat pindah ke PK sehingga konduktivitas semi
konduktor meningkat.
Si
Si
Si
PK
Tingkat donor
Pada Semi Konduktor jenis – n jumlah elektron lebih
banyak dari pada jumlah hole, sehingga dikatakan :
a. Pembawa muatan mayoritas adalah elektron
b. Pembawa muatan minoritas adalah hole
PV
Kesempurnaan Ilmu adalah berpadunya Ilmu Dunia dengan Ilmu Akhirat
2
Document1