Oleh: dianny | Januari 15, 2007

Lanjutan Catatan Fisika Zat Padat II

pnstruct.gif

Gambar 1.b

dan

diffbasicfig.png 

gambar 1.c

yang ketinggalan.

Untuk menyederhanakan pembahasan hanya sambungan-tegak (aburpt junction) untuk menggambarkan fenomena fisis. pada kenyataan tidak dapat dibuat suatu sambungan-tegak karena ketidakmurnian di daerah sambungan (junction) terjadi difusi. sifat listrik yang paling menarik pada daerah sambungan (junction) beda potensial (potential difference) yang terjadi meskipun pada saat kesetimbangan. Potensial tersebut disebut dengan potensial kontak (contact potential) biasanya pada rentangan suhu antara 0,1 – 1,0 eV. Untuk menjelaskan bagaimana potensial kontak terjadi, maka dianalisa sambungan p-n pada saat awal akan digabungkan. konsentrasi muatan bebas (elektron) pada bahan semikonduktor tipe-n jumlahnya konstan, dan juga konsentrasi muatan bebas (hole) pada bahan semikonduktor tipe-p jumlahnya juga konstan. Bila kedua bahan semikonduktor tersebut digabungkan, maka elektron dari  semikonduktor tipe n akan berdifusi ke tipe-p, sedangkan hole dari semikonduktor tipe p akan berdifusi ke tipe n. Muatan bebas berdifusi karena adanya gradien konsentrasi muatan besar pada daerah sambungan. Gradien konsentrasi muatan ini menyebabkan arus gradien. Oleh karena itu seperti ditunjukkan pada gambar 1.a elektron berdifusi ke p dan hole berdifusi ke n.

Arus difusi tidak berlanjut terus, karena semakin banyak elektron berdifusi ke bahan tipe-p, bahan tersebut mendapatkan muatan negatif. Gejala ini diperkuat dengan hole yang meninggalkan daerah tipe-p berdifusi ke daerah tipe-n. Efek dari arus difusi ini adalah bahwa daerah tipe-p menjadi bermuatan lebih negatif dibandingkan dengan daerah tipe-n. Sebagai akibatnya akan timbul beda potensial yang disebut dengan “potensial kontak” (contact potential).

Gambar 2 menunjukkan posisi dari pita konduksi dan pita valensi dekat dengan daerah sambungan (junction). Karena transfer muatan, energi pada daerah tipe-p naik dibandingkan pasda daerah tipe-n. Daerah tipe-p mendapatkan muatan negatif. Bila potensial kontak adalah φ,perbedaan energi antara sisi tipe-p dan sisi tipe-n adalah eφ. Dalam fisika zat padat bahwa energiyang diplot adalah energi electron dan karena elektron bermuatan negatif maka akan diikuti bahwa sisi tipe p mempunyai energi elektron lebih tinggi dibandingkan sisi tipe n seperti digambarka pada gambar 2.

img004.gif

nina.ecse.rpi.edu/shur/Ch3/sld004.htm

Adanya potensial kontak akan melawan aliran arus difusi. Sebetulnya kenyataanya ada medan listrik -dφ/dx yang terjadi di bagian sambungan yang akan menghalangi difusi lanjutan dari elektron dan hole.Seperti yang disajikan pada gambar 2,elektron di dalam pita konduksi pada sisi tipe-n, hanya elektron-elektron yang mempunyai energi kinetik lebih besar dari potensial penghalang (barrier) φ akan berdifusi ke sisi tipe p. Dengan transfer muatan akan menurun sampai terjadi keseimbangan elektron yang mengalir dari sisi tipe-p ke sisi tipe-n. Fluks tersebut disebut dengan fluk generasi (generaion flux). Fenomenanya dapat dijelaskan sebagai berikut:

Pada sisi tipe-p, elektron dan hole tercipta terus-menerus karena generasi thermal (thermal generation). Laju generasi elektron hole tergantung dari temperratur. Pada saat yang bersamaan elektron dan hole tersebut saling merekombinasi. bagaimanapun pada suhu tertentu terdapat sejumlah elektron dan hole. Konsentrasinya (elektron dan hole) tergantung dari konsentrasi impurity (ketidakmurnian). Elektron pada sisi tipe-p mengalir sebagai fluk elektron ke sisi tipe-n. Ketika elektron mencapai daerah sambungan (junction), maka elektron akan mengalir ke sisi tipe n karena medan listrik mencapai daerah sambungan (junction).Dengan hanya melihat aliran elektron saja maka dapat 2 fluks yang mengalir melewati sambungan (junction) :

1. Arus dari sisi tipe-n ke sisi tipe-p yang disebabkan konsentrasi elektron yang besar pada sisi tipe-n disebut fluk rekombinasi (recombination flux) Jnr (karena adanya elektron yang mengalir ke daerah sisi tipe-p dan terjadi rekombinasi dengan hole).

2. Fluk generasi (generation flux) Jng yang mengalir sisi tipe-p ke tipe-n dan disebabkan karena generasi.


Responses

  1. hey, trims artikelnya
    ini sangat membantu saya dalam tugas kul


Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

Kategori

%d blogger menyukai ini: