Category: Material

Pendekatan Elektron Bebas

A. Pendahuluan Mekanika quantum merupakan alternatif yang tepat khususnya dalam mendeskrisikan sistem dimensi skala atomik. Mekanika quantum diaplikasikan dalam mendeskrisikan sifat-sifat elektron dalam kristal. Pada akhirnya akan membawa pada konsep yang sangat penting dalam fisika zat padat yaitu “sturuktur pita energi” atau struktur-struktur pita energi. B. Elektron pada Kristal Model sebuah elektron zat padat lebih rumit dari pada spectrum energi dalam atom dan beberapa hal umum dalam sumur potensial satu dimensi. Hal tersebut dikarenakan model sebuat electron zat padat merupakan kombinasi potensial elektrostatik dari pola-pola geometri ion-ion dan semua elektron yang lain. Meskipun demikian total potensial yang bekerja pada electron pada zat padat membagi kepada pola-pola geometri secara simetri. Perhitungan matematikan yang disederhanakan akan membawa pada penjelasan tetang spectrum energi, fungsi gelombang, dan karakteristik dinamik lain dari elektron zat padat yang dimodifikasi dari kasus partikel-partikel bebas. 1. Teorema Block Teorema Block membuktikan bahwa kekuatan penyederhanaan matematika fungsi gelombang partikel dapat mengembangkan potensial priodik. Solusi pada persamaan Schrödinger tidak selalu membawa pada gelombang pada bidang seperti pada kasus partikel bebas, akan tetapi gelombang yang diatur dalam fungsi yang mempunyai potensial priodik atau pola-pola geometri. Bagian fungsi tersebut dinamakan fungsi gelombang Block dan ditunjukkan sperti berikut. Pers. 4.1 Dimana  merupakan vector k satuan gelomabang (dalam tiga dimensi) atau vector gelombang partikel r,  merupakan vector posisi, u(k,r) merupakan fungsi amplitodo jarak-ketergantungan yang merefleksikan periode dari pola-pola geometri, sesuai dengan hukum Brak Pers....

Read More

Semikonduktor p-n dan Logam-Semikonduktor VI

9.5. Sambungan Logan-Semikonduktor Seperti yang teleh dijelaskan pada sub 9.2.6 dan diilustrasikan pada kasus sambungan p-n, dua material yang berbeda dalam kontak dengan satu sama lain dan di bawah suhu setimbang haris mempunyai nilai energi Fermi yang sama. Ketika sebuah logam dibawa ke dalam kontak dengan semikonduktor, sejumlah pembekokan pita  tertentu terjadi untuk mengimbangi perbedaan diantara energi Fermi dari logam dan semikonduktor tesebut. Pada kenyataannya, perbedaan ini dalam energi Fermi berarti bahwa elektron dalam satu bahan mempunyai energi yang lebih tinggi dari pada bahan yang lain. Oleh karena itu hal ini cenderung mengalir dari pembentuk ke bahan yang lain. Jadi disini ada sebuah transfer elektron melalui sambungan logam-semikonduktor dalam cara yang sama sebagai transfer muatan dalam kasus sambungan p-n. Sebagimana  sambungan juga sering disebut sambungan metallurgic atau sebuah kontak logam karena logam pada umumnya digunakan dalam industri semikonduktor untuk menyambungkan atau kontak sebuah bahan semikonduktor ke rangkaian ekternal listrik. Transfer muatan dapat dengan segera dicapai karena sebagaimana kita lihat dalam Gambar 4.11. dalam sub 4.2.7,  energi Fermi dalam sebuh logam terbentang dengan sebuah pita energi, dimana membuat itu mudah untuk elektron diemisi dari atau dicapai oleh logam. Distribusi muatan ini memberikan peningkatan ke sebuah lokal built-in medan listrik yang mengimbangi pembagian kembali berhenti. Semenjak semua muatan secara netral harus dipelihara, ekses muatan listrik didalam semikonduktor dan didalam logam harus menjadi dari sebuah jumlah yang sama tetapi dengan tanda yang...

Read More

Semikonduktor p-n dan Logam-Semikonduktor V

9.4 Deviasi Kasus Diode Ideal p-n Sebelum menurunkan persamaan dioda ideal di bagian sebelumnya,  perlu kita membuat beberapa asumsi. Pada kenyataannya, asumsi ini tidak selalu berlaku, dan persamaan dioda ideal hanya memberikan kualitatif perjanjian dengan pengukuran yang sebenarnya dari karakteristik I-V real p-n junction dioda. penyimpangan ini dari kasus yang ideal terutama karena: (a) generasi operator di daerah deplesi, (b) effect kebocoran permukaan di pinggiran persimpangan nyata, (c) rekombinasi operator di daerah penipisan , (d) kondisi tinggi-injection (ketika suntikan pembawa minoritas melebihi kepadatan doping), dan akhirnya (e) semua diterapkan bias tidak dijatuhkan di daerah penipisan karena efek resistansi seri. Diviasi di atas diilustrasikan pada Gambar. 9.18. Gamar 9.18. Karakteristik I-V untuk real Si sambungan diode p-n (padat) tidak secara tepat sesuai perilaku sambungan diode Si yang diprediksi oleh Model Diode Ideal (yang ditandai titik-titik). Sebuah diode Si real menunjukkan mengikuti deviasi dari diode ideal. 9.4.1. Deviasi Bias Balik dari kasus Dioda Sebagian dari deviasi kebocoran arus dari ideal arus saturasi pembalik muncul dari suhu generasi di sepasang pasangan elektron-lubang dengan daerah jarak muatan. Bult-in medan listrik memisahkan pembawa dan mereka melintas ke arah daerah netral dioda. Drift ini hasil dalam sebuah akses arus yang dalam tambahanya untuk difusi dari pembawa minoritas, dibahas dalam kasus ideal. Pada seksi 8.6 pendahuluan konsep generasi pembawa, dan sepanjang generasi rata-rata suhu persatuan volume Gt(T), yang diekspresikan pada cm-3s-1. Semenjak volume lapisan penipisan  adalah sama dengan WA, asumsukan...

Read More

Semikonduktor p-n dan Logam-Semikonduktor IV

9.3.4 Kapasitas lapisan tipis Lapisan tipis adalah terkait dengan ketiadaan kegesitan pembawa dan oleh karananya dapat dipikirkan sebagai apapun yang sama dengan deilektik pada kapasitor. Muatan positif dan negatif terpisah oleh lapisan tipis dan menuju kapasitas yang terhubung dengan sambungan p-n. Kapasitas ini dapat dipikirkan seperti sebuah plat kapasitor pararel yang ditunjukkan dengan; Pers. 9.36 Kapasitansi sambungan p-n bervareasi dengan tegangan bias balik tergantung dari lapisan tipis yang ditunjukkan pada Gambar 9.12 Gambar 9.12 Kapasitas lapisan tipis Kapasitas sambungan p-n dapat didefinisikan sebagai Pers. 9.37 dQ adalah perubahan muatan pada kedua sisi sambungan dan dV adalah perubahan tegangan. Untuk sambungan mendadak, muatan yang disimpan pada kedua sisi sambungan dapat diekspresikan sebagai Pers. 9.38 dimana xn dan xp diberikan dengan Pesr. 9.33 subtitusikan dengan Pers. 9.38 menghasilkan dengan menurunkan terhadap V Pers. 9.39 Dimana terlihat  pengurangan C bila Vdep=0 Tegangan tergantung pada kapasitas sambungan p-n dalam dioda varactor atau varicaps, dalam rangkaian tuning dimana dioda bias balik untuk mencegah konduksi maju, dan tegangan tuning DC kecil diaplikasikan pada bemacam-macam kapasitansi. Persmaan 9.39 juga dapat di plot 1/Cdep VS aplikasi tegangan Pers. 9.40 Dalam kasus mendadak di salah satu sisi (seperti p+n– atau logam semikonduktor Schottky dioda) pengurangan persamaan lebih lanjut dan kosentrasi pembawa dapat diektraksikan lebih langsung; Pers. 9.41 9.3.5. Persamaan Dioda sambungan p-n  Persamaan dioda merupakan permsamaan matematikan yang mengekspresikan arus total I yang melalui sambungan p-n yang diterapkan tegangan bias...

Read More
Translate »