1.6 Pita Energi
1.6.1 Pita Konduksi dan Valensi
• Tingkat energi atom terisolasi terpecah menjadi pita energi jika atom-atom dikombinasi kedalam kristal
• Sesuai aturan Pauli: hanya dua elektron dgn spinyang
berbeda dapat menduduki suatu tingkat energi atomik. – 2N elektron dapat menduduki suatu pita energi yang
mengandung N tingkat energi. – Pita energi terrendah dalam kristal dipenuhi dan
pita energi yang lebih tinggi kosong. – Pita-2 keadaan energi yang diizinkan dipisahkan
daerah keadaan energi terlarang Band Gap – Pita kosong atau terisi sebagian disebut pita Kon-
duksi
– Pita yang terisi penuh oleh elektron valensi disebut
pita valensi
1.6.2 Dielektrik, Semikonduktor, logam
1.6.3 Spektrum Energi u elektron bebas, Si dan GaAS
1.6.4 Efektif Massa
1.6.5 Fungsi Distribusi dan Rapat keadaan
• Bayangkan suatu situasi jika sejumlah keadaan jauh lebih besar dari jumlah partikel dan kemungkinan
untuk mendapatkan ssuatu partikel dgn keadaan yang telah ditentukan adalah jauh lebih kecil dari 1
• Dalam hal ini, prinsip eksklusi Pauli tidak penting • Kemungkinan untuk mendapatkan partikel dalam keadaan
dgn energi E
i
P E
i
= N
i
N dimana
N
i
= jumlah partikel dalan keadaan ini.
• Energi partikel rata-2 diperoleh hEi =
X
i
N
i
E
i
N
1.6.6 Fungsi Distribusi Boltzman
• Dalam kesetimbangan, kemungkinan untuk menda- patkan partikel dalam dua keadaan energi yang berbeda,
E
k
dan E
i
dikaitan melalui faktor Boltzman
P E
i
P E
k
= exp µ
E
k
− E
i
k
B
T ¶
• Pers. ini menyatakan bhw kemungkinan untuk men- dapatkan partikel dgn keadaan energi tertentu, menu-
run secara eksponensial menurut E
i
• Untuk spektrum energi kontinyu, kemungkinan un- tuk mendapatkan partikel dgn energi
dE dan E +dE f dE = A exp
µ −
E k
B
T ¶
dE dimana
f merupakan fungsi distribusi Boltzman
1.6.7 Fungsi Distribusi Fermi-Dirac
• Untuk elekron, prinsip Pauli menyatakan bhw hanya dua elektron dgn spin berbeda dapat menduduki su-
atu tingkat energikeadaan. Kencenderungan elek- tron adalah menduduki titik energi yang terrendah
terlebih dahulu.
• Akibatnya: seluruh keadaan dgn energi rendah dipenuhi sebuah elektron untuk setiap keadaan energi
• Pada energi yang demikian, fungsi kemungkinan elek- tron,
f , akan sama dengan 1 karena seluruh keadaan terisididuduki.
• Namun demikian pada tingkat energi yang lebih tinggi, jika kemungkinan pendudukan suatu keadaan en-
ergi jauh lebih kecil dari 1, prinsip Pauli menunjukan tanpa batasan, dan fungsi distribusi akan tereduksi
menjadi fungsi distribusi Boltzman. • Analysis lanjut menunjukkan bhw fungsi distribusi
elektron dinyatakan dgn Fungsi Distribusi Fermi- Dirac
f
n
E = 1
1 + exp h
E −E
f
k
B
T
i
1.7 Resume Kuliah I dan Tambahan
Kategori