kenaikan temp., maka hal sebaliknya yang terjadi pada SK.
2.2 Arus Difusi
• Karena elektron di pita konduksi dan hole di pita valensi bergerak bebas, maka dlaam keadaan setimbang
pembawa-pembawa ini akan tersebar secara mer- ata.
• Jika pada daerah tertentu terjadi konsentrasi yang lebih tinggi, maka pembawa daerag tersebut ’’dengan
sendirinya ’’ akan mengalir ke daerah dgn berkon- sentrasi lebih rendah. Proses ini akan terus berlang-
sung sampai terjadi kembali konsentrasi yang mer- ata u seluruh daerah
• Arus listrik yg terjadi karena aliran pembawa ini dise-
but arus difusi.
Hubungan distribusi pembawa dan arus difusi tampak
pada gambar di atas. Gbr. kiri Distribusi elektron dan arus difusi elektron
Gbr. kanan Distribusi hole dan arus difusi hole.
• Secara matematis: hubungan antara rapat arus dan gradient konsentrasi:
j
n
= eD
n
dn dx
j
p
= −eD
p
dp dx
Besaran-besaran D
n
dan D
p
→ koefisien difusi
dari e dan hole satuan m
2
dtk • Prinsip: Arus Total =
P seluruh arus diatas
– Namun u SK tipe-n dan tipe -p hanya ditekankan arus berikut:
j
n
= eµ
n
nξ + eD
n
dn dx
j
p
= eµ
p
pξ − eD
p
dp dx
Harga D tidak hanya berbeda u e dan hole, tetapi
juga bergantung pada jenis bahan . Hal ini dapat dilihat dalam Hubungan Einstein:
D
n
µ
n
= D
p
µ
p
= k
B
T e
sehingga j
n
= eµ
n
· nξ +
k
B
T e
dn dx
¸ ;
j
p
= eµ
p
· pξ
− k
B
T e
dp dx
¸
Kuliah III
3 Generasi dan Rekombinasi Pembawa
3.1 Konsep Quasi-Fermi
• Berdasarkan kuliah sebelumnya:
– Diasumsikan: konsentrasi elektron dan hole dalam
keadaan kesetimbangan termal jika distribusi pen- dudukan keadaan elektronik dinyatakan dgn fungsi
distribusi Fermi-Dirac
• Fungsi distribusi akan berubah secara dramatis, jika medah listrik tinggi high electric field diberikan ke
sampel SK pada kondisi ini, yaitu kondisi tidak setimbang non-
equilibrium:
i konsentrasi elektron dan hole tidak lagi diny-
atakan dgn np = n
2 i
ii dan konsep Fermi-level yang ada tidak lagi dapat digunakan
• Kondisi non-equlibrium juga dapat dibentuk melalui
generasi pasangan e p ekstra dalam SK dgn ab- sorbsi cahaya.
Foton dgn energi lebih besar dari energi gap, akan mengeksitasi elektron di pita valensi ke pita konduksi
→ menggenerasi pasangan e h.
• Dalam kondisi non-eq., penting merepresentasikan fungsi distribusi u elektron dan hole sbb:
f
n
= 1
1 + exp E
− E
F n
k
B
T ; 3.1
f
p
= 1
1 + exp E
F p
− Ek
B
T ; 3.2
Dari pers. diatas, didefinisikan E
F n
E
F p
dan
disebut Tingkat quasi-Fermi elektron dan hole kadang disebur IMREF, kebalikan penyebutan fermi
Pada kondisi equilibrium: E
F n
= E
F p
= E
F
Pada kondisn non-eq: E
F n
6= E
F p
dan keduanya dapat merupakan fungsi koordinat
Realita: perbedaan
E
F n
- E
F p
dapat digunakan u mengukur deviasi penyimpangan dari keadaan se-
timbang.
• Pada kasus SK nondegenerate, pers. 3.1 dan 3.2: f
n
expE
F n
− Ek
B
T f
p
expE − E
F p
k
B
T Substitusi persamaan-2 ini ke persaman
n dan p ku- liah II
n = N
c
exp E
F n
− Ek
B
T ; 3.5 p = N
v
exp E
− E
F p
k
B
T ; 3.6
3.2 Perluasan Konsep quasi-Fermi
Kategori