Analisis Rangkaian Elektrik - Darpublic

Pada 0 o K elektron terdistribusi dalam pita valensi sampai tingkat
tertinggi yang disebut tingkat Fermi, EF (tentang energi Fermi ini akan
kita bahas di bab berikutnya). Pada temperatur kamar elektron di
sekitar tingkat energi Fermi mendapat tambahan energi dan mampu
naik ke orbital di atasnya yang masih kosong. Elektron yang naik ini
relatif bebas sehingga medan listrik dari luar akan menyebabkan
elektron bergerak dan terjadilah arus listrik. Oleh karena itu material
dengan struktur pita energi seperti ini, di mana pita energi yang
tertinggi tidak terisi penuh, merupakan konduktor yang baik. Pita
valensi 3s pada padatan yang setengah terisi disebut juga pita
konduksi, seperti misalnya pada Na.
Terbentuknya pita energi dapat pula kita lihat sebagai terjadinya
perluasan kotak potensial sebagai akibat kotak-kotak yang tumpangtindih.
Ruang di sekitar suatu ion dapat kita pandang sebagai kotak
potensial. Dalam kotak inilah elektron terjebak. Jika ion-ion tersusun
secara rapat, maka kotak-kotak potensial ini saling tumpang-tindih
sehingga membentuk kotak potensial yang lebih besar. Dengan
membesarnya kotak potensial maka tingkat-tingkat energi menjadi
rapat sebagaimana telah kita lihat di Bab-3. Rapatnya tingkat energi
memudahkan elektron berpindah ke tingkat energi yang lebih tinggi
dengan hanya sedikit tambahan energi, misalnya dari medan listrik.
Inilah yang terjadi pada metal dan oleh karena itu metal memiliki
konduktivitas listrik yang tinggi.
8.1.2. Pita Energi Pada Material Isolator
Kita lihat sekarang situasi di mana pita valensi terisi penuh dan tidak
tumpang-tindih dengan pita di atasnya. Diagram pita energi
digambarkan pada Gb.8.8. Karena pita valensi terisi penuh maka
elektron dalam pita ini tidak dapat berganti status. Satu-satunya cara
untuk berganti status adalah dengan melompati celah energi dan
masuk ke pita konduksi. Namun jika celah energi cukup lebar,
beberapa eV, perpindahan ini hampir tidak mungkin terjadi kecuali
ditambahkan energi yang cukup besar misalnya dengan pemanasan.
Material yang memiliki diagram pita energi seperti ini tidak mudah
menghantarkan arus listrik; mereka termasuk dalam kelompok
material isolator seperti misalnya intan, quartz, dan kebanyakan
padatan dengan ikatan kovalen dan ikatan ion.
128
Sudaryatno S & Ning Utari, Sifat-Sifat Material (1)