Mengenal Sifat-Sifat Material (1) - Ee-cafe.org

Oleh karena itu persamaan (9.29) ini menunjukkan bahwa jika T = 0
maka n i = g i yang berarti semua tingkat energi sampai E F terisi penuh
dan di atas E F tidak terisi (n i = 0). E F inilah tingkat Fermi.
Jika kita gambarkan kurva n i /g i terhadap E kita peroleh bentuk kurva
seperti pada Gb.9.1.a. sedangkan Gb.9.1.b. memperlihatkan pengisian
tingkat energi pada temperatur diatas 0 K. Bila dibandingkan dengan
pengisian pada 0 K, terlihat bahwa pada temperatur > 0 K perubahan
pengisian hanya terjadi di sekitar tingkat Fermi.
n i /g i
T = 0
E
1
T > 0
T >> 0
tingkat energi yang
terisi pada T > 0 K
0
0
E 0
0
E F E
(a)
(b)
Gb.9.1. n i /g i pada tiga temperatur berbeda menurut statistik Fermi-
Dirac dan pengisian tingkat-tingkat energi pada T > 0 K.
9.3. Aplikasi Distribusi Fermi-Dirac Untuk Menghitung Emisi
Thermal Pada Metal
Pada temperature kamar, electron dalam metal tidak meninggalkan
metal. Gb.9.2. memperlihatkan energi potensial didalam dan di luar
metal. Sumur-sumur potensial terbentuk di sekitar inti atom. Di
permukaan metal dinding sumur potensial jauh lebih tinggi dari
dinding potensial di
sekitar ion dalam
metal. Oleh karena itu
elektron yang bebas
dalam metal tidak
meninggalkan metal.
Energi
E F
+ + + +
Gb.9.2. Pengisian pita konduksi pada metal.
Pada temperatur kamar elektron menempati tingkat energi di pita
konduksi sampai di sekitar tingkat Fermi, seperti diperlihatkan pada
Gb.9.1.b. Untuk mengeluarkan elektron dari dalam metal diperlukan
tambahan energi; di Gb.9.2 tambahan energi ini ditunjukkan oleh eφ
dan φ disebut work function dari metal.
eφ
Hampa
153