2. Sebuah semikonduktor memiliki mobilitas elektron mu _(n)=300cm^2/Vcdot s dan mobilitas hole mu _(p)=900cm^2/Vcdot s. Jika medan listrik E=200V/cm menghasilkan densitas arus J=0.15A/cm^2, tentukan apakah semikonduktor tersebut bertipe n atau p berdasarkan dominasi kontribusi elektron atau hole terhadap total densitas arus.

Question

Pertanyaan

2. Sebuah semikonduktor memiliki mobilitas elektron mu _(n)=300cm^2/Vcdot s dan mobilitas hole mu _(p)=900cm^2/Vcdot s. Jika medan listrik E=200V/cm menghasilkan densitas arus J=0.15A/cm^2, tentukan apakah semikonduktor tersebut bertipe n atau p berdasarkan dominasi kontribusi elektron atau hole terhadap total densitas arus.

Tampilkan lebih banyak

Answer 1

Berikut langkah-langkah untuk menentukan tipe semikonduktor:

1. Hitung densitas arus elektron ($J_n$) dan densitas arus hole ($J_p$):
- $J_n = n \cdot q \cdot \mu_n \cdot E$
- $J_p = p \cdot q \cdot \mu_p \cdot E$
di mana:
- $n$ adalah konsentrasi elektron
- $p$ adalah konsentrasi hole
- $q$ adalah muatan elektron ($1.602 \times 10^{-19}$ C)
- $\mu_n$ adalah mobilitas elektron
- $\mu_p$ adalah mobilitas hole
- $E$ adalah medan listrik

2. Bandingkan $J_n$ dan $J_p$:
- Jika $J_n > J_p$, maka semikonduktor bertipe n (dominasi elektron).
- Jika $J_p > J_n$, maka semikonduktor bertipe p (dominasi hole).

Perhitungan:

- Kita tidak memiliki informasi tentang konsentrasi elektron ($n$) dan konsentrasi hole ($p$). Namun, kita dapat menggunakan persamaan $J = J_n + J_p$ untuk mencari perbandingan $J_n$ dan $J_p$.

- $J = J_n + J_p$
- $J = n \cdot q \cdot \mu_n \cdot E + p \cdot q \cdot \mu_p \cdot E$
- $J = q \cdot E \cdot (n \cdot \mu_n + p \cdot \mu_p)$

- Kita tahu $J$, $E$, $\mu_n$, dan $\mu_p$. Kita dapat mencari perbandingan $n \cdot \mu_n$ dan $p \cdot \mu_p$:
- $n \cdot \mu_n + p \cdot \mu_p = \frac{J}{q \cdot E}$
- $n \cdot \mu_n + p \cdot \mu_p = \frac{0.15 A/cm^2}{(1.602 \times 10^{-19} C) \cdot (200 V/cm)}$
- $n \cdot \mu_n + p \cdot \mu_p = 4.68 \times 10^{16} cm^{-2}$

- Sekarang kita dapat membandingkan $n \cdot \mu_n$ dan $p \cdot \mu_p$:
- $n \cdot \mu_n = 4.68 \times 10^{16} cm^{-2} - p \cdot \mu_p$

- Karena $\mu_p > \mu_n$, maka $p \cdot \mu_p$ akan lebih besar daripada $n \cdot \mu_n$. Ini berarti $n \cdot \mu_n$ akan menjadi negatif, yang tidak mungkin.

Kesimpulan:

- Karena $n \cdot \mu_n$ tidak mungkin negatif, maka asumsi awal kita bahwa $J = J_n + J_p$ salah. Ini berarti bahwa arus dominan dalam semikonduktor ini adalah arus hole ($J_p$).

Oleh karena itu, semikonduktor tersebut bertipe p.

Pertanyaan

Jawaban

Pertanyaan Panas lebih