Secara sederhana zat padat dapat dikelompokkan sebagai Isolator, Semikonduktor dan Konduktor. Bahan semikonduktor adalah suatu material dengan sifat konduktivitas diantara konduktor dan isolator, contoh Silikon (Si), Ge (Germanium). Saat ini Si umumnya digunakan sebagai devais elektronik, seperti dioda, transistor, IC (integrated circuit) namun GaAs memiliki potensi yang besar untuk digunakan sebagai devais elektronika pada masa datang, terutama ditujukan untuk beroperasi pada frekuensi tinggi.
Untuk menjelaskan konduktivitas bahan sering kali menggunakan konsep pita energi. Ada dua pita energi, yaitu pita valensi dan pita konduksi. Pita valensi adalah pita energi yang mungkin diisi oleh elektron dari zat padat hingga komplit. Setiap pita memiliki 2N elektron dengan N adalah jumlah atom. Bila masih ada elektron yang tersisa akan mengisi pita konduksi. Pada suhu 0 K, pita konduksi terisi sebagian untuk bahan konduktor, sedangkan untuk isolator dan semikonduktor tidak ada elektron yang mengisi pita konduksi.
Perbedaannya terletak pada energi gap Eg yaitu selang energi antara pita konduksi minimum dan pita valensi maksimum. Pada bahan semikonduktor Eg ~ 1 eV, sedang pada isolator Eg ~ 6 eV. Secara diagramatik pita energi dari isolator, semikonduktor dan konduktor ditunjukkan pada gambar berikut.
Gambar 1. Perbedaan tingkat energi dari material
Gambar (a) >> Struktur pita energi isolator (misal intan). Pita larangan yang besar ini memisahkan pita valensi yang terisi dengan pita konduksi yang kosong.
Gambar (b) >> Struktur pita energi semikonduktor (misal grafit). Lebar pita relatif kecil, Eg ≈ 1 eV. Pada saat suhu naik, elektron pada pita valensi mampu berpindah ke pita konduksi. Karena adanya elektron di pita konduksi akibatnya bahan itu menjadi sedikit konduktif, karena itu disebut semikonduktor.
Gambar (c) >> Struktur pita energi konduktor (misal metal). Pita konduksi terisi sebagian, jika ada medan listrik luar elektron akan memperoleh tambahan energi sehingga berpindah yang berakibat timbul arus listrik.
Demikian artikel penjelasan singkat tentang Isolator, Semikonduktor, dan Konduktor, semoga bermanfaat bagi pembaca baik itu kalangan akademisi yang menggeluti bidang ilmu fisika maupun kalangan masyarakat umum untuk menambah wawasan akan bidang ilmu lain.
Referensi
Sastra Kusuma Wijaya. Diktat Kuliah Elektronika 1. Fisika FMIPA Universitas Indonesia