PRAKTIKUM FISIKA MODERN

EFEK HALL

A. TUJUAN

1. Mengkalibrasi kurva arus coil dan fluks magnet

2. Membuktikan hubungan berbanding lurus antara potensial Hall dan fluks

magnet

3. Membuktikan hubungan berbanding lurus antara potensial Hall dan arus

transversal

4. Menentukan jenis pembawa muatan yang mengalir dalam penghantar

5. Menentukan besarnya nilai konstanta Hall

6. Menentukan besarnya konsentrasi pembawa muatan yang mengalir dalam

penghantar

7. Menentukan besarnya mobilitas pembawa muatan yang mengalir dalam

penghantar

8. Menentukan besarnya konduktivitas pembawa muatan yang mengalir dalam

penghantar

B. TEORI DASAR

1. Pembawa Muatan dalam Logam dalam Pengaruh Medan Listrik

Konduktivitas listrik dalam logam memenuhi hubungan

V = I R (1)

Dimana V adalah beda potensial, I adalah arus, dan R adalah resistansi

batang logam. Jika batang tersebut mempunyai panjang dan luas penampang A,

maka

J = ; ε = ; dan R = ρ (2)

Dimana J adalah rapat arus, ε adalah medan listrik, dan ρ adalah resistivitas listrik.

Kebalikan dari resistivitas disebut konduktivitas

σ = (3)

Substitusi persamaan (2) dan (3) ke dalam (1) menghasilkan

J = σ ε (4)

Persamaan terakhir sering disebut sebagai hukum Ohm, dan tampaklah bahwa arah

arus searah medan. Jika dalam proses konduksi tersebut pembawa muatannya

memiliki konsentrasi N, muatan Q dan kecepatan alir v, maka rapat alir dapat pula

dinyatakan sebagai

J = N Q v (5)

2. Efek Hall

Perhatikanlah batang logam berikut. Jika dalam batang logam, selain

dialirkan arus Iy, juga dilewatkan medan magnet homogen Bz yang tegak lurus

dengan arah arus, maka akan dihasilkan beda tegangan, yaitu tegangan Hall (VH)

antara dua sisi keping yang berlawanan dalam arah sumbu-x.

Gambar 1. Prinsip Eksperimen Efek Hall

Tegangan Hall terjadi karena adanya gaya Lorentz pada pembawa muatan

yang sedang bergerak dalam medan magnet.

FL = Q vy Bz (6)

Gaya Lorentz ini mengakibatkan terjadinya pembelokan gerak muatan ke arah salah

satu sisi keping dalam sumbu-x. Dalam waktu bersamaan, tentulah, salah satu sisi

keping yang lain yang berlawanan akan kekurangan muatan sehingga terjadilah

tegangan Hall seperti tersebut di atas.

Tegangan Hall menyebabkan terjadinya medan Hall (εH) yang selanjutnya

gaya Coulomb yang ditimbulkannya, Fc = Q εH, berlawanan arah dengan gaya

dengan gaya Lorentz. Hubungan tegangan Hall (VH), medan Hall (εH) dan gaya

Coulomb (Fc) memenuhi

εH = dan Fc = Q εH (7)

Seiring dengan bertambahnya pembawa muatan yang dibelokkan ke salah satu sisi

keping, maka medan Hall-pun bertambah besar sehingga gaya Coulomb juga makin

besar. Akhirnya, pada keadaan setimbang gaya Coulomb bisa mengimbangi gaya

Lorentz sehingga aliran pembawa muatan kembali lurus.

Pada keadaan setimbang berlaku FL = Fc sehingga berdasarkan persamaan

(6) dan (7) dapatlah diperoleh

VH = vx Bz (8)

Dengan memperhatikan persamaan (2) dan (5) untuk menggantikan ungkapan vx

pada persamaan (8), maka diperoleh

VH = Iy Bz (9)

Dalam gambar di atas luas penampang A = d sehingga persamaan (9) menjadi

VH = Iy Bz (10)

Karena NQd konstan, maka VH berbanding lurus dengan Iy dan Bz. Tetapan

kesebandingan sering disebut dengan konstanta Hall.

RH = (11)

Secara eksperimen dapat diperoleh harga RH, yaitu bagian gradien VH

terhadap Iy atau VH terhadap Bz. Sedangkan tanda RH bergantung pada jenis

pembawa muatan dalam proses konduksi. RH bertanda positif jika jenis pembawa

muatannya positif, dan RH bertanda negatif jika jenis pembawa muatannya negatif.

3. Mobilitas dan Konduktivitas Pembawa Muatan

Besaran lain yang dapat diperoleh dari proses konduksi listrik adalah

mobilitas dan konduktivitas pembawa muatan. Mobilitas pembawa muatan

didefinisikan sebagai perbandingan antara kecepatan alir dan medan luas.

Berdasarkan gambar set efek Hall, maka mobilitas memenuhi persamaan

(12)

Berdasarkan persamaan (5), maka ungkapan rapat arus dalam mobilitas memenuh

J = N Q vy = N Q µ εy (13)

Jika persamaan (13) dibandingkan dengan persamaan (4), maka didapatkan

ungkapan konduktivitas pembawa muatan

σ = N Q µ (14)

mengingat J = I/A dan εy = vy / p, maka persamaan (13) dapat berubah menjadi

Vy = (15)

Dari persamaan (15) dapatlah dilakukan eksperimen untuk menentukan mobilitas

pembawa muatan µ. Grafik Vy terhadap Iy mempunyai gradien ( ). Jika harga

NQ telah didapatkan dari set efek Hall, A dan p tetapan, maka mobilitas µ dapat

ditentukan. Selanjutnya setelah NQµ diketahui, maka berdasarkan persamaan (14)

konduktivitas pembawa muatan σ dapat ditentukan.

C. DESAIN EKSPERIMEN

1. Alat dan Bahan

a. Aparatus Efek Hall

Ukuran : 13 x 16 x 0,2 cm3

Berat : 0,4 Kg

1. Keping konduktor perak (Ag) atau

wolfram (W) dengan tebal 5.10-5 m.

2. Soket untuk arus transversal Iy. Arus ini

maksimal 15 A.

3. Sepasang soket untuk mengukur potensial

Hall (10-6 V) dan tanda polaritasnya.

4. Potensiometer 5 ohm untuk pengaturan titik nol.

5. Batang standard sebagai penyangga aparatus efek Hall di antara kedua ketub

elektromagnet.

b. Mikrovoltmeter

Daya ukur : tegangan DC 100 nV s/d 20 V dengan display digital.

Janganlah menghubungkan tegangan sumber luar ke output analog (4)!

Berilah pemanasan sedikitnya 10 menit

sebelum digunakan!

1. Sepasang soket input 4 mm, tegangan

maks ±20V, resistansi input 1 MΩ untuk

range 20 V dan 100 kΩ untuk range lain.

2. Saklar seleksi penguatan (gain) x 1 s/d

105. Gain 105 bersesuaian dengan

pengukuran dalam range 10-5 V.

3. Saklar selektor fungsi V, Reset dan Vs. Dalam eksperimen efek Hall ini

yang diperlukan hanya saklar V (untuk pengukuran voltase Hall).

4. Sepasang soket output analog 4 mm, tegangan maks ± 20 V, resistansi input

100 .

5. Indikator untuk pengukuran V atau Vs, yang bersesuaian dengan (3).

6. Display digital 3 ½ digit dengan order 100 s/d 10-5. Jika display

menunjukkan nilai ±1999 berarti jangkauan ukur mikrovolmeter tidak

mampu lagi. Segeralah memutar saklar seleksi gain (2) ke arah yang lebih

kecil (berlawanan arah jarum jam). Meskipun pada alat menunjuk lebih

kecil, misalnya 105 menjadi 103, tetapi sesungguhnya menunjukkan nilai

ukur yang lebih besar, yaitu 10-5 menjadi 10-3 V.

7. Potensiometer offset

8. Setting nol.

Gambar 2. Aparatus Efek Hall

Gambar 3. Mikrovoltmeter

c. Sumber tegangan DC (variabel transformer tegangan rendah) 2 V, 20 A untuk

mensuplay arus transversal IY dan tegangan jatuh VY. Aparatus efek Hall

memerlukan arus transversal maksimal 15 A.

d. Amperemeter DC 30 A untuk mengukur arus transversal IY.

e. Sepasang elektromagnet inti-U, yang masing-masing 25 lilitan, untuk

membangkitkan medan magnet homogen pada aparatus efek Hall.

f. Sumber tegangan DC (varaibel power supply tegangan rendah) 20V, 10A untuk

mensuplay arus coil IB. Aparatus efek Hall memerlukan arus coil maksimal 5 A.

g. Amperemeter (6 V AC dan 10 A DC) untuk mengukur arus coil IB.

h. Teslameter dengan probe tangensial untuk mengukur medan magnet.

i. Voltmeter DC 30V untuk mengukur output analog.

2. Skema Eksperimen

Gambar 4. Desain Eksperimen efek Hall

D. LANGKAH KERJA

Perhatian:

- Arus transversal di atas 15 A atau arus coil di atas 5A, hanya boleh dialirkan

dalam rangkaian dalam waktu singkat karena dapat menimbulkan panas.

- Jangan menghubungkan tegangan sumber luar ke output analog (4)

mikrovolmeter!

- Memberi pemanasan pada mikrovolmeter sedikitnya 10 menit sebelum

digunakan

1. Kalibrasi Kurva IB – B

1) Menyusun alatalat eksperimen seperti pada gambar 4. tetapi, yang

digunakan hanya sepasang elektromagnet inti-U, sumber tegangan DC

(variabel power supply tegangan rendah) 20 V, 10 A untuk mensuplay arus

coil IB, Amperemeter (6A AC dan 10A DC) untuk mengukur arus coil IB dan

Teslameter dengan probe tangensial untuk mengukur medan magnet. Hal ini

berarti kalibrasi IB – B dilakukan tanpa aparatus efek Hall berada di antara

kedua kutub elektromagnet.

2) Melakukan demagnetisasi elektromagnet besi, dengan cara mengalirkan arus

bolak balik yang mendekati 5A pada coil dalam waktu singkat, kemudian

secara teratur diturunkan sampai nol.

3) Mengukur fluks magnet BZ sebagai fungsi arus coil IB.

2. Menentukan Konstanta Hall dan Konsentrasi Pembawa Muatan

a. Untuk arus transversal tetap: Potensial Hall sebagai fungsi fluks magnet

1) Menyusun alat-alat eksperimen seperti Gambar 4. Pemasangan aparatus

efek Hall harus di antara kedua kutub elektromagnet dengan jarak yang

benar-benar sama dengan saat melakukan kalibrasi IB - B

2) Memberikan waktu “warming up” kepada mikrovoltmeter selama 10 menit.

3) Mengatur titik nol mikrovoltmeter. Menghubungkan rangkaian pada input

(1), tetapi, semua paralatan dalam keadaan OFF. Memutar saklar selektor

fungsi (3) pada posisi V. Menekan potensiometer offset (7), dan jika

diperlukan gunakan juga seting nol (8) untuk mengatur supaya layar display

atau output analog menunjukkan nol.

4) Mengatur tegangan Hall nol pada mikrovoltmeter, pada saat arus transversal

dalam keadaan hidup, tetapi arus coil belum dihidupkan. Setelah arus

transversal, misalnya IY = 10 A, dan mengatur tombol potensiometer (4)

aparatus efek Hall sehingga display mikrovoltmeter menunjukkan angka

nol.

5) Mengambil data potensial Hall sebagai fungsi fluks magnet (fluks magnet

yang dimaksud adalah hasil kalibrasi kurva IB – B).

b. Untuk fluks magnet tetap: Potensial hall sebagai fungsi arus transversal

1) Sama dengan langkah 2.a (1) s/d (4)

2) Mengambil data potensial Hall sebagai fungsi arus transversal untuk fluks

magnet (fluks magnet yang dimaksud adalah hasil kalibrasi kurva IB – B)

tetap.

3. Menentukan Mobilitas dan Konduktivitas Pembawa Muatan

1) Menyusun alat-alat eksperimen seperti Gambar 4. tetapi, yang digunkan

hanya Aparatus Efek Hall, Sumber tegangan DC (variabel transformer

tegangan rendah) 2 V, 20 A mensuplay tegangan jatuh VY dan Amperemeter

DC 30A untuk mengukur arus transversal IY. Dengan kata lain rangkaian

lengkapnya seperti dalam metode Volt-Ampere.

2) Mengambil data Vy sebagai fungsi Iy

E. TABEL PENGAMATAN

Sampel : perak (Ag)

Panjang sampel : 8,55 cm

Lebar sampel : 2,35 cm

a. Data Kalibrasi Kurva IB - BZ

No IB (A) BZ (mT)123456

0,10,20,30,40,50,6

67,590,1110,7133,9157,6176,7

b. Data Menentukan Konstantsa Hall dan Konsentrasi Pembawa Muatan

1) Untuk arus transversal tetap

Iy = 23 A

No. IB (A) BZ (mT) VH (V)123456

0,10,20,30,40,50,6

66,986,9110,7132,9155,6178,9

0,24 . 104

0,23 . 104

0,22 . 104

0,21 . 104

0,21 . 104

0,22 . 104

2) Untuk fluks magnet tetap

IB = 0,2 A

BZ = 88,5 mT (diambil dari persamaan kalibrasi kurva IB – BZ)

No Iy (A) VH (V)123456

2,37,313,516,618,520

0,02 . 104

0,20 . 104

0,43 . 104

0,49 . 104

0,58 . 104

0,60 . 104

c. Data menentukan mobilitas dan konduktivitas penghantar

No Iy (A) VH (V)123456

0,91,33,38,610,919,4

0,11 . 104

0,16 . 104

0,44 . 104

1,14 . 104

1,53 . 104

2,87 . 104

F. ANALISIS DATA

1. Kalibrasi Kurva IB - BZ

Hubungan antara fluks magnet (BZ) terhadap arus coil (IB) dalam bentuk

persamaan y = ax + b, dimana IB sebagai x dan BZ sebagai y.

No. x (A) y (T) x.y x2 y2

123456

0,10,20,30,40,50,6

0,06750,09010,11070,13390,15760,1769

0,00670,01800,03320,05350,07880,1061

0,010,040,090,160,250,36

0,00460,00810,01220,01790,02480,0313

2,1 0,7367 0,2963 0,91 0,0989

Menghitung besarnya nilai a

Ralat relatif (Rr)

Rr = = 9,09%

Jadi, a = 0,22 ± 0,021

Menghitung besarnya nilai b

Ralat relatif (Rr)

Rr = = 19,56 %

Jadi, b = 0,046 ± 0,0009

Jadi, hubungan ketergantungan antara fluk magnet (BZ) terhadap arus coil (IB)

dalam bentuk persamaan y = ax + b adalah :

y = (0,22 ± 0,021)x + (0,046 ± 0,0009) atau

BZ = (0,22 ± 0,021)IB + (0,046 ± 0,0009)

2. Menentukan Konstanta Hall dan Konsentrasi Pembawa Muatan

a. Untuk arus transversal tetap: Potensial Hall sebagai fluks magnet

Hubungan ketergantungan potensial Hall (VH) terhadap medan magnet (BZ)

dalam bentuk persamaan y = ax + b, dimana BZ sebagai x dan VH sebagai y.

No. x (T) y (V) x.y x2 y2

123456

0,06690,08690,11070,13290,15560,1789

0,00240,00230,00220,00210,00210,0022

0,16 . 10-3

0,20 . 10-3

0,24 . 10-3

0,28 . 10-3

0,33 . 10-3

0,39 . 10-3

0,00450,00760,01230,01770,02420,0320

5,76 . 10-6

5,29 . 10-6

4,84 . 10-6

4,41 . 10-6

4,41 . 10-6

4,84 . 10-6

0,7319 0,0133 1,6 . 10-3 0,0983 29,55 . 10-6

Menghitung besarnya nilai a

Jadi, a = (-1,9 .10-3 ± 11,9 .10-3) dengan ralat relatif = 6,27%

Menghitung besarnya nilai b

Jadi, b = (2,64.10-3 ± 1,53.10-3) dengan ralat relatif 5,79%

Hubungan ketergantungan antara potensial Hall (VH) terhadap medan magnet

(BZ) dalam bentuk persamaan y = ax + b adalah:

VH = (-1,9 .10-3 ± 11,9 .10-3)BZ + (2,64.10-3 ± 1,53.10-3)

Menghitung konstanta Hall (RH) dan konsentrasi pembawa muatan (N)

y = VH ; ; b = 0 ; x = BZ

Menghitung konstanta Hall (RH)

d = 5.10-5 m ; d = 2,5 . 10-5 m ; Iy = 7,3 A ; Iy = 3,6 A

Jadi, konstanta Hall RH = (-1,3.10-8 ± 8,1.10-8) Vm3A-1

Menghitung konsentrasi pembawa muatan (N)

Jadi konsentrasi pembawa muatan N adalah

N = (4,81.1026 ±2,99.1027) m-3

b. Untuk fluks magnet tetap : Potensial Hall sebagai fungsi arus transversal

Hubungan ketergantungan Potensial Hall (VH) terhadap arus transversal (Iy)

dalam bentuk persamaan y = ax + b, dimana Iy sebagai x dan VH sebagai y.

No. x (A) y (V) x.y x2 y2

123456

2,37,313,516,618,520,0

0,00020,00200,00430,00490,00580,0060

0,000460,014600,058050,081340,107300,12000

5,2953,29182,25275,56342,25

400

0,04 . 10-6

4,00 . 10-6

18,49 . 10-6

24,01 . 10-6

33,64 . 10-6

36,00 . 10-6

78,2 0,0232 0,38175 1258,64 116,18 . 10-6

Menghitung besarnya nilai a

Jadi, a = (0,3 .10-3 ± 0,07 .10-3) dengan ralat relatif = 23%

Menghitung besarnya nilai b

Jadi, b = (-0,44.10-3 ± 1,02.10-3)

Hubungan ketergantungan antara potensial Hall (VH) terhadap arus transversal

(Iy) dalam bentuk persamaan y = ax + b adalah:

VH = (0,3 .10-3 ± 0,07 .10-3)Iy + (-0,44.10-3 ± 1,02.10-3)

Menghitung konstanta Hall (RH) dan konsentrasi pembawa muatan (N)

y = VH ; ; b = 0 ; x = Iy

Menghitung konstanta Hall (RH)

d = 5.10-5 m ; d = 2,5 . 10-5 m ; BZ = 88,5.10-3 T

Jadi, konstanta Hall RH = (1,69.10-7 ± 3,95.10-8) Vm3A-1

Menghitung konsentrasi pembawa muatan (N)

Jadi konsentrasi pembawa muatan N adalah

N = (0,37.1026 ± 0,86.1025) m-3

3. Menentukan Mobilitas dan Konduktivitas Pembawa Muatan

Hubungan ketergantungan antara tegangan sampel (VY) terhadap arus

transversal sampel (IY) dalam bentuk persamaan y = ax + b, dimana

VY sebagai y dan IY sebagai x.

No. x (A) y (V) x.y x2 y2

123456

0,91,33,38,610,919,4

1,1 . 10-3

1,6 . 10-3

4,4 . 10-3

11,4 . 10-3

15,3 . 10-3

28,7 . 10-3

0,99 . 10-3

2,08 . 10-3

14,52 . 10-3

98,04 . 10-3

166,77 . 10-3

556,78 . 10-3

0,811,6910,8973,96118,81376,36

1,21 . 10-6

2,56 . 10-6

19,36 . 10-6

129,96 . 10-6

234,09 . 10-6

823,69 . 10-6

44,4 0,0625 0,83918 582,52 1,21 . 10-3

Menghitung besarnya nilai a

Jadi, a = (1,48 .10-3 ± 0,09 .10-3) dengan ralat relatif = 6,08 %

Menghitung besarnya nilai b

Jadi, b = (-0,56.10-3 ± 0,98.10-3)

Hubungan ketergantungan antara potensial Hall (VH) terhadap arus transversal

(Iy) dalam bentuk persamaan y = ax + b adalah:

VH = (1,48 .10-3 ± 0,09 .10-3) Iy + (-0,56.10-3 ± 0,98.10-3)

Menghitung konstanta Hall (RH) dan konsentrasi pembawa muatan (N)

y = VH ; ; b = 0 ; x = Iy

Menghitung konstanta Hall (RH)

d = 5.10-5 m ; d = 2,5 . 10-5 m

Jadi, konstanta Hall RH = (7,4.10-8 ± 0,45.10-8) Vm3A-1

Menghitung konsentrasi pembawa muatan (N)

Jadi konsentrasi pembawa muatan N adalah

N = (0,85.1026 ± 0,51.1025) m-3

Menghitung mobilitas dan konduktivitas pembawa muatan

y = VY ; a = ; b = 0 ; x = IY

Mobilitas pembawa muatan

a =

d = 5.10-5 ; d = 2,5.10-5 ; l = 2,35 . 10-2 m ; l = 0,01 m

A = 1,175 . 10-6 m2 ; SA = 0,5.10-3 m2

N = 0,85.1026 m3 ; SN = 0,51 . 1025 m3

P = 8,55 . 10-2 m ; SP = 0,04 m

Jadi, mobilitas pembawa muatan = (3,62 ± 16,97)

Konduktivitas Pembawa Muatan ()

σ = N Q µ

= 0,85.1026.1,6.10-19.3,62

= 4,92.107 (m)-1

Jadi, konduktivitas pembawa muatan = (4,92.107 ± 23,26.107) (m)-1

4. Perbandingan hasil percobaan dengan tabel untuk perak (Ag) pada suhu kamar

Besaran Tabel Hasil PercobaanKonduktivitasKonsentrasi pembawa muatan (N)- Arus transversal tetap- Fluks magnet tetapKonstanta Hall - Arus transversal tetap- Fluks magnet tetap

6,21.107 (m)-1

5,85 . 1028 m-3

-0,84.10-10 Vm3A-1

4,92.107 (m)-1

4,81 . 1026 m-3

0,37 . 1026 m-3

-1,3 . 10-8 Vm3A-1

1,69 . 10-7 Vm3A-1

5. Jenis pembawa muatan yang mengalir dalam penghantar adalah elektron

(muatan negatif).

G. KESIMPULAN

Apabila nilai fluks magnet dan arus transversal diperbesar, maka potensial

Hall-nya juga semakin besar. Hal ini berarti hubungan antara fluks magnet dengan

potensial Hall dan hubungan antara arus transversal dengan potensial Hall adalah

berbanding lurus. Dalam hal ini, muatan yang mengalir dalam penghantar adalah

muatan negatif (elektron).

Nilai dari konstanta Hall yang dihasilkan dari percobaan ini adalah :

1. Jika arus transversalnya tetap sebesar -1,3 . 10-8 Vm3A-1

2. Jika fluks magnet tetap sebesar 1,69 . 10 -7 Vm3A-1

Besar konsentrasi pembawa muatan yang mengalir dalam penghantar yang

didapat dari percobaan ini adalah:

1. Jika arus transversalnya tetap sebesar 4,84 . 1226 m-3

2. Jika fluks magnet tetap sebesar 0,37 . 1026 m-3

Besar konduktivitas pembawa muatan yang mengalir dalam penghantar dari

percobaan ini adalah 6,21 . 107 (m)-1.

H. DISKUSI

1. Efek Hall Anomalus Wolfram (W)

Sampel perak (Ag) menunjukkan efel Hall normal, yaitu memiliki pembawa

muatan negatif (elektron) sehingga konstanta Hall-nya berharga negatif. Kajian

teoritisnya cukup dengan menggunakan model elektron bebas, yaitu suatu model

yang mengabaikan interaksi inti terhadap elektron sehingga elektron dapat bergerak

bebas di antara inti-inti di seluruh volume bahan asahan tidak sampai keluar dari

permukaan. Pengabaian interaksi inti terhadap elektron berarti juga ikatan inti

terhadap elektron lemah. Elektron bebas yang dimiliki Ag hanya satu, ayitu elektron

valensinya.

Lain halnya dengan wolfram (W). Dengan set eksperimen dan konsisi yang

sama, eksperimen efek Hall pada W menunjukkan bahwa tegangan Hall memiliki

besar yang sama, tetapi arahnya berlawanan dengan yang terjadi pada Ag. Hal ini

berarti pembawa muatan pada W berlawanan tanda dengan yang dimiliki oleh Ag,

sehingga W memiliki konstanta Hall berharga positif. Oleh karena itu, efek Hall

wolfram sering disebue efek Hall abnormal atau anomalus.

Pembawa muatan yang berlawanan dengan elektron (negatif) adalah hole

(positif). Hole adalah tempat kekosongan yang ditinggalkan oleh elektron. Jika

terdapat medan listrik, maka elektron akan bergerak melawan arah medan,

sedangkan hole searah medan.

Munculnya pembawa muatan hole adalah jika interaksi inti terhadap

elektron tidak diabaikan. Interaksi tersebut berbentuk potensial periodik. Dengan

menggunakan persamaan Schrodinger akan didapatkan energi elektron berbentuk

pita-pita energi. Oleh karena itu, teori ini sering disebut teori pita energi.

Berdasarkan kajian konduktivitasnya, ternyata hole juga dapat menghantarkan

listrik. Secara tingkat energi, hole menempati sedikit bagian atas suatu pita yang

terisi elektron hampir penuh.

Dalam sistem periodik unsur W termasuk golongan VIA dan memiliki

nomor atom 74 dengan konfigurasi elektron [Xe]4f145d46s2. Hal ini berarti semua

elektron sudah memiliki spin yang sudah berpasang-pasangan sehingga tidak ada

yang menjadi elektron bebas. Tetapi, faktanya tidak demikian. Wolfram termasuk

konduktor yang baik. Ternyata, antara satu pita energi dengan yang lain

dimungkinkan terjadi tumpang-tindih. Untuk konduktor W tersebut, tumpang tindih

terluar terjadi pada pita energi 6s, 4f, 5d dan 6p yang secara total memerlukan 32

elektron. Sedangkan, di luar sel [Xe], wolfram hanya memiliki 20 elektron. Hal ini

berarti masih terdapat 12 tempat kosong elektron, yang bisa berperan sebagai hole.

2. Efek Hall Bahan Semikonduktor

Bahan semikonduktor yang didoping memungkinkan memiliki dua jenis

pembawa muatan, yaitu elektron (negatif) dan hole (positif). Jika dua pembawa

muatan tersebut sama-sama berperan dalam penghantaran listrik, maka konstanta

Hall memiliki rumusan

Dimana h dan N, masing-masing adalah simbol untuk hole dan elektron. Jika

eksperimen efek Hall hanya menggunakan semikonduktor jenis-N, maka konstanta

Hall-nya akan tereduksi menjadi persamaan (11). Tetapi, jika eksperimen

menggunakan semikonduktor jenis-P, maka konstanta Hall-nya sama dengan

persamaan (11) dengan N diganti dengan h dan berharga positif.

DAFTAR PUSTAKA

Kittel, C. 1991. Introduction to Solid State Physics. Singapore : John Wiley & Sons,

Inc.

Leybold-Heraeus. 1997. The Hall Effec for Siver. FRG

Leybold-Heraeus. 1977. Instrument Sheet: Hall Effect Apparatus (Siver and

Tungsten). FRG

Omar, MA. 1975. Elementary Solid State Physics: Principles and Application.

Reading-Massachusetts: Addison Wesley Publishing Company

Tim Penyusun. 2006. Petunjuk Praktikum Fisika Modern. Malang : Jurusan Fisika

FMIPA UM