A. Arus Listrik Muatan-muatan listrik yang bergerak akan menghasilkan arus listrik. Satuan arus listrik adalah Ampere (A). Lebih tepatnya arus I didefenisikan sebagai laju pergerakan muatan melewati suatu titik acuan tertentu (menembus suatu bidang acuan tertentu) sebesar satu Coloumb per detik, dari sistem hantar (misalnya melalui penampang lintang kawat tertentu) dan proses pengangkutan muatan disebut penghantaran. Jadi

Q = muatan (Coloumb) t = waktu (detik)satuan arus dalam system maksimal adalah1 ampere= 1B. Kuat ArusKuat arus adalah laju transport muatan listrik per satuan waktu melalui titik atau permukaan tertentu. Simbol I biasa digunakan untuk arus yang konstan, sedangkan i untuk arus yang berubah terhadap waktu. Satuan kuat arus adalah ampere (1 A = 1 C/s). Hukum ohm menghubungkan antara kuat arus (I), tegangan (V) dan hambatan (R). Untuk rangkaian-rangkaian sederhana, I = V/R. C. Rapat ArusMedan listrik dalam suatu penghantar dengan luas penampang yang tetap akan menyebabkan timbul arus konduksi. Rapat arus konduksi ini dapat dirumuskan dengan J = U (A/m2)J = Rapat arus konduksi = Kerapatan muatan U= Kecepatan hanyut/hantar Jika :U = E, maka J = E di mana = , adalah konduktivitas dari bahan yang dinyatakan dengan siemens per centimeter (S/cm).1. Pengertian konduktorKonduktor adalah zat yang dapat menghantarkan arus listrik dengan baik. Konduktor dapat berupa zat padat, zat cair, gas terion, dielektrik tak sempurna, dan bahkan ruang hampa udara di sekitar katoda yang memancarkan ion akibat panas. Karena sifatnya yang konduktif maka zat penghantar ini disebut konduktor. Konduktor yang baik adalah yang memiliki tahanan jenis yang kecil. Pada umumnya logam bersifat konduktif. Emas, perak, tembaga, alumunium, zink, besi berturut-turut memiliki tahanan jenis semakin besar. Di dalam banyak penghantar, pembawa muatannya adalah elektron. Emas adalah penghantar yang sangat baik, tetapi karena harganya sangat mahal, maka secara ekonomis tembaga dan alumunium paling banyak digunakan sebagai penghantar.2. IsolatorSuatu penghantar listrik yang buruk disebut isolator. Pada jarak atom dalam kisi yang diperlihatkan oleh gambar 2.2(a), celah energi yang lebar ini memisahkan daerah pita konduksi yang penuh dari pita konduksi yang kosong. Energi yang dapat diberikan kepada elektron, oleh medan listrik yang ada, terlalu kecil untuk memindahkan elektron dari pita yang berisi ke pita yang kosong. Oleh karena itu elektron tidak dapat memperoleh energi yang mencukupi, maka penghantaran tidak mungkin berlangsung.3. SemikonduktorSalah satu bahan yang memiliki celah energi terkecil disebut semikonduktor. Bahan-bahan yang mempunyai sifat semikonduktor umumnya memiliki energi gap lebih kecil dari 6 eV. Bahan Semikonduktor dapat berupa bahan murni atau bahan paduan.

4. KonduktivitasKonduktivitas listrik adalah ukuran dari kemampuan suatu bahan untuk menghantarkan arus listrik. Konduktivitas atau hantaran listrik padatan ionik atau kristal ionik pada umumnya adalah lemah. Hal ini disebabkan oleh sulitnya ion-ion mengalami migrasi dari satu posisi ke posisi yang lain karena ion-ion tersebut cenderung terikat kuat dalam kisi kristalnya. Migrasi atau konduksi ion-ion dalam kristal ionik pada umumnya berikatan dengan adanya cacat-cacat kristal. Bertambahnya cacat kristal yang terdapat di dalam kristal akan mempermudah migrasi ion-ion dalam kristal mempermudah kisi kristal sehingga konduktivitas kristal ionic bertambah besar (Effendy. 2010. Ikatan Ionik. Malang: Universitas Negeri Malang)Elemen pertama pada pengukuran konduktivitas listrik berbentuk konduktivitas sel yang terdiri atas sepasang elektroda yang luas permukaannya ditetapkan dengan teliti. Konduktivitas yang diukur dengan sel konduktivitas dinyatakan dengan rumus:

k = Konduktivitas, mho/cmC = Konduktansi, mhoA = Luas elektroda, cm3L = Jarak antara elektroda, cmPada peralatan ukur konduktivitas di industri, luas permukaan elektroda dapat lebih ataupun kurang dari 1 cm dan jaraknya dapat lebih jauh ataupun lebih dekat dari 1 cm. Hubungan satuan antara elektroda-elektroda dengan sel konduktivitas standar disebut dengan konstanta sel (K). Hal itu dapat diturunkan dengan persamaan

Ditinjau dari konduktivitas listrik, zat padat dapat dikelompokkan ke dalam 5 kelompok besar, yiatu: isolator, semikonduktor, konduktor biasa, konduktor bagus dan uperkonduktor. Isolator memiliki konduktivitas listrik paling rendah sedangkan uperkonduktor memiliki konduktivitas listrik paling tinggi. Ada dua cara untuk mengukur nilai energi celah, yaitu dengan teknik penyerapan langsung dan teknik penyerapan tak langsung.

Gambar pita konduktor untuk semikonduktor murni1. Teknik penyerapan langsungPada teknik penyerapan tak langsung, kristal semikonduktor yang akan diukur elah energinya dijatuhi foton monokromatik dengan energi mulai dari yang kecil sampai yang besar sedemikian rupa sehingga terjadi penyerapan foton oleh kristal.

Gambar bagian teknik penyerapan langsungApabila foton monokromatik yang datang pada kristal semikonduktor masih diteruskan oleh kristal itu, atau dengan kata lain foton itu masih ditangkap (diditeksi) oleh detektor, maka berarti penyerapan foton oleh kristal belum terjadi. Selanjutnya, jika energi foton itu kita perbesar sedikit demi sedikit sehingga mulai ada foton yang tidak ditangkap oleh ditektor, maka berarti pada saat ini penyerapan foton oleh kristal mulai terjadi. Jika energi foton itu terus kita perbesar, maka penyerapan akan terus berlangsung. Pada teknik penyerapan langsung, nilai energi foton yang menyebabkan mulai terjadinya penyerapan foton oleh kristal adalah sama dengan nilai energi celah dari kristal semikonduktor itu.2. Teknik penyerapan tak langsungProses pengukuran Eg dengan teknik penyerapan tak langsung baik bagan maupun prosesnya pada prinsipnya adalah sama dengan proses pengukuran celah energi dengan teknik penyerapan langsung. Tetapi ada sedikit perbedaan. Pada teknik penyerapan tak langsung di samping melibatkan elektron dan hole juga melibatkan partikel lain yaitu fonon. Pada teknik ini, selain foton, fonon mungkin diserap oleh kristal atau timbul di dalam kristal. Sehingga pada proses ini kita akan memperoleh tiga partikel, yaitu elektron konduksi , hole, dan fonon. Kurva penyerapan sebagai fungsi energi untuk teknik penyerapan tak langsung.

Gambar kurva penyerapan sebagai fungsi energi pada teknik penyerapan tak langsung