PADATAN

Macam Padatan, sifat dan kegunaannya

.

KRISTAL:Partikel zat padat terikat kuat sehingga saling bersentuhan. Bila partikel itu tersusun teratur maka zat padat yang terbentuk disebut kristal, misalnya gula,NaCl.

Amorf:Bila susunan partikel tidak teratur, misalnya karet dan plastik

Padatan kristal mempunyai titik lebur yang tajam (rentangan suhunya kecil), sedangkan zat padat amorf akan melunak kemudian melebur dalam rentang suhu yang besar. Zat padat amorf sulit dipelajari karena tidak teratur, sedangkan padatan kristal lebih mudah untuk dipelajari karena keteraturan permukaan dan strukturnya dapat menggambarkan polasusunan atom, molekul atau ion dan ukuran atom serta ion penyusunnya

MACAM PADATAN

Spektrogram XRD: cangkang kepiting, Kitin, Kitosan

Cara terbentuknya kristal

1. Reaksi kimia AgNO3(aq) + NaCl (aq) AgCl(s)+NaNO3 (aq)

2. Penjenuhan Pembuatan garam dari air laut3. Pembekuan air menjadi es

Bagaimana pertumbuhan kristal ?

Berdasarkan bentuknya : Dua zat yang mempunyai struktur kristal

yang sama disebut isomorfik (sama bentuk) contohnya NaF dan MgO, K2SO4 dan K2SeO4.

Suatu zat yang mempunyai dua struktur kristal atau lebih disebut polimorfik (banyak bentuk), misalnya karbon mempunyai struktur grafit dan karbon, belerang mempunyai struktur rombohedral dan monoklin.

Kisi dan Struktur Kristal

1. Kristal padat mempunyai kisi ruang yaitu susunan titik-titik khayalan dalam tiga dimensi yang berulang secara teratur.

2. Tiap titik melambangkan letak satu partikel . 3. Partikel-pertikel itu akan tersusun secara teratur membentuk

struktur dari kristal. 4. Stuktur kristal biasanya digambarkan dengan unit terkecilnya

yang disebut sel satuan. 5. Untuk menggambarkan letak titik sel satuan dapat dibuat

sumbu x,y dan z yang disebut sumbu kristalografi. 6. Sumbu tersebut tidak selalu saling tegak lurus, tetapi dapat

membentuk sudut lebih kecil atau lebih besar dari 90o .

Bagaimana gambarnya ?

Struktur dan Cacat KristalMaterial Teknik

Pendahuluan Kristal adalah susunan

atom-atom secara teratur dan kontinu pada arah tiga dimensi

Satuan sel adalah susunan terkecil dari kristal

Parameter kisi struktur kristal Panjang sisi a, b, c Sudut antara sumbu

b

ac

x

y

z

Sistem Kristal Parameter kisi diklasifikasikan dalam tujuh sistem kristal dan empat belas kisi kristal

Arah kristal dinyatakan sebagai vektor dalam [uvw]

uvw merupakan bilangan bulat

Himpunan arah <111> terdiri dari [111], [111], [111], [111], [111], [111], [111], [111]

[100]

b

ac

x

[111]

[110]

z

y

Menentukan Indeks Miller Arah Kristal Prosedur menentukan

arah kristal x y

zProyeksi a/2 b 0

Proyeksi (dlm a, b, c) ½ 1

0Reduksi 1 2 0Penentuan [120]

cy

b

a

x

Proyeksi pd sb y: b

z

Proyeksi pd sb x: a/2

Bidang Kristal

Dinyatakan dengan (hkl)

hkl merupakan bilangan bulat

b

ac

x

Bid (110) mengacu titik asal O

Bid. (110) ekivalen

z

y

b

ac

x

Bid (111) mengacu titik asal O

Bid. (111) ekivalen

z

y

Menentukan Indeks Miller Bidang Kristal Prosedur menentukan

bidang kristal x y

zPerpotongan ~a -b c/2Perpotongan (dlm a, b dan c)

~ -1 ½Resiprokal 0 -1 2Penentuan (012)

cy

b

a

x

z

bid.(012)

z’

x’

14 kisi kristal

Tujuh Sistem Kristal

No.

Sistem Panjang Sisi Sudut

1. Kubus a = b = c = = = 90

2. Tetragonal a = b c = = = 90

3. Ortorombik a b c = = = 90

4. Monoklin a b c = = = 90

5. Triklin a b c 90

6. Rombohedral A = b = c = = 90

7. Heksagonal A = b c = = 90, = 120

Jenis Kristal

.

Kristal Ion Kristal ion merupakan kristal yang terbentuk melalui interaksi

elektrostatik antara ion- ion penyusunnya dalam hal ini adalaah ion negatif dan positif.

Bentuk kristal ion sangat dipengaruhi oleh perbandingan jari-jari ion positif dan ion negatif.

Dalam kristal ion, satu ion positif akan dikelilingi oleh beberapa ion negatif dan sebaliknya. Jumlah ion tetangga yang dimiliki oleh sebuah ion disebut bilangan koordinasi (BK). Nilai BK tergantung pada perbandingan jari-jari ion, nilai BK akan menentukan struktur dari kristal yang terbentuk.

3.Apabila kristal telah terbentuk, ion penyusunnya akan tersusun sedemikian rupa sehingga tarikan antara ion positif dan negatif maksimum sedangkan tolak-menolak ion yang sejenis minimum.

4.Karena gaya elektrostatik yang terbentuk sangat kuat, kristal ion

memiliki energi kisi yang relatif besar, sehingga kristal yang terbentuk keras, titik lelehnya relatif tinggi dan sangat getas ( mudah patah). Bila terkena pukulan keras cenderung berantakan, sebab bidang kristal akan bergeser , bergerak dari keadaan tarik-menarik menjadi tolak menolak. Pada keadaan padat, merupakan konduktor yang buruk karena ion terpadu kompak pada kisinya, tetapi bila melelh atau melarut ion-ionnya akan bebas bergerak sehingga senyawa ion ini akan berfungsi sebagai konduktor yang baik.

Kristal Logam

Kristal ini terbentuk melalui tarikan elektrostatik antara kisi dan ion posisit dengan lautan elektron.

Kristal logam kaya akan elektron dan ion positif yang terletak paada titik-titik kisinya.

Kristal logam hanya tersusun oleh satu jenis logam, karena jari-jarinya sama maka struktur yang mungkin adalah heksagonal dan kubus.

Pada kristal logam elektron dapat bergerak bebas, sehingga dapat berfungsi sebagai konduktor listrik dan panas yang baik. Titik leleh dan kekerasannya sangat beragam.

Kristal Kovalen

Kristal kovalen adalah kristal yang terbentuk dari atom yang berikatan kovalen.

Contohnya karbon (intan dan grafit). Satu atom karbon berikatan dengan empat atom karbon lainnya.

Pada intan keempat ikatan membentuk tetrahedron sehingga molekul dapat berkembang ke segala arah menjadi molekul raksasa. Akibatnya intan sangat keras.

Pada Grafit, atom karbon juga membentuk ikatan dengan empat atom karbon lainnya, tetapi tidak berbentuk tetrahedron. Tiga ikatan kovalen berada dalam satu bidang, sedangkan elektron valensi yang keempat membentuk ikatan kovalen sesaat dengan karbon lapisan atas dan bawah secara bergantian. Ikatan yang terbentuk dalam satu bidang sangat kuat, tetapi antar bidang sangat lemah, hal tersebut mengakibatkan grafit dapat digeser. Pensil merupakan grafit, bila digoreskan pada kertas akan berbekas karena ada lapisan yang tertinggal.

Kristal Molekul

Kristal yang terbentuk dari partikel melalui gaya van der Waals, disebut kristal molekul.

Pada kristal ini, sebagai partikel terkecilnya adalah molekul kovalen sederhana atau atom.

Gaya tarik antar partikel lebih lemah dibandingkan ikatan kovalen

yang ada dalam molekul partikel. Karena gaya tarik antar partikel pada kristal molekul lemah maka kristal molekul cenderung memiliki energi kisi yang kecil dan mudah sekali berubah bentuk, bentuknya lunak atau lembek. Energi panas yang diperlukan untuk memutus ikatan antar partikelnya kecil, maka kristal molekul mempunyai titik leleh yang rendah.Kristal molekul merupakan konduktor yang buruk, sebab semua elektronnya terikat pada molekul kovalen sehingga tidak bebas bergerak dalam sistem kristalnya.

Penentuan Jumlah dan Volume Partikel

Jumlah partikel dalam sel satuan dapat dihitung dengan cara terlebih dahulu harus dapat membayangkan seolah-olah atom dibelah menjadi beberapa bagian, karena partikel itu milik beberapa sel satuan. Berikut ini akan dicontohkan cara menghitung jumlah partikel dalam kristal kubus sederhana, berpusat badan dan berpusat muka.

Kubus sederhana pada sistem kubus ini ada satu partikel di setiap

sudut, sedangkan sudut tersebut milik delapan kubus lainnya ( 4 di atas dan 4 di bawah). Sehingga partikel tiap sudut harus dibagi menjadi 8. Jumlah sudut juga 8 sehingga jumlah partikel tiap sel satuan = 8 x 1/8 partikel = 1 partikel.

Pada kristal logam (jari-jari pertikelnya sama) yang berstruktur kubus sederhana dengan panjang sisi kubus sebesar a maka jari-jari atom (r) = 1/2a

Volume kubus = a3

Volume atom = 4π r3 = 4π ( 1/2 a) 3 3 3 = 0,524 a3

Kubus berpusat badan Pada sistem ini partikel di tiap sudut dibagi 8 dan terdapat

satu partikel yang berada di pusat yang tidak terbagi , sehingga jumlah partikel tiap sel satuan adalah :

8 sudut x 1/8 partikel = 1 partikel 1 partikel di pusat = 1 partikel 2 partikel Jika panjang sisi kubus adalah a, maka jari-jari partikel :

r = 1/2a √3 Volume kubus = a3

Volume partikel = 2 x 4π r3 = 8π ( 1/4 a√3) 3 3 3 = 0,680 a3

Kubus berpusat muka Kubus berpusat muka, contohnya NaCl. Partikel yang berada di sudut

(Cl-) terbagi delapan, yang berada di rusuk (Na) terbagi empat dan yang berada di muka (Cl-) terbagi dua, sedangkan yang berada di pusat (Na+) tidak terbagi, sehingga jumlah partikelnya adalah :

Jumlah Cl- 8 sudut x 1/8 Cl- = 1 Cl- 6 muka x 1/2 Cl- = 3 Cl- 4 Cl-

Jumlah Na+ : 12 sisi x 1/4 Na+ = 3 Na+ 1 Na+ di pusat = 1 Na+ 4 Na+

Jumlah partikel tiap sel satuan = 8 partikel

Jika panjang sisi = a; dan jari-jari atom = r maka: r = 1/4a √2 Volume partikel = 8 x 4π r3 = 32π ( 1/4 a√2) 3 = 0,741 a3

3 3

Penggolongan Struktur Padatan ionik

Penggolongan struktur padatan ionik dikelompokkan menjadi 2 yaitu tipe AX; dan AX2;

Tipe AX ( ZnS , NaCl dan CsCl)

Struktur seng Sulfida ( ZnS) Pada struktur seng sulfida tiap ion Zn2+ dikelilingi oleh 4 ion S2- dan setiap

ion S2- dikelilingi oleh 4 ion Zn2+ sehingga bilangna koordinasi (BK) kedua ion tersebut adalah 4 dan disebut sebagai 4: 4. Perbandungan r+/r- sebesar 0,4 dan kristal ionik ini mempunyai struktur tetrahedral.

Struktur Natrium Klorida (NaCl)Kristal natrium klorida mempunyai struktur octahedral dengan harga perbandingan jari-jarinya 0,52 . Pada kristal ini tiap ion Na+ dikelilingi oleh 6 ion Cl- dan setiap ion Cl- dikelilingi oleh 6 ion Na+ sehingga bilangan koordinasi kedua ion 6 dan dikatakan sebagai 6:6.

Struktur Caesium Klorida (CsCl) Pada struktur caesium klorida setiap ion Cs+ dikelilingi oleh 8 ion Cl- dan

setiap ion Cl- dikelilingi oleh 8 ion Cs+ sehingga bilangan koordinasi (BK) kedua ion tersebut adalah 8 dan disebut sebagai 8: 8. Perbandungan r+/r- sebesar 0,93 dan kristal ionik ini mempunyai struktur kubus berpusat badan.

TIPE AX2 ( CaF2, TiO2 dan SiO2)

TIPE AX2 ( CaF2, TiO2 dan SiO2) Dua struktur yang paling umum yaitu CaF2 dan rutil (TiO2) ,

sedangkan yang lain yaitu SiO2 biasa disebut β- cristobalite. Struktur Calsium florida Pada struktur Calsium florida setiap ion Ca2+ dikelilingi oleh 8 ion

F- dan setiap ion F- dikelilingi oleh 4 ion Ca2+ sehingga bilangan koordinasi (BK) kedua ion tersebut adalah 8 dan 4 disebut sebagai 8: 4. Perbandungan r+/r- sebesar 0,73 dan kristal ionik ini mempunyai struktur kubus berpusat badan.

Struktur Rutil TiO2 eksis berada dalam 3 bentuk yaitu anatase, brookit

dan rutil . Struktur rutil ditemukan pada beberapa kristal ionik. Pada struktur TiO2 setiap ion Ti4+ dikelilingi oleh 6 ion O2- dan setiap ion O2- dikelilingi oleh 3 ion Ti4+ sehingga bilangan koordinasi (BK) kedua ion tersebut adalah 6 dan 3 disebut sebagai 6: 3. Perbandungan r+/r- sebesar 0,4 dan 0,73 .

Struktur Kristal Tipe AXCth.; NaCl, CsCl, ZnS dan intan

Struktur NaCl (Garam) Bentuk kubik berpusat muka

(FCC) 1 atom kation Na+ dikelilingi

6 atom anion Cl- (BK 6) Posisi atom kation Na+:

½½½, 00½, 0½0, ½00 Posisi atom anion Cl-: 000,

½½0, ½0½, 0½½ Cth seperti kristal garam:

MgO, MnS, LiF dan FeO. Perbadingan jari-jari atom

kation dan anion = 0,102/0,181 = 0,56

Struktur kristal tipe AX Struktur CsCl

Bentuk kubik sederhana (simple cubic)

1 atom kation Cs+ dikelilingi 8 atom anion Cl- (BK 8)

Posisi atom kation Na+: ½½

Posisi atom anion Cl-:000

Perbandingan jari-jari aton kation dan anion = 0,170/0,181 = 0,94.

Struktur kristal tipe AX Struktur ZnS

Bentuk Sphalerite 1 atom kation Zn+ dikelilingi

4 atom anion S- (BK 4) Posisi atom kation Zn+:

¾¾¾, ¼¼¾, ¼¾¼, ¾¼¼

Posisi atom anion S-: 000, ½½0, ½0½, 0½½

Cth seperti kristal ZnS: ZnTe, BeO dan SiO.

Perbandingan jari-jari atom kation dan anion = 0,060/0,174 = 0,344

Struktur kristal AX

Struktur intan Bentuk sama seperti

ZnS, tetapi seluruh atomnya diisi atom C.

Ikatan atomnya ikatan atom kovalen

Struktur kristal intan

Struktur kristal AmXp

Al2O3 (korundum) Bentuk heksagonal

tumpukan padat

Struktur kristal Al2O3

Struktur kristal AmBnXp

BaTiO3 Bentuk kristal

perouskite Atom kation: Ba2+

dan Ti4+

Atom anion: O2-

Struktur kristal perouskite

CACAT KRISTAL ( CRYSTAL DEFECT)

Suatu kristal dikatakan sempurna apabila interaksi antara kation- anion maksimal dan tolakan kation-kation dan anion-anion miminal. Apabila hal tersebut tidak terpenuhi maka suatu kristal dikatakan mengalami cacat atau defect. Beberapa factor penyabab terjadinya cacat kristal salah satunya adalah suhu. Cacat kristal yang disebabkan oleh factor suhu disebut sebagai Thermodynamics Defect . Pada suhu 0 0K partikel –pertikel penyusun kristal mempunyai kecenderungan menempati posisi yang seharusnya. Bila suhu dinaikkan partikel –partikel ion tersebut mengalami vibrasi secara termal sehingga kisi kristal mengalami perubahan terutama dengan lobang dari kisi. Jika suhu bertambah tinggi maka akan terjadi loncatan partikel ion dari kisis kristal sehingga menyebabkan terjadinya cacat kristal yang berupa titik (cacat titik). Jika suhu makin meningkat maka lobang kisi menjadi besar dan pada akhirnya kisi tersebut kosong sehingga terbentuk hole .

Kristal stoikiometri (Daltonide) yaitu kristal yang sama secara kimia mengandung unsur yang sama dalam komposisi dan berat. Sedangkan kristal non stoikiometri ( Berthollide) komposisi kimianya bervariasi, tidak konstan. Cacat kristal secara garis besar dibagi menjadi 2 yaitu cacat secara stoikiometri dan non stoikiometri.

Dua tipe cacat kristal senyawa stoikiometri yaitu : Schottky dan Frenkel.

Cacat kristal Schottky (Schottky Defect)

Cacat kristal model ini terjadi pada pasangan lubang pada kisis kristal dimana satu ion positif dan satu ion negatif tidak ada. Cacat ini biasa terjadi pada kristal dengan derajat ionik yang tinggi dimana ukuran ion negatif dan ion positif sama (hampir sama) dan terjadi pada kristal dengan Bilangan Koordinasi (BK) 6 dan 8. Contohnya NaCl, CsCl, KCl dan KBr.Jumlah cacat Schottky perCm3 (Ns) dapat dihitung dengan persamaan:

N = jumlah dari tempat yang kosong per Cm3

Ws = kerja yang diperlukan untuk menghasilkan cacat (Joule)

K = konstanta gas T = temperatur absolut (0K)

Cacat Frenkel (Frenkel Defect)

Cacat ini terjadi karena adanya kisi yang kosong (hole) dan ion yang seharusnya mengisi tersebut berada pada posisi antara (interstitial). Cacat ini dapat terjadi pada kristal yang mempunyai jari-jari kation sangat kecil dibandingkan jari-jari anionnya. Sehinnga perbedaan antara kation dan anion sangat besar. Anion mudah mendesak kation pada posisi antara,sehingga kation mengisis posisi antara. Kristal yang mengalami cacat ini misalnya kristal ZnS, AgCl, AgBr dan AgI dengan bilangan koordinasi 4 atau 6

Cacat Kristal Non Stoikiometri ( Non Stoichiometric Defect)

Cacat kristal non stoikiometri dibagi menjadi dua yaitu metal excess dan metal deficiency .

Metal excess dibagi menjadi dua yaitu F-Centres dan Intertitial ion dan elektron.

Cacat F- Centres Tipe cacat ini dapat terjadi apabila ion positif tidak berada pada

posisinya, meninggalkan Hole yang diisi oleh elektron sehingga terjadi kesetimbangan elektrik. Cacat ini diharapkan dapat membentuk cacat Schottky. Biasanya terjadi pada kristal NaCl, KCl dan LiCl.

Kisi kristal yang mempunyai kekosongan pada posisi anion, kekosongan tersebut akan diisi oleh elektron, posisi anion yang diisi oleh elektron disebut F-centres (F adalah Farbe yang berarti warna). Padatan kristal yang mengandung F-centres bersifat paramagnetik karena elektron yang mengisi kekosongan tidak berpasangan. Padatan F-centres apabila diradiasi dengan cahaya maka akan bersifat sebagai photokonduktor, padatan ini menyerap sinar/ panas sehingga elektron mengalami promosi pada pita konduksi sehingga padatan ini bersifat sebagai semikonduktor tipe-n.

Cacat Kristal Interstitial Ion dan Elektron

Cacat metal excess dapat terjadi karena ion positif ekstra mengisi posisi interstitial pada kisi kristal, sifat kelistrikkannya dinetralkan karena masuknya electron pada posisi interstitial. Pada cacat kristal tipe ini, apabila dilakukan pemanasan kemudian didinginkan pada suhu kamar maka kemampuan kristal sebagai konduktor (konduktivitasnya) menurun. Karena mekanisme konduktivitas pada cacat kristal ini adalah konduksi elektron secara normal maka semikonduktor jenis ini disebut semikonduktor tipe-n. Contohnya ZnO, CdO, Fe2O3 dan Cr2O3.

Defisiensi Logam ( ion positif absen)

Cacat kristal ini dapat terjadi apabila ion positif absen dari kisi kristal, sehingga muatan pada kristal tidak seimbang. Muatan kristal harus disetimbangkan dengan cara menambahkan ion logam yang bermuatan positif ekstra. Misalnya pada kristal FeO, apabila satu ion Fe2+ absen ( hilang) dari kisi pada kristal, maka harus ditambahkan dua ion Fe3+ disembarang tempat dari kisi untuk menyeimbangkan muatan listrik pada kristal.Tipe cacat ini dapat dimanfaatkan sebagai semikonduktor tipe-p.

Teori Pita

Jika dua fungsi gelombang diinteraksikan, satu dari resultan fungsi gelombang ditinggikan dan yang satunya direndahkan. Demikian pula interaksi antara dua orbital 2s dari dua atom litium maka akan dihasilkan energi pada σ bonding dan tingkat energi σ* anti bonding. Bila yang diinteraksikan 8 orbital 2s dari Litium maka akan dihasilkan 8 tingkat energi. Bonding dari satu mol dari orbital 2s atom litium akan mengisi ½ pita . Bagian paling tinggi terisi electron disebut tingkat Fermi, Ef.

Konduktivitas pada logam. Jika logam dipanaskan, hanya electron yang dekat puncak

distribusi energi yaitu electron sekitar kT dari energi Fermi yang tereksitasi ke keadaan energi lebih tinggi. Elektron yang kurang energitik tidak dapat mengaabsorpsi energi lebih lagi karena keadaan di atasnya sudah terisi.

Konduktivitas pada insulatorSalah satu contoh insulator adalah intan. Pada intan, pita energi yang terisi penuh electron

dipisahkan oleh pita terlarang dengan energi 6 eV dari pita di atasnya, berarti harus tersedia minimal 6 eV energi tambaahan supaya electron dalam kristal intan memiliki energi kinatik translasi, karena electron tidak bisa memiliki energi yang terletak daalam pita terlarang; kT = 0,025 eV pada temperatur kamar, sehingga electron tidak cukup energi untuk meloncat ke celah 6 eV. Diperlukan 108 V/m medan listrik untuk mengahasilkan eneri 6 eV dan hal tersebut tidak mungkin.

Semikonduktor

Pada atom silicon ( 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2 ; 3s2 3p2 = pits valensi) , selanjutnya dapat berkombinasi dengan 3d 4s 4p dsb. Jika pada atom silicon diberikan suhu tinggi beberapa electron akan teriksitasi secara termal dari pita valensi ke pita terendah yang kosong di atasnya membentuk pita konduksi. Jumlah yang terksitasi ditentukan dengan distribusi Boltzman sebagai fungsi suhu dan pita gap, ΔE. Setiap electron yang yang tereksitasi ke antibonding pita konduksi, membentuk hole atau lubang. Eketron pada kedua pita valensi dan konduksi akan bebas berpindaah, tetapi jumlah electron (pita konduksi) dan hole (pada pita valensi) dibatasi, hanya bergeser bergeser pada yang tidak terisi dari kiri ke kanan dan konduktivitas yang terjadi tidak setinggi logam. Fenomena ini dikenal dengan semikonduktor.

Semikonduktor Tidak Murni Berdasarkan Pita Terlarang (Bandgap)

Elektron merupakan pembawa arus dalam semikonduktor tipe-n, lubang merupakan pembawa arus dalam semikonduktor tipe-p.

Semikonduktor tipe-n Misalnya pada silikon (3s2 3p2) dimasuki arsenik (4s2

4p3), jika sebuah atom arsenik mengganti satu atom Si pada kristal silicon 4 elektronnya ikut dalam ikatan kovvaalen dengan tetangga dekatnya electron yang kelima perlu energi kecil ( ~ 0,05 eV) untuk terlepas dan bergerak ke seluruh bagian kristal.

Kehadiran arsenik sebagai ketidakmurnian menyediakan energi sedikit di bawah pitaa yang harus diisi eketron supaya proses kondduksi terjadi. Tingkat seperti ini disebut tingkat donor dan zatnya disebut semikonduktor tipe-n, karena arus listrik di dalamnya dibawa oleh muatan negatif. Kehadiran tingkat donor di bawah pita konduksi meningkatkan energi fermi di atas tengah-tengah pita terlarang antara pita valensi dan pita konduksi.

Semikonduktor tipe-p

Jika pada kristal silicon dimasukkan gallium (4s2 4p1) maka efeknya akan berbeda.Kehadiran gallium menimbulkan kekosongan yang disebut lubang dalam struktur elektron kristal. Elektron memerlukan energi relatif kecil untuk memasuki lubang baru pada lokasi semula. Jika dipasang medan listrik, electron bergerak ke anoda dengan berturut-turut mengisi lubang. Aliran arus elktron lebih enak dinyatakan dengan mengacu pada lubangnya yang berlaku sebagai muatan + karena lubang bergerak ke arah (-) disebut semikonduktor tipe-p. Kehadiran gallium menyediakan tingkat energi yang disebut tingkat akseptor (penerima), sedikit di atas pita terisi teratas, kekosongan yang memungkinkan arus listrik mengalir. Energi fermi dalam semikonduktor tipe-p terletak di bawah tengah-tengah pita terlarang.