1. MEKATRONIKA (Semikonduktor)

15
MEKATRONIKA

description

materi mekatronika T.mesin Ub

Transcript of 1. MEKATRONIKA (Semikonduktor)

MEKATRONIKA

KONDUKTOR

Konduktor atau penghantar adalah zat atau bahan yang bersifat dapat

menghantarkan energy, baik energy listrik maupun energy kalor, baik

berupa zat padat, cair atau gas. Bahan yang bersifat konduktor ini

biasanya digunakan untuk membuat peralat an yang sifatnya

membutuhkan kecepatan transfer energy, misalnya panci, setrika, kabel

dan solder.

Konduktor yang baik adalah yang memiliki tahanan jenis yang kecil.

Pada umumnya logam bersifat konduktif. Emas, perak, tembaga,

alumunium, zink, baja memiliki tahanan jenis kecil. Jadi sebagai

penghantar emas adalah sangat baik, tetapi karena sangat mahal

harganya, maka secara ekonomis tembaga dan alumunium paling

banyak digunakan.

PENGHANTAR LISTRIK

Penghantar dalam teknik elektronika adalah zat yang dapat

menghantarkan arus listrik, baik berupa zat padat, cair atau

gas. Karena sifatnya yang konduktif maka 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. Jadi sebagai penghantar emas

adalah sangat baik, tetapi karena sangat mahal harganya, maka

secara ekonomis tembaga dan alumunium paling banyak

digunakan.

Konduktor panas

Konduksi panas atau konduksi termal adalah penjalaran kalor

tanpa disertai perpindahan bagian bagian zat perantaranya.

Penjalaran ini biasanya terjadi pada benda padat. Konduksi

terjadi dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu

rendah. Benda suhunya tinggi akan melepaskan kalor,

sedangkan zat yang suhunya rendah akan menerima kalor,

hingga tercapai kesetimbangan termal.

SEMIKONDUKTOR

Semikonduktor adalah sebuah bahan dengan konduktivitas listrik yang

berada di antara insulator dan konduktor. Semikonduktor disebut juga

sebagai bahan setengah penghantar listrik. Sebuah semikonduktor bersifat

sebagai insulator pada temperatur yang sangat rendah, namun pada

temperatur ruangan besifat sebagai konduktor. Bahan semikonduksi yang

sering digunakan adalah silikon, germanium dan gallium arsenide.

Semikonduktor sangat berguna dalam bidang elektronik, karena

konduktansinya yang dapat diubah -ubah dengan menyuntikkan materi lain

(biasa disebut pendonor elektron).

Untuk informasi bagaimana semikonduktor digunakan sebagai alat

elektronik, lihat alat semikonduktor.

DOPING SEMIKONDUKTOR

Distribusi Fermi Dirac sebagai dasar struktur pita dalam semikonduktor

Salah satu alasan utama kegunaan semikonduktor dalam elektronik adalah

sifat elektroniknya dapat diubah banyak dalam sebuah cara terkontrol

dengan menambah sejumlah kecil ketidakmurnian. Ketidakmurnian ini

disebut dopan. Doping sejumlah besar ke semikonduktor dapat

meningkatkan konduktivitasnya

dengan faktor lebih besar dari satu milyar. Dalam sirkuit terpadu modern,

misalnya, polycrystalline silicon didop berat seringkali digunakan sebagai

pengganti logam.

Persiapan bahan semikonduktor

Semikonduktor dengan properti elektronik yang dapat diprediksi dan

handal diperlukan untuk produksi massa. Tingkat kemurnian kimia yang

diperlukan sangat tinggi karena adanya ketidaksempurnaan, bahkan dalam

proporsi sangat kecil dapat memiliki efek besar pada properti dari material.

Kristal dengan tingkat kesempurnaan yang tinggi juga diperlukan, karena

kesalahan dalam struktur kristal (seperti dislokasi, kembaran, dan retak

tumpukan) mengganggu properti semikonduktivitas dari material. Retakan

kristal merupakan penyebab utama rusaknya perangkat semikonduktor.

Semakin besar kristal, semakin sulit mencapai kesempurnaan yang

diperlukan. Proses produksi massa saat ini menggunakan ingot (bahan

dasar) kristal dengan diameter antara empat hingga dua belas inci (300

mm) yang ditumbuhkan sebagai silinder kemudian diiris menjadi wafer.

Karena diperlukannya tingkat kemurnian kimia dan kesempurnaan

struktur kristal untuk membuat perangkat semikonduktor, metode

khusus telah dikembangkan untuk memproduksi bahan semikonduktor

awal. Sebuah teknik untuk mencapai kemurnian tinggi termasuk

pertumbuhan kristal menggunakan proses Czochralski. Langkah

tambahan yang dapat digunakan untuk lebih meningkatkan kemurnian

dikenal sebagai perbaikan zona. Dalam perbaikan zona, sebagian dari

kristal padat dicairkan. Impuritas cenderung berkonsentrasi di daerah

yang dicairkan, sedangkan material yang diinginkan mengkristal

kembali sehingga menghasilkan bahan lebih murni dan kristal dengan

lebih sedikit kesalahan.

Dalam pembuatan perangkat semikonduktor yang

melibatkan heterojunction antara bahan bahan

semikonduktor yang berbeda, konstanta kisi, yaitu

panjang dari struktur kristal yang berulang, penting

untuk menentukan kompatibilitas antar bahan

ISOLATORBiasanya disebut bahan penyekat. Penyekatan listrik terutama dimaksudkan agar arus listrik tidak dapat mengalir jika pada bahan penyekat tersebut diberi tegangan listrik.

Isolator keramik di rel kereta api

Isolator listrik adalah bahan yang tidak bisa atau sulit melakukan

perpindahan muatan listrik. Dalam bahan isolator valensi elektronnya

terikat kuat pada atom atomnya. Bahan bahan ini dipergunakan dalam

alat alat elektronika sebagai isolator, atau penghambat mengalirnya

arus listrik. Isolator berguna pula sebagai penopang beban atau

pemisah antara konduktor tanpa membuat adanya arus mengalir ke

luar atau atara konduktor. Istilah ini juga dipergunakan untuk

menamai alat yang digunakan untuk menyangga kabel transmisi listrik

pada tiang listrik.

Beberapa bahan, seperti kaca, kertas, atau Teflon merupakan

bahan isolator yang sangat bagus. Beberapa bahan sintetis

masih "cukup bagus" dipergunakan sebagai isolator kabel.

Contohnya plastik atau karet. Bahan bahan ini dipilih sebagai

isolator kabel karena lebih mudah dibentuk / diproses

sementara masih bisa menyumbat aliran listrik pada voltase

menengah (ratusan, mungkin ribuan volt).

Isolasi termal adalah metode atau proses yang digunakan untuk

mengurangi perpindahan panas (kalor). Bahan yang digunakan untuk

mengurangi laju perpindahan panas itu disebut isolator. Energi panas

(kalor) dapat ditransfer secara konduksi, konveksi, dan radiasi. Panas

dapat lolos meskipun ada upaya untuk menutupinya, tapi isolator

mengurangi panas yang lolos tersebut.

Isolasi termal dapat menjaga wilayah tertutup seperti bangunan atau

tubuh agar terasa hangat lebih lama dari yang sewajarnya, tetapi itu

tidak mencegah hasil akhirnya, yaitu masuknya dingin dan keluarnya

panas. Isolator juga dapat bekerja sebaliknya, yaitu menjaga bagian

dalam suatu wadah terasa dingin lebih lama dari biasanya. Insulator

digunakan untuk memperkecil perpindahan energi panas.

Aliran panas dapat dikurangi dengan menangani satu atau lebih dari

tiga mekanisme perpindahan kalor dan tergantung pada sifat fisik

bahan yang digunakan untuk melakukan hal ini.