Energi gap leddioda ugm2014

17
1. Ervanggis M.K. (11/312981/PA/13616) 2. Alvi Oktavia (11/317012/PA/14130) 3. Khoirul Faiq M. (11/320089/PA/14325) Pengukuran Lebar Celah Tenaga pada Dioda/LED Praktikum Fisika Zat Padat-FZP 2 Lab. Fisika Material dan Instrumentasi FMIPA UGM 2014

Transcript of Energi gap leddioda ugm2014

1. Ervanggis M.K. (11/312981/PA/13616) 2. Alvi Oktavia (11/317012/PA/14130) 3. Khoirul Faiq M. (11/320089/PA/14325)

Pengukuran Lebar Celah Tenaga pada Dioda/LED

Praktikum Fisika Zat Padat-FZP 2 Lab. Fisika Material dan Instrumentasi FMIPA UGM 2014

Pendahuluan

Tujuan

Metode

Eksperimen

Hasil

Percobaan

Pembahasan

Kesimpulan

Pendahuluan

NEXT

Dioda adalah komponen aktif semikonduktor yang terdiri dari persambungan (junction) P-N. Sifat dioda yaitu dapat menghantarkan arus pada tegangan maju dan menghambat arus pada tegangan balik. Dioda berasal dari pendekatan kata dua elektroda yaitu anoda dan katoda. Dioda semikonduktor hanya melewatkan arus searah saja (forward), sehingga banyak digunakan sebagai komponen penyearah arus. LED merupakan jenis dioda yang mempunyai lapisan fosfor yang bisa memancarkan cahaya saat diberi polaritas pada kedua kutubnya. Animasi Dioda (sumber : youtube.com/Tutor vista) : p-n-Juction-And-Diodes.mp4

Pendahuluan

NEXT

KARAKTERISTIK DIODA 1. Bias Maju Dioda Adalah cara pemberian tegangan luar ke terminal diode. Jika anoda dihubungkan dengan kutub positif baterai, dan katoda dihubungkan dengan kutub negatif baterai, maka keadaan diode ini disebut bias maju (forward bias). Aliran arus dari anoda menuju katoda, dan aksinya sama dengan rangkaian tertutup. Pada kondisi bias ini akan terjadi aliran arus dengan ketentuan beda tegangan yang diberikan ke diode dan akan selalu positif. 2. Bias Mundur Dioda Sebaliknya bila anoda diberi tegangan negatif dan katoda diberi tegangan positif, arus yang mengalir jauh lebih kecil dari pada kondisi bias maju. Bias ini dinamakan bias mundur (reverse bias) pada arus maju diperlakukan baterai tegangan yang diberikan dengan tidak terlalu besar maupun tidak ada peningkatan yang cukup significant. Sebagai karakteristik dioda, pada saat reverse, nilai tahanan diode tersebut relatif sangat besar dan diode ini tidak dapat menghantarkan arus listrik. Nilai-nilai yang didapat, baik arus maupun tegangan tidak boleh dilampaui karena akan mengkibatkan rusaknya dioda.

Tujuan

1. Mempelajari sifat-sifat dioda/LED.

2. Menentukan nilai celah tenaga pada dioda/LED.

NEXT

Metode Eksperimen

Tatalaksana :

1. Alat disusun sesuai skema.

2. Suhu dijaga tetap pada nilai 29oC.

3. Nilai tegangan divariasi mulai 1,4-1,7 volt. (20 data)

4. Nilai arus yang terbaca pada multimeter dicatat.

5. Langkah 3 dan 4 diulang untuk nilai suhu tetap 19oC,11oC, dan 5oC.

NEXT

Metode Eksperimen Analisa Data

NEXT

c : titik potong grafik ln I vs V m : gradien grafik ln I vs V m’ : gradien grafik ln Is vs 1/T T : suhu dalam satuan K kB : konstanta Boltzman=1,38x10-23 J/K η : faktor ideal sambungan p-n e :muatan elektron=1,6x10-19 C 1 eV= 1,6x10-19 J

Hasil Percobaan

NEXT

T=29oC

V(volt) I(μA) ln I

1.4 0.2 9.65663

1.42 0.3 7.22384

1.44 0.5 4.15888

1.46 0.7 2.14005

1.48 1 0

1.5 1.4 -2.0188

1.51 1.8 -3.5267

1.52 2.3 -4.9975

1.53 2.6 -5.7331

1.54 3.3 -7.1635

1.55 4 -8.3178

1.56 5.1 -9.7754

1.57 5.6 -10.337

1.58 7.2 -11.844

1.59 7.6 -12.169

1.6 9.8 -13.694

1.61 12.3 -15.058

1.62 13.6 -15.66

1.63 16.8 -16.928

1.64 21.1 -18.296

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

1.35 1.4 1.45 1.5 1.55 1.6 1.65 1.7

ln I

V

ln I vs V ; T=29oC

m±∆m c±∆c

-114.76314 169.831349

1.05863508 1.62929235

Hasil Percobaan

NEXT

T=19oC

V(volt) I(μA) ln I

1.44 0.1 13.8155

1.45 0.2 9.65663

1.47 0.3 7.22384

1.48 0.5 4.15888

1.49 0.6 3.06495

1.5 0.7 2.14005

1.51 0.9 0.63216

1.53 1.2 -1.0939

1.54 1.6 -2.82

1.56 2 -4.1589

1.57 2.3 -4.9975

1.58 3.6 -7.6856

1.59 4.2 -8.6105

1.6 5.8 -10.547

1.61 7.2 -11.844

1.62 8.6 -12.911

1.63 10.4 -14.051

1.64 12.6 -15.202

1.65 15.3 -16.367

1.66 18.3 -17.441

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

1.4 1.45 1.5 1.55 1.6 1.65 1.7ln I

V

ln I vs V ; T=19oC

m±∆m c±∆c

-131.221019 199.827999

3.25669841 5.07220715

Hasil Percobaan

NEXT

T=11oC

V(volt) I(μA) ln I

1.47 0.1 13.8155

1.48 0.2 9.65663

1.49 0.3 7.22384

1.5 0.4 5.49774

1.51 0.6 3.06495

1.52 0.7 2.14005

1.53 0.8 1.33886

1.54 0.9 0.63216

1.55 1.2 -1.0939

1.56 1.5 -2.4328

1.57 1.8 -3.5267

1.58 2.4 -5.2528

1.59 2.8 -6.1777

1.6 4.1 -8.4659

1.61 6.3 -11.043

1.62 7.4 -12.009

1.63 8.5 -12.84

1.64 11.3 -14.549

1.65 13 -15.39

1.66 16 -16.636

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

1.45 1.5 1.55 1.6 1.65 1.7ln I

V

ln I vs V ; T=11oC

m±∆m c±∆c

-148.12471 228.51284

3.96193031 6.2046283

Hasil Percobaan

NEXT

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

1.45 1.5 1.55 1.6 1.65 1.7 1.75ln I

V

ln I vs V ; T=5oC

T=5oC

V(volt) I(μA) ln I

1.47 0.1 13.8155

1.49 0.2 9.65663

1.5 0.2 9.65663

1.51 0.3 7.22384

1.52 0.4 5.49774

1.53 0.5 4.15888

1.54 0.6 3.06495

1.55 0.8 1.33886

1.56 1.1 -0.5719

1.57 1.3 -1.5742

1.58 1.5 -2.4328

1.59 2 -4.1589

1.6 2.4 -5.2528

1.61 2.8 -6.1777

1.62 3.5 -7.5166

1.63 5 -9.6566

1.64 6.1 -10.85

1.65 7.2 -11.844

1.66 8.6 -12.911

1.67 12.1 -14.959

1.68 14.2 -15.919

1.69 18.1 -17.375

m±∆m c±∆c

-137.91114 215.49068

1.64457545 2.6080442

Hasil Percobaan

NEXT

T(oC) T(K) 1/T ln Is

5 278 0.0036 215.4

11 284 0.00352 228.5

19 292 0.00342 199.8

29 302 0.00331 169.8

150

160

170

180

190

200

210

220

230

240

0.0

03

25

0.0

03

3

0.0

03

35

0.0

03

4

0.0

03

45

0.0

03

5

0.0

03

55

0.0

03

6

0.0

03

65

ln I

s

1/T

ln Is vs 1/T

m±∆m

99576,19

13310,6

T(K) η

278 -0.3024

284 -0.2757

292 -0.3026

302 -0.3347

Hasil Perhitungan

Referensi :

LED merah ditinjau dari panjang gelombang

λ±∆λ= 610 s/d 760 nm

1 eV= 1,6x10-19 J

E=hc/λ Eg±∆Eg= 1,6 s/d 2,03 eV

LED merah ditinjau dari bahan

GaAs Eg±∆Eg= 1,424eV

GaP Eg±∆Eg= 2,0 eV

GaAsP Eg±∆Eg= 1,88 eV

NEXT

Eg±∆Eg= 2,8 ± 0,4 eV

Pembahasan

• Dalam pengukuran lebar celah tenaga suhu yang dipilih harus dijaga konstan, agar hasil pengukuran akurat. Dalam eksperimen ini suhu yang dipilih adalah 29oC,19oC,11oC, dan 5oC.

• Adapun LED diberi bias maju karena LED hanya dapat mengantarkan harus bila diberi bias maju.

• Pada masing-masing suhu nilai tegangan divariasi sehingga didapat nilai I yang kemudian diplot pada grafik ln I vs V. dalam hal ini gradien grafik yang dihasilkan adalah negatif, yang mana nilai gradien dapat digunakan untuk menunjukkan nilai η dan titik potong grafik sebagai Is.

• Dari nilai Is yang didapat diplot ke dalam grafik ln Is vs 1/T yang menghasilkan grafik dengan gradien positif dan nilai Eg dapat dihitung melalui gradien grafik.

• Nilai Eg yang diperoleh adalah Eg±∆Eg= 2,8 ± 0,4 eV

• Menurut teori nilai Eg dapat ditinjau melalui warna cahaya LED dan bahan yang digunakan.

• LED merah ditinjau dari panjang gelombang

λ±∆λ= 610 s/d 760 nm

1 eV= 1,6x10-19 J

E=hc/λ Eg±∆Eg= 1,6 s/d 2,03 eV

NEXT

Pembahasan

• LED merah ditinjau dari bahan

GaAs Eg±∆Eg= 1,424eV

GaP Eg±∆Eg= 2,0 eV

GaAsP Eg±∆Eg= 1,88 eV

• Dalam eksperimen ini bahan LED yang digunakan belum diketahui, namun secara umum dari nilai referensi dapat diambil rentang nilai 1,4-2,03 eV.

• Sehingga hasil perhitungan menunjukkan nilai yang tidak terlalu jauh dengan referensi.

• Adapun hal yang perlu diperhatikan dalam eksperimen ini, agar hasil yang diperoleh maksimal antara lain :

- Penjagaan suhu konstan saat pengukuran. Hal ini dilakukan dengan menambah es, sehingga perlu teliti ketika suhu sudah mulai berubah maka perlu dilakukan penambahan atau pengurangan es sehingga suhu terjaga konstan.

- Kestabilan alat perlu dijaga, karena alat sensitif terhadap getaran/goncanagn dari luar.

- Lebih teliti dalam pembacaan multimeter digital.

- Ketelitian dalam analisa data ditingkatkan mengingat perhitungan dilakukan menggunakann software.

- Variasi data suhu diperbanyak, sehingga grafik ln Is vs 1/T lebih akurat.

NEXT

Kesimpulan

1. Salah satu sifat dioda adalah hanya mengalirkan arus listrik pada satu arah saja, yaitu pada kondisi bias maju.

2. Nilai lebar celah tenaga LED warna merah berdasarkan eksperimen adalah Eg±∆Eg= 2,8 ± 0,4 eV

NEXT

END