1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang dan Rumusan Masalah 1.1.1 Latar belakang

C-V Meter merupakan alat untuk mengukur karakteristik kapasitansi

terhadap tegangan (C-V) dari suatu divais. C-V Meter banyak digunakan untuk

meneliti struktur bahan dari semikonduktor, yaitu bagaimana kapasitansi sebuah

divais berubah terhadap tegangan bias yang diberikan. Karakteristik C-V dapat

memberikan informasi tentang komposisi, kualitas proses dan interaksi material 1,

2,3). Akurasi dari pengukuran CV sangat penting untuk perancangan dan

pembuatan divais semikonduktor, sehingga dibutuhkan pengukuran karakteristik

C-V yang baik. Salah satu metode pengukuran C-V yang baik adalah

menggunakan metode pengukuran quasi-statik 4, 5, 6).

Laboratorium Fisika Material Elektronika Program Studi Fisika ITB

memiliki C-V meter Keithley 595 produksi Keithley Instruments 7). C-V meter ini

dapat mengukur kapasitansi dalam kisaran 2.10-14-2.10-8 F. C-V meter ini

dilengkapi dengan antarmuka GPIB IEEE-488 sehingga dapat dihubungkan dan

dikendalikan menggunakan komputer. C-V meter ini dikendalikan oleh perangkat

lunak yang bekerja pada sistem operasi MS-DOS, dengan fasilitas yang minim.

Selain alat ukur ini harganya mahal, dengan keadaannya yang sekarang memiliki

beberapa kekurangan, yaitu: a) perangkat lunak yang bekerja pada sistem operasi

DOS dengan fasilitas yang minim membuat C-V meter diatas kurang praktis dan

menarik. b) Komputer generasi sekarang sudah tidak dilengkapi dengan BUS ISA

yang kompatibel dengan perangkat antarmuka GPIB IEEE-488 bawaan Keithley

595 yang digunakan pada sistem yang ada sekarang, sehingga akan bermasalah

jika perangkat lunak dan sistem antarmukanya ingin di-upgrade agar kompatibel

dengan komputer generasi sekarang.

Melihat kebutuhan dan kondisi tersebut di atas, penulis melakukan

penelitian untuk merancang dan membuat C-V meter berbasis SoC C8051F350

yang murah, fasilitas dan tampilannya menarik serta kompatibel dengan sistem

2

antarmuka komputer generasi sekarang. C-V meter ini dirancang agar dapat

mengamati karakteristik kapasitansi-tegangan pada dioda.

1.1.2 Rumusan masalah Dalam penyusunan tesis ini rumusan masalah yang diajukan adalah:

1. Bagaimana mengembangkan C-V meter yang dapat mengukur kapasitansi

dengan ketelitian yang baik dan harga yang terjangkau.

2. Bagaimana mengembangkan sumber tegangan tinggi yang dapat diatur

nilai tegangannya (variable voltage source) dan mempunyai kestabilan

yang baik.

3. Bagaimana mengembangkan sistem C-V meter berbasis SoC C8051F350

yang praktis, murah, dan kompatibel dengan sistem antarmuka komputer

yang ada sekarang.

4. Bagaimana mengukur karakteristik kapasitansi-tegangan (C-V

characteristic) pada Dioda.

1.2 Ruang Lingkup Kajian Permasalahan yang diajukan di atas akan dikaji dalam penulisan tesis ini,

yang mencakup:

1. Perancangan dan implementasi C-V meter dengan daerah pengukuran

kapasitansi 10-11F sampai dengan 10-9 F.

2. Perancangan dan implementasi sumber tegangan konstan dengan nilai

tegangan yang dapat diatur pada kisaran -20 V sampai +20 V.

3. Perancangan dan implementasi perangkat keras dan perangkat lunak

sistem C-V meter berbasis SoC C8051F350 dan mikroprosesor dengan

antarmuka serial.

4. Kalibrasi dan pengujian sistem C-V meter berbasis SoC C8051F350.

5. Pengukuran karakteristik kapasitansi-tegangan (C-V characteristic)

kapasitansi pada dioda.

3

1.3 Tujuan Penulisan Tujuan penulisan dari tesis ini adalah memberikan gambaran tentang

perancangan dan pembuatan C-V meter berbasis SoC C8051F350 yang penulis

rancang dan aplikasinya pada pengukuran karakteristik kapasitansi-tegangan (C-V

characteristic) pada Dioda.

1.4 Metodologi Penelitian Metodologi penelitian yang ditempuh adalah metode deskriptif analitis

dan eksperimen perancangan, pembuatan, kalibrasi dan pengujian C-V meter

berbasis SoC C8051F350.

1.5 Sistematika Pembahasan Penulisan tesis ini dibagi menjadi lima bab.

1. Bab pertama berisi pendahuluan, yang mencakup latar belakang dan

rumusan masalah, ruang lingkup kajian, tujuan penulisan, metodologi

penelitian dan sistematika pembahasan.

2. Bab kedua berisi dasar teori mengenai sistem dasar pembangun C-V meter

berbasis SoC C8051F350 dan komponen-komponen pembangunnya serta

teori kapasitansi pada dioda.

3. Bab ketiga membahas rancangan perangkat keras dan perangkat lunak

yang membangun C-V meter berbasis SoC C8051F350 secara

menyeluruh.

4. Bab keempat membahas tentang kalibrasi, pengujian, analisa dan

pembahasan terhadap masalah yang timbul dalam perancangan dan

pembuatan alat.

5. Bab kelima berisi tentang kesimpulan yang dapat ditarik dari perancangan

C-V meter berbasis SoC C8051F350 ini dan saran untuk pengembangan

sistem yang lebih baik di masa yang akan datang.