Laporan LR 03

8/3/2019 Laporan LR 03

1/15

LAPORAN PRAKTIKUM R-LAB

KARAKTERISTIK VI SEMIKONDUKTOR

Nama / NPM : Nani Dwi Larasati / 1006680890

Fakultas / Program studi : Teknik / Teknik Lingkungan

Kode Praktikum : LR03

Tanggal Praktikum : 26 Oktober 2011

Laboratorium Fisika Dasar

Unit Pelaksana Ilmu Pengetahuan Dasar

(UPP-IPD)

Universitas Indonesia


2/15

2

Tujuan

Mempelajari hubungan antara beda potensial (V) dan arus listrik (I) pada suatu

semikonduktor

Alat

1. Bahan semikonduktor

2. Amperemeter

3. Voltmeter

4. Variable power supply

5. Camcorder

6. Unit PC

7. DAQ dan perangkat pengendali otomatis

Teori

Sebuah bahan material bila dilewati oleh arus listrik akan menimbulkan

disipasi panas. Besarnya disipasi panas adalah I2R. Panas yang dihasilkan oleh

material ini akan mengakibatkan perubahan hambatan material tersebut. Jika pada

material semikonduktor, pertambahan kalor/panas akan mengurangi nilai

hambatan material tersebut. Peristiwa disipasi panas dan perubahan resistansi

bahan semikonduktor ini saling berkaitan.

Berdasarkan tingkat kemurnian atom penyusunnya, terdapat dua kelompok

semikonduktor yaitu intrinsik dan ekstrinsik. Untuk kelompok ekstrinsik terdapat

dua jenis/tipe semikonduktor yaitu semikonduktor tipe-p dan semikonduktor tipe-

n. Bahan semikonduktor yang banyak dipelajari dan secara luas telah dipakai

adalah bahan silikon (Si). Semikonduktor tipe-n dibuat dari bahan silikon murni

dengan menambahkan sedikit pengotor berupa unsur valensi lima. Empat

elektron terluar dari donor ini berikatan kovalen dan menyisakan satu elektron

lainnya yang dapat meninggalkan atom induknya sebagai elektron bebas. Dengan

demikian pembawa muatan mayoritas pada bahan ini adalah elektron. Hal yang

sama, semikonduktor tipe-p dibuat dengan mengotori silikon murni dengan atom


3/15


4/15

4

4. Mengukur beda potensial dan arus yang terukur pada hambatan

5. Mengulangi langkah 3 hingga 5 untuk beda potensial V2 hingga V8

Catatan: data yang diperoleh adalah 5 buah data terakhir jika rangkaian diberi

beda potensial tertentu ( misalkan V1) dengan interval 1 detik antara data ke satu

dengan data berikutnya.

Tugas dan evaluasi

1. Perhatikan data yang saudara peroleh, apakah terjadi perubahan tegangan dan

arus untuk V1 , V2 , V3 , V4, dan V5? Bila terjadi perubahan Jelaskan secara

singkat mengapa hal tersebut terjadi (analisa dan bila tidak terjadi jelaskan pula

mengapa demikian!

2. Dapatkan nilai rata-rata beda potensial yang terukur dan arus yang terukur

untuk V1 , V2 , V3 hingga V8.


5/15

5

3. Buatlah grafik yang memperlihatkan hubungan V vs I untuk rata rata V dan I

yang terukur (lihat tugas 2)!

4. Bagaimanakah bentuk kurva hubungan V vs I , jelaskan mengapa bentuknya

seperti itu !

5. Berdasarkan berbagai kurva grafik V vs I bolehkah kita menggunakan hukum

Ohm dalam peristiwa ini ?

6. Berikan kesimpulan terhadap percobaan ini


6/15

6

Data Pengamatan

V (volt) I (mA)

0.45 3.91

0.45 3.91

0.45 3.91

0.45 3.91

0.45 3.91

0.93 8.15

0.93 8.15

0.93 8.15

0.93 8.15

0.93 8.15

1.38 11.73

1.38 11.73

1.38 11.73

1.37 12.06

1.37 12.06

1.85 15.97

1.85 16.29

1.85 16.29

1.85 16.29

1.85 16.29

2.27 20.20

2.27 20.85

2.27 20.53

2.27 20.53

2.27 20.85

2.85 27.04

2.85 26.72

2.85 27.37

2.84 27.70

2.84 28.023.17 30.63

3.17 30.30

3.16 30.95

3.15 31.93

3.15 31.93

3.62 35.84

3.61 36.49

3.60 37.15

3.59 37.47

3.58 38.12


7/15

7

Catatan: Data pengamatan yang digunakan adalah data pengamatan pada

percobaan kedua.


8/15

8

Pengolahan Data

1. Beda potensial yang terukur mengalami perubahan di V3, V6, V7, dan V8,

sementara nilai arus yang terukur mengalami perubahan mulai dari V3 hingga ke

V8.

2. Nilai beda potensial yang terukur dan arus rata-rata yang terukur:

Untuk V1V (volt) I (mA)

0.45 3.910.45 3.91

0.45 3.91

0.45 3.91

0.45 3.91

Rata-rata 0.45 3.91


0.93 8.150.93 8.15

0.93 8.15

0.93 8.15

0.93 8.15

Rata-rata 0.93 8.15


1.38 11.731.38 11.73

1.38 11.73

1.37 12.06

1.37 12.06

Rata-rata 1.376 11.862


9/15

9


1.85 15.97

1.85 16.29

1.85 16.29

1.85 16.29

1.85 16.29

Rata-rata 1.85 16.226

Untuk V5V (volt) I (mA)2.27 20.20

2.27 20.85

2.27 20.53

2.27 20.53

2.27 20.85

Rata-rata 2.27 20.592


2.85 27.04

2.85 26.72

2.85 27.37

2.84 27.70

2.84 28.02

Rata-rata 2.846 27.37


3.17 30.633.17 30.30

3.16 30.95

3.15 31.93

3.15 31.93

Rata-rata 3.16 31.148


10/15

10


3.62 35.84

3.61 36.49

3.60 37.15

3.59 37.47

3.58 38.12

Rata-rata 3.6 37.014

3. Grafik hubungan V vs I untuk rata rata V dan I yang terukur:

4. Penjelasan bentuk kurva hubungan V vs IGrafik menunjukkan adanya hubungan linear dari nilai beda potensial

yang terukur dengan arus yang terukur. Grafik tersebut berbentuk garis dari kiri

bawah ke kanan atas, hal ini menunjukkan bahwa nilai beda potensial dan arus

listrik yang telah diukur berbanding lurus. Dengan kata lain pada semikonduktor,

semakin besar nilai beda potensial yang diberikan, semakin besar pula arus yang

dihasilkan. Apabila ditulis dalam sebuah rumus seperti V =xI.

y = 10.44x - 1.9744

R = 0.9931

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 1 2 3 4

I(mA)

V (volt)

Grafik Hubungan V vs I

Linear

Linear (Linear)


11/15

11

Pada pratikum ini praktikan mendapatkan delapan jenis variasi data V1

hingga V8. Oleh karena itu, dalam praktikum ini, terdapat delapan macam variasi

data. Persamaan garis dari grafik hubungan tegangan rata-rata dengan kuat arus

rata-rata merupakan persamaan garis linear (y = mx+c) yang dapat dihitung

dengan menggunakan metode regresi linear (least square).

Xi Yi Xi Yi XiYi

V1 0.45 3.91 0.2025 15.2881 1.7595

V2 0.93 8.15 0.8649 66.4225 7.5795

V3 1.376 11.862 1.893376 140.707044 16.322112V4 1.85 16.226 3.4225 263.283076 30.0181

V5 2.27 20.592 5.1529 424.030464 46.74384

V6 2.846 27.37 8.099716 749.1169 77.89502

V7 3.16 31.148 9.9856 970.197904 98.42768

V8 3.6 37.014 12.96 1370.036196 133.2504

16.482 156.272 42.581492 3999.082184 411.996152

m = ()

( )

= ( ) ( )( ) = 10.44

c = ()

( )

=( ) ( )

( ) = -1.9744

y = mx + c = 10.44x1,9744

Namun, karena praktikan menggunakan Microsoft Excel untuk membuat grafik

maka persamaan garis lurus untuk V rata-rata dan I rata-rata dapat langsung

diketahui.

Sementara, nilai kesalahan relatifnya dapat dicari sebagai berikut:

y

2

=

[ -

( ) () ( ) ( ) ]


12/15

12

=

[()

y = 1.0141

m = y ( )

= 1.0141 ( ) = 0.3546

Kesalahan relatif = x 100% = 3.4%

5. Penggunaan hukum Ohm

Hukum Ohm berlaku pada percobaan ini karena tidak ada faktor luar yang

mempengaruhi, misalnya kalor/panas. Hubungan arus yang mengalir dengan

potensial diatur oleh Hukum Ohm yaitu V = IRdi mana Rmerupakan resistivitasatau hambatan dari beban. Nilai R di sini menjadi ukuran seberapa besar

semikonduktor tersebut menahan laju aliran elektron. Berlakunya hukum ohm

sangat terbatas pada kondisi-kondisi tertentu, bahkan hukum ini tidak berlaku jika

suhu semikonduktor tersebut berubah. Akan tetapi, sekali lagi karena percobaan

ini bukanlah percobaan manual maka tidak ada perubahan panas.

V rata-rata(volt) I rata-rata (mA) R rata-rata (m)

V1 0.45 3.91 0.115089514

V2 0.93 8.15 0.114110429

V3 1.376 11.862 0.116000674

V4 1.85 16.226 0.114015

V5 2.27 20.592 0.110236985

V6 2.846 27.37 0.103982462

V7 3.16 31.148 0.101451136

V8 3.6 37.014 0.097260496

Rata-rata 3.2964 19.534 0.109018337


13/15

13

Dapat disimpulkan bahwa nilai hambatan yang akan diperoleh dengan

perhitungan V1,V2, V3, V4, V5, V6, V7, dan V8 dengan nilai I yang diukur yaitu

0.1090 m.


14/15

14

Analisis

Praktikum LR03 ini bertujuan untuk mempelajari hubungan antara beda

potensial (V) dan arus listrik (I) pada suatu semikonduktor. Setelah login ke

website sitrampil, praktikan melanjutkan dengan mengklik link ke rLab dan

melakukan login kembali. Kemudian, praktikan memberikan beda potensial

dengan memberi tegangan V1 dan dilanjutkan dengan mengaktifkan power

supply/baterai dengan mengklik radio button di sebelahnya. Setelah itu, praktikan

mengukur beda potensial dan arus yang terukur pada hambatan dan mengulangi

langkah-langkah tersebut untuk beda potensial V2 hingga V8. Sebelum praktikum

terdapat perintah untuk melihat video terlebih dahulu, namun sayangnya video

tersebut tidak dapat digunakan sehingga praktikan mengukur tegangan V1 sampai

V8 tanpa melihat video sebelumnya. Padahal dalam cara kerja praktikum,

praktikan diminta untuk mengambil data saat tegangan atau beda potensial

mendekati nol.

Data pengamatan yang praktikan gunakan dalam perhitungan adalah data

pengamatan pada percobaan kali kedua. Data yang diperoleh adalah lima buah

data terakhir jika rangkaian diberi beda potensial tertentu (V1 hingga V8) dengan

interval 1 detik antara data ke satu dengan data berikutnya. Sehingga total

diperoleh 40 buah data.

Dari setiap V1 sampai V8, praktikan mencari nilai rata-rata dari beda

potensial dan arus yang terukur. Nilai rata-rata tersebut kemudian diplot ke grafik

di Microsoft Excel dengan sumbu x merupakan nilai rata-rata dari beda potensial

yang terukur (dalam volt), sedangkan sumbu y merupakan nilai rata-rata dari arus

yang terukur (dalam miliAmpere). Grafik menunjukkan bahwa persamaan garis

untuk data tersebut merupakan sebuah persamaan garis lurus dengan y = mx + c =

10.44x 1,9744. Grafik tersebut berbentuk garis dari kiri bawah ke kanan atas,

hal ini menunjukkan bahwa nilai beda potensial dan arus listrik yang telah diukur

berbanding lurus. Dengan kata lain pada semikonduktor, semakin besar nilai beda

potensial yang diberikan, semakin besar pula arus yang dihasilkan.


15/15

15

Nilai hambatan rata-rata dapat dicari dengan menggunakan rumus yang

diperoleh dari hukum ohm yaitu V=I.R karena panas pada percobaan ini tetap

sehingga persamaan ini dapat berlaku pada semikonduktor.

Dari perhitungan didapatkan bahwa nilai kesalahan relatif adalah 3,4%.

Sebenarnya, ada beberapa hal yang menjadi faktor penyebab terjadinya kesalahan.

Pertama, seperti sudah dikatakan sebelumnya, ketika praktikan melakukan

pratikum pada r-lab, praktikan tidak dapat melihat ataupun mengakses video

praktikum tersebut sehingga praktikan melaksanakan perintah pratikum tanpa

melihat video. Kedua, tidak ada penjelasan lebih lanjut mengenai ada atau

tidaknya pertambahan kalor/panas pada material ini. Hal ini mengakibatkan

praktikan berasumsi bahwa suhu pada saat dilaksanakan pratikum relatif konstan.

Selain itu faktor ketelitian praktikan saat mengakses rLab serta saat pengambilan

data sesuai dan koneksi internet yang dimiliki lancar.

Kesimpulan

Nilai Vrata-rata = 3.2964 voltIrata-rata = 19.534 mA

Rrata-rata= 0.1090 m

Kesalahan relatif = 3,4% Semakin besar beda potensial, semakin besar pula arus yang mengalir. Besar hambatan dapat dicari dengan menggunakan hukum Ohm.

Referensi

1. Giancoli, D.C. Physics for Scientists & Engeeners, Third Edition, Prentice Hall,

NJ. 2000.

2. Halliday, David., dan Resnick, Robert. Fisika Jilid 2. Ed. Ke-3. Jakarta:

Penerbit Erlangga, 1984.

Laporan LR 03

Documents

Transcript of Laporan LR 03