Laporan Praktikum

Fisika dasar 2

Nama/NPM : Richa Syahwalia(1206222881)

Fakultas/Jurusan : Teknik/Teknik Metalurgi dan Material

No Percobaan : LR03

Nama Percobaan : Karakteristik VI Semikonduktor

Tanggal Percobaan : 18 September 2013

Kawan Kerja : 1) Al Maliq Masahiqo Otsuka

2) Fauziah Khairunisa

3) Oki Yoga Prasetyio

4) Primawati Rahmaniyah

5) Shafira Rahma Humairah

6) Syarah Azmi Kariza

7) Winda Rizky Amelia

Laboratorium Fisika Dasar

UPP IPD

Universitas Indonesia

LR03 - Karakteristik V I Semikonduktor

1.Tujuan

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

semikonduktor

2.Alat

1. Bahan semikonduktor

2. Amperemeter

3. Voltmeter

4. Variable power supply

5. Camcorder

6. Unit PC

7. DAQ dan perangkat pengendali otomatis

3.Teori

Semikonduktor adalah material padat ataupun cair yang dapat menghantarkan arus listrik

pada suhu ruangan yang lebih baik dibandingkan insulator namun kurang jika dibandingkan

dengan material logam. Logam seperti emas, tembaga, dan perak adalah contoh konduktor

yang baik, sedangkan intan dan kaca adalah konduktor yang kurang baik (contoh insulator

yang baik). Pada suhu yang rendah semikonduktor murni bekerja seperti insulator yang baik.

Tapi ketika berada dalam suhu tinggi dan terkena cahaya, serta tidak murni semikonduktor,

maka material semikonduktor tersebut mengalami kenaikan konduktivitas yang pesat yang

dapat mendekati konduktivitas material logam.

Semikonduktor pada umumnya melingkupi elemen dan senyawa kimia seperti, silicon,

germanium, arsenic, zinc selenide, dan lain-lain. Material semikonduktor, seperti juga

material-material lainnya terdiri atas atom-atom yang berukuran sangat kecil. Atom-atom ini

terdiri atas nukleus (inti) yang dikelilingi oleh sejumlah elektron. Nukleus sendiri terdiri atas

neutron dan proton. Proton bermuatan positif, elektron bermuatan negatif, sedangkan neutron

netral. Elektronelektron yang mengelilingi nukleus ini tersebar pada beberapa lapisan kulit

dengan jarak tertentu dari nukleus, dimana energinya semakin meningkat seiring dengan

meningkatnya jarak dari setiap lapisan kulit terhadap nukleus. Elektron pada lapisan terluar

disebut elektron valensi. Aktifitas kimiawi dari sebuah unsur terutama ditentukan oleh jumlah

elektron valensi ini. Unsur-unsur pada tabel periodik telah disusun sedemikian rupa

berdasarkan jumlah elektron valensinya. Silikon (Si) dan Germanium (Ge) berada pada Grup

IV karena memiliki empat elektron valensi pada kulit terluarnya, sehingga disebut juga

semikonduktor dasar (elemental semiconductor). Sedangkan Gallium Arsenik(GaAs) masing-

masing berada pada Grup III dan V, sehingga dinamakan semikonduktor gabungan

(compound semiconductor).

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 semi konduktor ,

pertambahan kalor / panas akan mengurangi nilai hambatan material tersebut. Peristiwa

dispasi panas dan perubahan resistansi bahan semi konduktor ini saling berkaitan.

4. Prosedur Percobaan Untuk dapat melakukan percobaan LR03 ini, praktikan terlebih dahulu mengakses rLab pada http://sitrampil7.ui.ac.id/lr03. Setelah masuk ke halaman tersebut, melakukan langkah-langkah sebagai berikut: 1. Memperhatikan halaman web percobaan Karakteristik V I Semikonduktor 2. Memberikan beda potensial dengan memberikan tegangan V I

3. Mengaktifkan power supply atau baterai dengan mengklik radio button di Sebelahnya

4. Mengukur beda potensial dan arus yang terukur pada hambatan

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

Catatan: Data yang diperoleh adalah 5 buah data terakhir jika rangkaian diberi beda potensial tertentu (misalkan V1) dengan interval 1 detik antara data kesatu dengan data berikutnya.

5.Tugas dan evaluasi

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

untuk V1 , V2 , V3 , V4 dan V5? Bila terjadi perubahan Menjelaskan secara singkat mengapa

hal tersebut terjadi (menganalisa dan bila tidak terjadi menjelaskan pula mengapa demikian)

2. Mendapatkan nilai rata-rata beda potensial yang terukur dan arus yang terukur untuk V1 ,

V2 , V3 hingga V8.

3. Membuat 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 , menjelaskan mengapa bentuknya seperti itu

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

peristiwa ini ?

6. Memberikan kesimpulan terhadap percobaan ini

6.Data Pengamatan

V(volt) I(mA)

0.46 3.91

0.46 3.58

0.46 3.58

0.46 3.26

0.46 3.26

0.90 7.17

0.90 7.17

0.90 7.17

0.90 7.17

0.90 7.17

1.34 10.75

1.34 10.75

1.34 10.75

1.34 10.75

1.34 10.75

1.87 15.31

1.87 15.64

1.87 15.31

1.87 14.99

1.87 15.31

2.19 18.57

2.19 18.25

2.19 18.25

2.18 18.57

2.18 18.57

2.88 25.09

2.87 25.42

2.87 25.09

2.86 26.07

2.86 25.74

3.20 29.00

3.20 28.35

3.19 29.00

3.19 29.00

3.18 29.65

3.64 33.89

3.63 33.89

3.62 34.54

3.62 34.86

3.61 35.52

7.Pengelolahan Data dan Evaluasi

1.analisa terhadap studi kasus apakah terjadi perubahan atau tidak pada tegangan dan

arus listik pada V1,V2,V3,V4,V5

Dalam percobaan ini , pada data yang diperoleh(data yang menunjukan hubungan

antara V dan I) terjadi perubahan antara tegangan dan arus pada V1,V2,V3,V4 dan V5

walaupun perubahan tersebut tidak besar, hal ini disebabkan karena bahan semikonduktor

jika dialirkan oleh arus listrik akan menghasilkan dispasi panas dan besarnya dispasi panas

yang dihasilkan akan mengakibatkan perubahan pada hambatan material tersebut (hubungan

antara dispasi panas dengan hambatan memiliki hubungan saling berkebalikan , semakin

besar dispansi panas maka semakin kecil hambatan dan sebaliknya). nilai hambatan yang

dihasilkan tersebut adalah faktor penyebab terjadinya perubahan antara tegangan dan kuat

arus listrik walaupun perubahan tersebut tidak signifikan. dari persoalan tersebut dapat

disimpulkan bahwa dispansi panas yang dihasilkan tidak besar sehingga perubahan antara V

dan I tidak besar.

2.Rata Rata Beda Potensial dan Rata Rata Arus yang terukur pada V1 sampai dengan

V8

No V2 I

1 0.90 7.17

2 0.90 7.17

3 0.90 7.17

4 0.90 7.17

5 0.90 7.17

Jumlah 4,5 35,85

No V1 I

1 0.46 3.91

2 0.46 3.58

3 0.46 3.58

4 0.46 3.26

5 0.46 3.26

Jumlah 2,3 17,59

rata rata 0,46 3,518

rata rata 0,9 7,17

No V3 I

1 1.34 10.75

2 1.34 10.75

3 1.34 10.75

4 1.34 10.75

5 1.34 10.75

Jumlah 6,7 53,75

rata rata 1,34 10,75

No V4 I

1 1.87 15.31

2 1.87 15.64

3 1.87 15.31

4 1.87 14.99

5 1.87 15.31

jumlah 9,35 76,56

rata rata 1,87 15,31

No V5 I

1 2.19 18.57

2 2.19 18.25

3 2.19 18.25

4 2.18 18.57

5 2.18 18.57

Jumlah 10,93 92,21

rata rata 2,18 18,44

No V6 I

1 2.88 25.09

2 2.87 25.42

3 2.87 25.09

4 2.86 26.07

5 2.86 25.74

Jumlah 14,34 127,41

rata rata 2,86 25,48

No V7 I

1 3.20 29.00

2 3.20 28.35

3 3.19 29.00

4 3.19 29.00

5 3.18 29.65

Jumlah 15,96 145

rata rata 3,19 29

No V8 I

1 3.64 33.89

2 3.63 33.89

3 3.62 34.54

4 3.62 34.86

5 3.61 35.52

Jumlah 18,12 172,7

rata rata 3,62 34,52

3.Grafik hubungan antara V rata-rata dan I rata-rata pada setiap V1,V2,V3,V4,V5,V6,V7

V V rata-rata I rata-rata

V1 0,46 3,51

V2 0,9 7,17

V3 1,34 10,75

V4 1,87 15,31

V5 2,18 18,44

V6 2,86 25,48

V7 3,19 29

V8 3,62 34,52

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0,46 0,9 1,34 1,87 2,18 2,86 3,19 3,62

hubungan antara V rata rata dengan I rata rata

hubungan antara Vrata rata dengan I ratarata

Grafik hubungan antara V rata rata dengan I rata rata menunjukan hubungan linear . dapat

disimpulkan dari grafik tersebut bahwa V dan I berbanding lurus , dimana jika V membesar

maka I pun akan membesar dan jika V mengecil I pun akan mengecil pula .hal ini dapat

ditulis dengan sebuah rumhus sederhana yang mengambarkan hubungan antara tegangan

dan arus listrik V=I*x . persamaan garis lurus atau gradien pada grafik diatas dapat

ditentukan dengan mengunakan leasts-square seperti berikut

V X Y X2 Y2 XY

V1 0,46 3,51 0,2116 12,3201 1,6146

V2 0,9 7,17 0,81 51,4089 6,453

V3 1,34 10,75 1,7956 115,5625 14,405

V4 1,87 15,31 3,4969 234,3961 28,6297

V5 2,18 18,44 4,7524 340,0336 40,1992

V6 2,86 25,48 8,1796 649,2304 72,8728

V7 3,19 29 10,1761 841 92,51

V8 3,62 34,52 13,1044 1191,63 124,9624

Σ 16,42 144,18 42,5266 3435,582 381,6467

Persamaan gradien adalah y=mx+c

m=

m=

m=7,2

c=

c=

c=-1.91

jadi persamaan gradien pada grafik tersebut adalah Y=7,2x-1,91

=

)

= 0,27

= 0,27x

= 0,09

TK=

x 100%

TK=

x 100%

TK=1,25%

5.Pengunaan hukum ohm

Hukum ohm dapat digunakan pada percobaan ini , karena sudah dibahasa pada analisa

pertama dispansi panas yang dihasilkan tidak begitu significant sehingga dapat disimpulkan

bahwa tidak adanya perubahan suhu yang besar.sehingga persamaan hukum ohm dapat

dituliskan R=

Dari tabel pengolahan data, dengan menggunakan hukum ohm, maka

didapatkan nilai resistansi dari semikonduktor yang digunakan pada tabel berikut:

V V rata-rata I rata-rata R rata-rata

V1 0,46 3,51 0,131054131

V2 0,9 7,17 0,125523013

V3 1,34 10,75 0,124651163

V4 1,87 15,31 0,122142391

V5 2,18 18,44 0,118221258

V6 2,86 25,48 0,112244898

V7 3,19 29 0,11

V8 3,62 34,52 0,104866744

Σ 16,42 144,18 0,948

8.Analisa dan Kesimpulan

Analisa Percobaan

Pada percobaan karakteristik V-I semikonduktor ini memiliki tujuan terhadap

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

suatu semikonduktor . percobaan ini dilakukan tidak secara manual melainkan secara online

atau R-LAB yaitu media sarana alternative lain dalam melakukan praktikum fisika

dasar.karena praktikum ini dilakukan secara R-LAB praktikan tidak melakukan praktikum

secara langsung , praktikum ini dilakukan secara individu dan data dari praktikum ini

dihasilkan oleh alat-alat yang terdapat pada R-LAB secara otomatis. semikonduktor adalah

benda yang memiliki sifat antara konduktor dan isolator atau material padat ataupun cair

yang dapat menghantarkan arus listrik pada suhu ruangan yang lebih baik dibandingkan

insolator namun kurang jika dibandingkan dengan material logam.untuk mengetahui

hubungan antara tegangan dan arus listrik praktikan diberikan delapan tegangan yang berbeda

dan setiap tegangan tersebut dilakukan pengukuran kuat arus listrik sebanyak 5 kali. hal ini

danjurkan untuk dilakukan agar mendapatkan data yang akurat untuk menekan terdapatnya

kesalahan-kesalahan baik kesalahan relatif maupun kesalahan literatur . praktikum

karakteristik V-I semikonduktor mula mula dilakukan dengan cara yaitu praktikan harus

masuk ke situs R-LAB yang tersedia, lalu praktikan harus mengikuti langkah-langkah yang

terdapat pada situs R-LAB tersebut seperti memberikan beda potensial (terdapat delapan

variasi beda potensial pada percobaan ini sehingga praktikan harus mengatur beda potensial

sebanyak delapan kali) , mengaktifkan power supply atau battery dan mengukur beda

potensial dan arus yang telah terukur pada hambatan.setelah melakukan percobaan ini

praktikan mendapatakan sebanyak 40 buah data mentah dimana praktikan harus mengelolah

data mentah tersebut sesuai dengan tugas dan evalusi yang telah diberikan seperti

memberikan analisa terhadap penyebab perubahan beda potensial dan arus listrik,mencari

beda potensial rata-rata dan arus listrik rata rata,membuat grafik hubungan antara beda

potensial dan kuat arus listrik serta pengunaan hukum ohm dalam percobaan tersebut. Alat-

alat yang digunakan pada praktikum ini adalah sebagai berikut bahan semikondukor adalah

objek yang akan diteliti hubungan antara beda potensial dan arus listrik yang terdapat

padanya.ampermeter berfungsi untuk menghitung kuat arus yang mengalir pada bahan

semikondutor .volmeter berfungsi untuk menghitung tegangan .variable power suplly

berfungsi sebagai sumber energi pada percobaan ini . Camcorder berfungsi sebagai sarana

untuk melihat proses kerja alat-alat yang tersedia pada RLAB serta Unit PC beserta DAQ dan

perangkat pengendali otomatis dimana peralatan tersebut memilik fungsi masing-masing

dalam percobaan ini

Analisa Kesalahan

Setelah melakukan praktikum ini dalam pengelolahan data kita dapat mencari

kesahalan relatif dan kesalahan literatur dari percobaan yang dilakukan sehingga kita dapat

mengetahui seberapa besar keakuratan data yang kita peroleh dari percobaan ini . kesalahan

kesalahan yang menyebabkan data maupun pengelolahan data kurang valid mungkin

disebabkan oleh beberapa faktor seperti praktikum dilakukan secara online tidak manual

sehingga praktikan tidak dapat memastikan bahwa peralatan yang digunakan dalam

praktikum ini berjalan dengan baik atau tidak. selain itu ,ketidak keterlibatan langsung

praktikan dalam pengambilan data dapat menyebabkan data yang diperoleh kurang vaild

karena pengambilan data dilakukan secara otomatis oleh peralatan yang telah tersedia pada

R-LAB,tidak adanya kejelasaan mengenai adanya suhu atau perubahan suhu dalam

praktikum ini sehingga praktikan hanya dapat mengansumsikan bahwa suhu atau perubahan

suhu relative konstan atau berubah namun tidak significant sehingga dapat dianggap

konstan,dan terjadinya kesalahan dalam penghitungan matematik dalam pengelolahan data.

Analisa Grafik

Terdapat sebuah grafik dalam pengelolahan data pada praktikum ini adalah grafik

yang mengambarkan hubungan antara V rata-rata ( V1 rata-raat sampai dengan V8 rata-rara )

dengan I rata-rata ( I1 rata-rata sampai dengan I8 rata-rata) .grafik tersebut merupakan grafik

linear dimana sumbu X adalah beda potensial (variable bebas) dan sumbu Y adalah kuat arus

listrik yang mengalir (variable terikat) .gradien pada grafik tersebut adalah bernilai positif

karena gradien tersebut lebih miring kekanan dan nilai dari gradien tersebut dapat ditentukan

dengan metode least square .dari grafik tersebut dapat kita simpulkan bahwa hubungan antara

beda potensial dengan kuat arus listrik yang mengalir pada bahan semi konduktor berbanding

lurus ( semakin tinggi beda potensial maka semakin tinggi pula kuat arus listrik , semakin

kecil beda potensial maka semakin kecil pula kuat arus listrik )

Analisa Hasil

Sesuai dengan tujuan pada praktikum karakteristik V-I semikonduktor yaitu

meengetahui hubungan antara beda potensial dan kuat arus pada bahan semikonduktor .

setelah melakukan praktikum ini kita mendapatkan data mentah sebanyak empat puluh buah

data ( delapan variasi tegangan yang setiap tegangan dihitung kuat arus sebanyak lima kali)

yang kita anggap data mentah tersebut sebagai sebuah populasi data yang akan kita kelolah

terlebih dahulu untuk mengetahui hubungan antara beda potensial dan kuat arus yang

mengalir.pada percobaan ini daapat kita ketahui terjadinya perubahan tegangan dan arus

listrik disebabkan terdapatnya dispansi panas dan perubahan tersebut cenderung linear yang

dapat dilihat dari grafik yang terbentuk serta berbanding lurus.selain itu dapat kita simpulkan

dari percobaan ini bahwa berlakunya hukum ohm pada percobaan ini yang dimana nilai dari

hambatan masing masing dapat kita tentukan setelah kita mengetahui jumlah beda potesial

dengan kuat arus yang mengalir . dan kita dapat mengetahui hambatan rata-rata pada

percobaaan ini . Nilai R yang berubah semakin kecil berdasarkan naiknya tegangan

mengindikasikan terjadinya kenaikan suhu semikonduktor yang menyebabkan berkurangnya

nilai resistansi dan sifat konduktor menjadi optimal

Kesimpulan

1.Hubungan antara beda potensial dan kuat arus adalah berbanding lurus

2. Grafik hubungan antara beda potensial dengan arus listrik pada semikonduktor berbentuk

linear

3. Beda potensial berbanding terbalik dengan hambatan. Begitu pula dengan arus listrik.

4.Berlakunya hukum ohm pada praktikum ini karena tidak terdapatnya perubahan suhu pada

praktikum ini

9.Referensi

1. Halliday, Resnick, Walker; Fundamentals of Physics, 7th Edition, Extended

Editi

on, John Wiley & Sons, Inc., NJ, 2005

2. Tripler, P.A., 1998, Fisika Untuk Sains dan Teknik-Jilid 2 (Terjemahan), Jakarta

: Erlangga