Laporan Rlab Syarief

8/3/2019 Laporan Rlab Syarief

1/13

LAPORAN R-LABKarakteristik VI Semikonduktor

Nama : Syarief

NPM : 1006704764

Fakultas : Teknik

Departemen : Teknik Metalurgi dan Material

Kode Praktikum : LR03

Tanggal Praktikum : 14 Oktober 2011

Unit Pelaksana Pendidikan Ilmu Pengetahuan Dasar (UPP-IPD)Universitas Indonesia

Depok


2/13

Karakteristik VI Semikonduktor

I. Tujuan

Melihat karakteristik hubungan beda potensial (V) dengan arus listrik (I) pada suatu

Semikonduktor

II. Peralatan

a. Bahan semikonduktorb. Amperemeterc. Voltmeterd. Variable power supplye. Camcorderf. Unit PC beserta DAQg. Perangkat pengendali otomatis

III.

Prinsip Dasar

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 denganmenyuntikkan materi lain (biasa disebut pendonor elektron).

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


3/13

sejumlah elektron. Elektron-elektron yang mengelilingi nukleus ini tersebar pada beberapa

lapisan kulit dengan jarak tertentu dari nukleus, dimana elektron pada lapisan terluar disebut

electron valensi. Unsur-unsur pada tabel periodik telah disusun sedemikian rupa berdasarkan

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

memiliki empat elektron valensi pada kulit terluarnya, disebut juga semikonduktor dasar (

elemental semiconductor ). Sedangkan Gallium Arsenik (GaAs) berada pada Grup III dan V,

sehingga dinamakan semikonduktor gabungan ( compound semiconductor ).

Pada suhu T = 0 K, setiap elektron berada pada kondisi energi terendahnya, sehingga

posisi pada tiap ikatan akan terisi penuh. Seperti pada gambar berikut:

Apabila sebuah medan listrik kecil diberikan pada struktur, elektron-elektron ini tidak

akan berger ak, karena mereka akan tetap meloncat kembali pada atom individualnya.

Karenanya, pada suhu 0 K silicon akan menjadi sebuah isolator, dimana tidak ada aliran muatan

didalamnya. Elektron valensi dengan energi thermal tertentu dan berdekatan dengan sebuah

ruang kosong dapat berpindah posisi tersebut, sehingga terlihat seperti muatan positif yang

bergerak diantara semikonduktor. Partikel ber muatan positif ini disebut hole.

Pada semikonduktor, dua jenis partikel bermuatan ini berjasa dalam menghasilkan arus

elektron bebas yang bermuatan negatif, serta hole yang bermuatan positif. Konsentrasi

elektron dan hole adalah parameter penting dalam karakterikstik dari sebuah unsur


4/13

semikonduktor, karena mereka berpengaruh langsung terhadap besarnya arus. Nilai hambatan

dari suatu bahan semikonduktor berkaitan dengan temperatur di sekelilingnya. Temperatur

tersebut mempengaruhi energi yang dimiliki elektron. Semakin tinggi temperatur maka akan

semakin banyak electron yang memiliki energi pada level konduksi. Jumlah elektron pada level

konduksi akan mempengaruhi konduktivitas semikonduktor tersebut , semakin banyak maka

semakin mudah menghantarkan arus listrik.

Arus listrik terjadi karena adanya aliran elektron dimana setiap elektron mempunyai

muatan yang besarnya sama. Jika kita mempunyai benda bermuatan negatif berarti benda

tersebut mempunyai kelebihan elektron. Derajat termuatinya benda tersebut diukur dengan

jumlah kelebihan elektron yang ada. Muatan sebuah elektron, sering dinyatakan dengan simbol

q atau e, dinyatakan dengan satuan coulomb, yaitu:

q = 1,6 x 10^-19 coulomb

Besar arus yang mengalir ditentukan oleh besarnya beda potensial yang dinyatakan

dengan satuan volt. Jadi untuk sebuah konduktor, semakin besar beda potensial akan semakin

besar pula arus yang mengalir. Beda potensial diukur antara ujung-ujung konduktor. Namunkadang-kadang kita berbicara tentang potensial pada suatu titik tertentu. Dalam hal ini kita

sebenarnya mengukur beda potensial pada titik tersebut terhadap suatu titik acuan tertentu,

biasanya dipilih titik tanah atau ground. Pada sebagian besar konduktor logam, hubungan arus

yang mengalir dengan potensial diatur oleh Hukum Ohm. Dia menggunakan rangkaian sumber

potensial secara seri, mengukur besarnya arus yang mengalir dan menemukan hubungan linier

sederhana, dituliskan sebagai :

V = IR

dimana R = V/I disebut hambatan dari beban. Nama ini sangat cocok karena R menjadi


5/13

ukuran seberapa besar konduktor tersebut menahan laju aliran elektron. Berlakunya hukum

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

konduktor tersebut berubah. Untuk material-material atau piranti elektronika tertentu seperti

diode dan transistor, hubungan I dan V tidak linier.

IV. Prosedur Eksperimen

a. Mengaktifkan Web cam dengan cara mengklik icon video pada halaman web r- Lab.b. Memperhatikan tampilan video dari peralatan yang digunakan.c. Memberikan beda potensial dengan memberi tegangan V1.

d. Mengaktifkan power supply/bater ai dengan mengklik radio button di sebelahnya.e. Mengukur beda potensial dan arus yang terukur pada hambatan.f. Ulangi langkah 3 hingga 5 untuk beda potensial V2 hingga V8.

V. Hasil dan Evaluasi

Data hasil percobaan yang didapatkan adalah:


6/13

Tabel Data Eksperimen

No V(volt) I(mA)1 0.46 3.58

2 0.46 3.58

3 0.46 3.58

4 0.46 3.58

5 0.46 3.58

6 0.94 7.82

7 0.94 7.82

8 0.94 7.82

9 0.94 7.82

10 0.94 7.82

11 1.38 11.40

12 1.38 11.40

13 1.38 11.40

14 1.38 11.40

15 1.38 11.40

16 1.87 15.64

17 1.87 15.97

18 1.87 16.29

19 1.87 15.97

20 1.87 15.97

21 2.28 19.88

22 2.28 20.53

23 2.28 19.88

24 2.27 20.53

25 2.28 20.20

26 2.87 25.74

27 2.87 26.07

28 2.87 26.07

29 2.86 26.39

30 2.86 26.72

31 3.19 29.33

32 3.18 29.98

33 3.18 29.98


7/13

34 3.17 30.30

35 3.17 31.28

36 3.62 36.17

37 3.61 36.49

38 3.60 37.1539 3.60 37.47

40 3.59 38.12

Berikut adalah tabel nilai rata-rata dari V1 hingga V8 yang terukur, rata-rata

arus listrik yang terukur, dan nilai dari hambatan yang didapatkan dari setiap nilai beda

potensial yang diukur dengan arus listrik. Untuk mendapatkan nilai hambatan(R) telah

digunakan hukum ohm dengan persamaan :

V = I R

R= V/I

a. Tabel nilai Rata-Rata dari V1, Rata-Rata Arus Listrik yang Terukur, dan hambatannyaNo. V1 (volt) I (mili ampere) I (ampere) R (ohm)

No V(volt) I(mA) I(ampere) R(ohm)

1 0.46 3.58 0.00358 128.4916

2 0.46 3.58 0.00358 128.4916

3 0.46 3.58 0.00358 128.4916

4 0.46 3.58 0.00358 128.4916

5 0.46 3.58 0.00358 128.4916

Rata-rata 0.46 3.58 0.00358 128.4916

b. Tabel nilai Rata-Rata dari V2, Rata-Rata Arus Listrik yang Terukur, dan hambatannyaNo. V2 (volt) I (mili ampere) I (ampere) R (ohm)


1 0.94 7.82 0.00782 120.2046

2 0.94 7.82 0.00782 120.2046


8/13

3 0.94 7.82 0.00782 120.2046

4 0.94 7.82 0.00782 120.2046

5 0.94 7.82 0.00782 120.2046

Rata-rata 0.94 7.82 0.00782 120.2046

c. Tabel nilai Rata-Rata dari V3, Rata-Rata Arus Listrik yang Terukur, dan hambatannyaNo. V3 (volt) I (mili ampere) I (ampere) R (ohm)


1 1.38 11.40 0.0114 121.0526

2 1.38 11.40 0.0114 121.0526

3 1.38 11.40 0.0114 121.0526

4 1.38 11.40 0.0114 121.0526

5 1.38 11.40 0.0114 121.0526

Rata-rata 1.38 11.4 0.0114 121.0526

d. Tabel nilai Rata-Rata dari V4, Rata-Rata Arus Listrik yang Terukur, dan hambatannyaNo. V4 (volt) I (mili ampere) I (ampere) R (ohm)


1 1.87 15.64 0.01564 119.5652

2 1.87 15.97 0.01597 117.0946

3 1.87 16.29 0.01629 114.7944

4 1.87 15.97 0.01597 117.0946

5 1.87 15.97 0.01597 117.0946

Rata-rata 1.87 15.968 0.015968 117.1286

e. Tabel nilai Rata-Rata dari V5, Rata-Rata Arus Listrik yang Terukur, dan hambatannyaNo. V5 (volt) I (mili ampere) I (ampere) R (ohm)


1 2.28 19.88 0.01988 114.6881

2 2.28 20.53 0.02053 111.057


9/13

3 2.28 19.88 0.01988 114.6881

4 2.27 20.53 0.02053 110.5699

5 2.28 20.20 0.0202 112.8713

Rata-rata 2.278 20.204 0.020204 112.7749

f. Tabel nilai Rata-Rata dari V6, Rata-Rata Arus Listrik yang Terukur, dan hambatannyaNo. V6 (volt) I (mili ampere) I (ampere) R (ohm)


1 2.87 25.74 0.02574 111.4996

2 2.87 26.07 0.02607 110.0882

3 2.87 26.07 0.02607 110.0882

4 2.86 26.39 0.02639 108.37445 2.86 26.72 0.02672 107.0359

Rata-rata 2.866 26.198 0.026198 109.4173

g. Tabel nilai Rata-Rata dari V7, Rata-Rata Arus Listrik yang Terukur, dan hambatannyaNo. V7 (volt) I (mili ampere) I (ampere) R (ohm)


1 3.19 29.33 0.02933 108.7624

2 3.18 29.98 0.02998 106.0707

3 3.18 29.98 0.02998 106.0707

4 3.17 30.30 0.0303 104.6205

5 3.17 31.28 0.03128 101.3427

Rata-rata 3.178 30.174 0.030174 105.3734

h. Tabel nilai Rata-Rata dari V8, Rata-Rata Arus Listrik yang Terukur, dan hambatannyaNo. V8 (volt) I (mili ampere) I (ampere) R (ohm)


1 3.62 36.17 0.03617 100.0829

2 3.61 36.49 0.03649 98.93121


10/13

3 3.60 37.15 0.03715 96.90444

4 3.60 37.47 0.03747 96.07686

5 3.59 38.12 0.03812 94.17629

Rata-rata 3.604 37.08 0.03708 97.23435

i. Tabel Tabel berdasarkan grafik V dengan I

V(volt) I (mili ampere) I (ampere) R (ohm)

V(volt) I(mA) I(Ampere) R(Ohm)

V1 0.46 3.58 0.00358 128.4916

V2 0.94 7.82 0.00782 120.2046

V3 1.38 11.4 0.0114 121.0526

V4 1.87 15.968 0.015968 117.1286V5 2.278 20.204 0.020204 112.7749

V6 2.866 26.198 0.026198 109.4173

V7 3.178 30.174 0.030174 105.3734

V8 3.604 37.08 0.03708 97.23435

Rata-rata 2.072 19.053 0.019053 113.959669

VI. Analisis

a. Analisis Percobaan

Percobaan ini dilakukan untuk mengetahui karakteristik hubungan antara beda potensial

dengan arus listrik yang terjadi pada semikonduktor. Setelah mengukur beda potensial dan arus

listrik, praktikan diminta untuk mencari nilai dari hambatan menggunakan hukum ohm.

Percobaan ini dilakukan dengan cara mengukur beda potensial V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7, dan

V8 yang akan menghasilkan arus listrik berdasarkan beda potensial yang digunakan. Praktikan

kemudian harus mengklik power supply untuk menjalankan praktikum tersebut. Dalam

percobaan yang telah dilakukan, video percobaan tidak dapat diputar sehingga praktikan hanya

melakukan dengan mengklik tombol power supply dan memperkirakan waktu dalam memilih V

yang baru. Seharusnya dalam cara kerja praktikum, praktikan diminta untuk mengambil data

saat tegangan atau beda potensial mendekati nol. Data percobaan menunjukkan bahwa ketika


11/13

V1 sama dengan 0,46 Volt, arus listrik rata-rata mengalami nilai yang konstan, namun ada

beberapa pengukuran yang nilai arus listriknya meningkat. Percobaan ini menghasilkan 5 kali

hasil pengukuran dengan beda potensial konstan dan arus listrik yang cukup konstan.

Ketika percobaan V2 dengan beda potensial yang diukur 0,94 volt, hasil pengukuran arus

listrik yaitu 7.49mA. Hasil dari percobaan kedua adalah arus listrik konstan pada 5 kali

percobaan. Hal ini cukup membuktikan bahwa apabila tidak terjadi perubahan pada nilai beda

potensial maka arus listrik yang didapat juga tidak mengalami perubahan. Pada percobaan-

percobaan berikutnya yaitu V3, V4, V5, V6, V7, dan V8 hasilnya tidak terlalu jauh dengan

percobaan 1 dan 2. Nilai beda potensial yang semakin meningkat dari V1 hingga V8

mempengaruhi nilai arus listrik yang juga meningkat. Dari masingmasing percobaan ini

dihasilkan 5 nilai sehingga diambil rata-rata dari beda potensial dan arus listrik. Dengan nilai

rata-rata itu, dapat dibuat grafik yang memperlihatkan karakteristik hubungan keduanya.

Didapatlah hasil bahwa hubungan keduanya merupakan hubungan yang linear dan berbanding

lurus, dengan rumus yang diperoleh dari hukum ohm yaitu V=I.R karena suhu pada percobaan

ini tetap sehingga persamaan ini dapat berlaku pada semikonduktor. Kemudian dapat dicari

nilai hambatan sesuai dengan rumus yang telah disebutkan sebelumnya.

Analisis Hasil

Hasil yang diperoleh untuk nilai hambatan yaitu 121.7605785 Ohm, hasil dari nilai

beda potensial adalah 2,089 Volt, sedangkan untuk arus listrik adalah 0,017871 Ampere. Hasil

ini membuktikan bahwa nilai hambatan pada semikonduktor dapat dihitung menggunakan

hokum Ohm dan karakteristik hubungan antara beda potensial dan arus listrik pada

semikonduktor adalah berbanding lurus.

Analisis Kesalahan

Pada percobaan yang telah dilakukan, ada beberapa faktor kesalahan yang terjadi

namun tidak


12/13

terlalu signifikan. Yang pertama, praktikan tidak dapat melihat video pada r-lab sehingga dapat

menyebabkan kurangnya keakuratan dari hasil yang didapat. Yang kedua, suhu awal yang

digunakan tidak diketahui sehingga hanya dispekulasikan bahwa suhu saat percobaan tetap.

Kemudian, gambar grafik yang seharusnya tampil setelah pengambilan data di r-lab tidak

muncul pada praktikan karena suatu kesalahan pada koneksi internet ataupun komputer

sehingga pada laporan ini tidak dapat disajikan. Namun dalam percobaan ini faktor-faktor

kesalahan yang terjadi hanya berpengaruh sedikit pada hasil percobaan sehingga hasil dari

percobaan ini sesuai dengan tujuan dari praktikum LR03 yaitu melihat karakteristik hubungan

beda potensial (V) dengan arus listrik (I) pada suatu semikonduktor.

VII. Kesimpulan

a. Arus listrik berbanding lurus dengan beda potensial sehingga semakin besar bedapotensial yang digunakan maka akan semakin besar arus listrik yang diperoleh.

b. Kita dapat menghitung nilai hambatan pada semikonduktor apabila diketahui bedapotensial dan arus listrik, yaitu berdasarkan persamaan hukum Ohm V = I x R. Yang

mana V sama dengan beda potensial (Volt), I merupakan arus listrik(Ampere), dan Radalah hambatan (Ohm).

c. Beda potensial berbanding terbalik dengan hambatan dan juga dengan arus listrik.d. Grafik hubungan antara beda potensial dengan arus listrik pada semikonduktor

berbentuk linear.

e. Hukum ohm hanya berlaku pada kondisi-kondisi tertentu, dan tidak berlaku jika suhukonduktor tersebut berubah. Untuk material-material atau peralatan elektronik tertentu

seperti diode dan transistor, hubungan I dan V tidak linier.

VIII. Referensi

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


13/13

Wiley & Sons, Inc., NJ, 2005.

b. Giancoli, D.C.; Physics for Scientists & Engeeners, Third Edition, Prentice Hall, NJ,2000.

c. www.oc.its.ac.id/ambilfile.php?idp=141

Laporan Rlab Syarief

Documents

Transcript of Laporan Rlab Syarief