LR03 Aiyuni Putri Astyani 1406531044
-
Upload
aiyuni-putri-astyani -
Category
Documents
-
view
224 -
download
0
Transcript of LR03 Aiyuni Putri Astyani 1406531044
-
7/24/2019 LR03 Aiyuni Putri Astyani 1406531044
1/17
LAPORAN R-LAB FISIKA DASAR 2
LR03KARAKTERISTIK V I SEMI
KONDUKTOR
Laboratorium Fisika Dasar
UPP-IPD Universitas Indonesia
Nama
NPM
Fakultas
Program Studi
Kode Praktikum
Tanggal Praktikum
: Aiyuni Putri Astyani
: 1406531044
: Teknik
: Teknik Elektro
: LR03
: 26 Oktober 2015
-
7/24/2019 LR03 Aiyuni Putri Astyani 1406531044
2/17
I. Tujuan
Mempelajari hubungan antara beda potensial (V) dan arus listrik (I) pada suatu
seperti tembaga, besi, timah disebut sebagai konduktor yang baik sebab logam
memiliki susunan atom yang sedemikian rupa, sehingga elektronnya dapat bergerak
bebas. Sebenarnya atom tembaga dengan lambang kimia Cu memiliki inti 29 ion (+)
dikelilingi oleh 29 elektron (-). Sebanyak 28 elektron menempati orbit-orbit bagian
semikonduktor.
II. Alat dan Bahan
1.Bahan semikonduktor
2.
Amperemeter
3.
Voltmeter
4.
Variable power supply
5.Camcorder
6.Unit PC
7.DAQ dan perangkat pengendali otomati
III. Landasan Teori
Semikonduktor merupakan elemen dasar dari komponen elektronika seperti
dioda, transistor dan sebuah IC (integrated circuit). Disebut semi atau setengah
konduktor, karena bahan ini memang bukan konduktor murni. Bahan- bahan logam
-
7/24/2019 LR03 Aiyuni Putri Astyani 1406531044
3/17
dalam membentuk inti yang disebut nucleus. Dibutuhkan energi yang sangat besar
untuk dapat melepaskan ikatan elektron-elektron ini. Satu buah elektron lagi yaitu
elektron yang ke-29, berada pada orbit paling luar. Orbit terluar ini disebut pita
valensi dan electron yang berada pada pita ini dinamakan elektron valensi. Karena
hanya ada satu elektron dan jaraknya 'jauh' dari nucleus, ikatannya tidaklah terlalu
kuat. Hanya dengan energi yang sedikit saja elektron terluar ini mudah terlepas dari
ikatannya.
Pada suhu kamar, elektron tersebut dapat bebas bergerak atau berpindah-
pindah dari satu nucleus ke nucleus lainnya. Jika diberi tegangan potensial listrik,
elektron-elektron tersebut dengan mudah berpindah ke arah potensial yang sama.
Phenomena ini yang dinamakan sebagai arus listrik.
Isolator adalah atom yang memiliki electron valensi sebanyak 8 buah, dan
dibutuhkan energi yang besar untuk dapat melepaskan elektron-elektron ini. Dapat
ditebak, semikonduktor adalah unsur yang susunan atomnya memiliki elektron
-
7/24/2019 LR03 Aiyuni Putri Astyani 1406531044
4/17
valensi lebih dari 1 dan kurang dari 8. Tentu saja yang paling "semikonduktor"
adalah unsur yang atomnya memiliki 4 elektron valensi.
Susunan Atom Semikonduktor
Bahan semikonduktor yang banyak dikenal contohnya adalah Silicon (Si),
Germanium (Ge) dan Galium Arsenida (GaAs). Germanium dahulu adalah bahan
satu-satunya yang dikenal untuk membuat komponen semikonduktor. Namun
belakangan, silikon menjadi popular setelah ditemukan cara mengekstrak bahan ini
dari alam. Silikon merupakan bahan terbanyak ke dua yang ada dibumi setelah
oksigen (O2).
Pasir, kaca dan batu-batuan lain adalah bahan alam yang banyak mengandung
unsure silikon. Dapatkah anda menghitung jumlah pasir dipantai. Struktur atom
kristal silikon, satu inti atom (nucleus) masing-masing memiliki 4 elektron valensi.
Ikatan inti atom yang stabil adalah jika dikelilingi oleh 8 elektron, sehingga 4 buah
elektron atom kristal tersebut membentuk ikatan kovalen dengan ion-ion atom
tetangganya. Pada suhu yang sangat rendah (0oK), struktur atom silikon
divisualisasikan seperti pada gambar berikut.
-
7/24/2019 LR03 Aiyuni Putri Astyani 1406531044
5/17
Ikatan kovalen menyebabkan elektron tidak dapat berpindah dari satu inti
atom ke inti atom yang lain. Pada kondisi demikian, bahan semikonduktor bersifat
isolator karena tidak ada elektron yang dapat berpindah untuk menghantarkan listrik.
Pada suhu kamar, ada beberapa ikatan kovalen yang lepas karena energi panas,
sehingga memungkinkan elektron terlepas dari ikatannya. Namun hanya beberapa
jumlah kecil yang dapat terlepas, sehingga tidak memungkinkan untuk menjadi
konduktor yang baik.
Ahli-ahli fisika terutama yang menguasai fisika quantum pada masa itu
mencoba memberikan doping pada bahan semikonduktor ini. Pemberian doping
dimaksudkan untuk mendapatkan elektron valensi bebas dalam jumlah lebih banyak
dan permanen, yang diharapkan akan dapat mengahantarkan listrik.
Tipe-N
-
7/24/2019 LR03 Aiyuni Putri Astyani 1406531044
6/17
Misalnya pada bahan silikon diberi doping phosphorus atau arsenic yang
pentavalen yaitu bahan kristal dengan inti atom memiliki 5 elektron valensi. Dengan
doping, Silikon yang tidak lagi murni ini (impurity semiconductor) akan memiliki
kelebihan elektron. Kelebihan elektron membentuk semikonduktor tipe-n.
Semikonduktor tipe-n disebut juga donor yang siap melepaskan elektron.
Tipe-P
Jika silikon diberi doping Boron, Gallium atau Indium, maka akan didapat
semikonduktor tipe-p. Untuk mendapatkan silikon tipe-p, bahan dopingnya adalah
bahan trivalen yaitu unsur dengan ion yang memiliki 3 elektron pada pita valensi.
Karena ion silikon memiliki 4 elektron, dengan demikian ada ikatan kovalen yang
bolong (hole). Hole ini digambarkan sebagai akseptor yang siap menerima elektron.
Dengan demikian, kekurangan elektron menyebabkan semikonduktor ini menjadi
tipe-p.
-
7/24/2019 LR03 Aiyuni Putri Astyani 1406531044
7/17
Resistansi
Semikonduktor tipe-p atau tipe-n jika berdiri sendiri tidak lain adalah sebuah
resistor. Sama seperti resistor karbon, semikonduktor memiliki resistansi. Cara ini
dipakai untuk membuat resistor di dalam sebuah komponen semikonduktor. Namun
besar resistansi yang bisa didapat kecil karena terbatas pada volume semikonduktor
itu sendiri.
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.
-
7/24/2019 LR03 Aiyuni Putri Astyani 1406531044
8/17
Gambar Rangkaian tertutup semikoduktor
IV.
Prosedur Percobaan
Eksperimen rLab ini dilakukan dengan meng-klik tombol rLab di
bagian bawah halaman web sitrampil.ui.ac.id:
1. Perhatikan halaman web percobaan karakteristik VI semi konduktor
2.
Berikan beda potensial dengan member tegangan V1.
3. Aktifkan power supply/baterai dengan mengklik radio button di sebelahnya.
4. Ukur beda potensial dan arus yang terukur pada hambatan!
5. Ulangi 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.
-
7/24/2019 LR03 Aiyuni Putri Astyani 1406531044
9/17
V.
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 (analisa0 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.
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
-
7/24/2019 LR03 Aiyuni Putri Astyani 1406531044
10/17
VI.
Data Pengamatan
V1
V(volt) I(mA)
0.47 3.26
0.47 3.26
0.47 3.26
0.47 3.26
0.47 3.26
Rata-Rata 0.47 3.26
V2
V(volt) I(mA)
0.94 7.49
0.94 7.49
0.94 7.49
0.94 7.49
0.94 7.49
Rata-Rata 0.94 7.49
V3
V(volt) I(mA)
1.34 11.4
1.34 11.4
1.34 11.4
1.34 11.08
1.34 11.4
Rata-Rata 1.34 11.336
-
7/24/2019 LR03 Aiyuni Putri Astyani 1406531044
11/17
V4
V(volt) I(mA)
1.87 15.64
1.87 15.64
1.87 15.64
1.87 15.64
1.87 15.97
Rata-Rata 1.87 15.706
V5
V(volt) I(mA)
2.27 19.55
2.27 19.55
2.27 19.88
2.27 19.88
2.27 19.88
Rata-Rata 2.27 19.748
V6
V(volt) I(mA)
2.84 26.07
2.83 26.39
2.83 26.39
2.83 26.39
2.83 26.39
Rata-Rata 2.832 26.39
-
7/24/2019 LR03 Aiyuni Putri Astyani 1406531044
12/17
Rata-rata yang diperoleh
Rata-Rata Tegangan Listrik :
=
16.44= 2,05
8
Rata-Rata Arus Listrik :
=
1 0,37= 18,80
8
V7
V(Volt) I(mA)
3.14 29.65
3.13 30.95
3.12 30.3
3.12 30.3
3.11 30.95
Rata-Rata 3.124 30.43
V8
V(volt) I(mA)
3.58 37.15
3.57 37.47
3.62 34.54
3.61 35.19
3.6 35.52
Rata-Rata 3.596 35.974
V(volt) I(mA)
0.47 3.26
0.94 7.49
1.34 11.34
1.87 15.7
2.27 19.75
2.83 26.4
3.12 30.43
3.6 36
-
7/24/2019 LR03 Aiyuni Putri Astyani 1406531044
13/17
Jika dilihat dari grafiknya yang hampir lurus, dapat kita katakan bahwa grafik
yang menunjukan hubungan tegangan dan arus listrik adalah berbentuk linier. Hal
ini juga menandakan bahwa tegangan listrik dan arus listrik berbanding lurus
sehingga dapat kita gunakan hukum Ohm untuk mencari hambatan listriknya.
Untuk mencari hambatan kita menggunakan
rumus sebagai berikut :
V = I x R , maka R =
87654321
Grafik Hubungan Tegangan Listrik dengan Arus Listrik
40
35
30
25
20
15
10
5
0
V(volt) I(mA)
V(volt) I(mA) R(k)
0.47 3.26 0.144172
0.94 7.49 0.125501
1.34 11.34 0.118166
1.87 15.7 0.119108
2.27 19.75 0.114937
2.83 26.4 0.107197
3.12 30.43 0.10253
3.6 36 0.1
Rata-Rata 0.116451
-
7/24/2019 LR03 Aiyuni Putri Astyani 1406531044
14/17
VII.
Analisis
1. Analisis Percobaan
Percobaan R-lab kali ini berjudul Karakteristik VI Semikonduktor. Percobaan ini
dengan kode LR 03. Tujuan dari melakukan praktikum ini adalah mempelajari
hubungan antara beda potensial (V) dan arus listrik (I) pada suatu semikonduktor.
Alat dan bahan yang dibutuhkan dalam melakukan praktikum Karakteristik VI
Semikonduktor ini adalah bahan semikonduktor, amperemeter, voltmeter, variable
power supply, camcorder, unit PC, DAQ ,dan perangkat pengendali otomatis.
Percobaan kali ini dibagi menjadi 8 jenis. Pertama dengan beda potensial V1, ke dua
dengan beda potensial V2, ketiga dengan beda potensial V3, ke empat dengan beda
potensial V4, ke lima dengan beda potensial V5, ke enam dengan beda potensial V6,
ke tujuh dengan beda potensial V7, dan kedelapan dengan beda potensial V8.
Pada percobaan beda potensial V1, hal yang pertama dilakukan adalah
memperhatikan halaman web percobaan karakteristik VI semi konduktor. Kemudian,
memberikan beda potensial dengan memberi tegangan V1. Setelah itu,
mengaktifkan power supply/baterai dengan mengklik radio button di sebelahnya.
Kemudian mengukur beda potensial dan arus yang terukur pada hambatan.
Pada percobaan beda potensial V2, hal yang pertama dilakukan adalah
memperhatikan halaman web percobaan karakteristik VI semi konduktor. Kemudian,
memberikan beda potensial dengan memberi tegangan V2. Setelah itu,
mengaktifkan power supply/baterai dengan mengklik radio button di sebelahnya.
Kemudian mengukur beda potensial dan arus yang terukur pada hambatan.
Pada percobaan beda potensial V3, hal yang pertama dilakukan adalah
memperhatikan halaman web percobaan karakteristik VI semi konduktor. Kemudian,
memberikan beda potensial dengan memberi tegangan V3. Setelah itu,
-
7/24/2019 LR03 Aiyuni Putri Astyani 1406531044
15/17
mengaktifkan power supply/baterai dengan mengklik radio button di sebelahnya.
Kemudian mengukur beda potensial dan arus yang terukur pada hambatan.
Pada percobaan beda potensial V4, hal yang pertama dilakukan adalah
memperhatikan halaman web percobaan karakteristik VI semi konduktor. Kemudian,
memberikan beda potensial dengan memberi tegangan V4. Setelah itu,
mengaktifkan power supply/baterai dengan mengklik radio button di sebelahnya.
Kemudian mengukur beda potensial dan arus yang terukur pada hambatan.
Pada percobaan beda potensial V5, hal yang pertama dilakukan adalah
memperhatikan halaman web percobaan karakteristik VI semi konduktor. Kemudian,
memberikan beda potensial dengan memberi tegangan V5. Setelah itu,
mengaktifkan power supply/baterai dengan mengklik radio button di sebelahnya.
Kemudian mengukur beda potensial dan arus yang terukur pada hambatan.
Pada percobaan beda potensial V6, hal yang pertama dilakukan adalah
memperhatikan halaman web percobaan karakteristik VI semi konduktor. Kemudian,
memberikan beda potensial dengan memberi tegangan V6. Setelah itu,
mengaktifkan power supply/baterai dengan mengklik radio button di sebelahnya.
Kemudian mengukur beda potensial dan arus yang terukur pada hambatan.
Pada percobaan beda potensial V7, hal yang pertama dilakukan adalah
memperhatikan halaman web percobaan karakteristik VI semi konduktor. Kemudian,
memberikan beda potensial dengan memberi tegangan V7. Setelah itu,
mengaktifkan power supply/baterai dengan mengklik radio button di sebelahnya.
Kemudian mengukur beda potensial dan arus yang terukur pada hambatan.
Pada percobaan beda potensial V8, hal yang pertama dilakukan adalah
memperhatikan halaman web percobaan karakteristik VI semi konduktor. Kemudian,
memberikan beda potensial dengan memberi tegangan V8. Setelah itu,
mengaktifkan power supply/baterai dengan mengklik radio button di sebelahnya.
Kemudian mengukur beda potensial dan arus yang terukur pada hambatan.
-
7/24/2019 LR03 Aiyuni Putri Astyani 1406531044
16/17
2.
Analisis Data
Dengan hubungan antara tegangan dan arus yang berbanding lurus, saya dapat
simpulkan bahwa dalam rangkaian semikonduktor pun berlaku Hukum Ohm.
Dengan melakukan percobaan ini, terbukti bahwa Hukum Ohm yang berbunyi
Besararus listrik yang mengalir melalui sebuah penghantar selalu berbanding lurus
dengan beda potensial yang diterapkan kepadanya ternyatabenar. Hal ini
makin menguatkan ketentuan rangkaian semikonduktor yang benar mengikuti
Hukum LR03 - Karakteristik V I Semikonduktor Ohm. Setelah dihitung, didapatkan
rata-rata hambatan dari percobaan yang telah dilakukan adalah 0.116 .
Jika dilihat lagi, ternyata dengan makin membesarnya arus listrik yang digunakan
ternyata menurunkan nilai hambatannya. Sesuai dengan teori yang berlaku diawal,
ternyata dengan semakin besar arus yang melewati rangkaian, maka makin besarlah
kalor yang melewati rangkaian tersebut. Dan dengan makin tingginya pertambahan
kalor, nilai hambatan material pun akan berkurang. Hal ini sesuai dengan teori
material semikonduktor yang mengatakan pada material semi konduktor,
pertambahan kalor akan mengurangi nilai hambatan material tersebut.
Data yang didapatkan pada percobaan ini dengan menggunakan cara manual
yaitu dengan rumus :
R =
, dimana : R = hambatan ()
V = beda potensial (V)
I = kuat arus (A)
-
7/24/2019 LR03 Aiyuni Putri Astyani 1406531044
17/17
VIII.
Kesimpulan
Semikonduktor merupakan suatu bahan yang mempunyai nilai
konduktivitas diantara isolator dan konduktor.
Nilai hambatan pada rangkaian yang terdapat bahan semikonduktor
berbanding terbalik dengan nilai kuat arus.
Nilai kuat arus pada rangkaian yang terdapat bahan semikonduktor
berbanding lurus dengan beda potensial.
Nilai hambatan pada rangkaian yang terdapat bahan semikonduktor
berbanding lurus dengan beda potensial.
IX. Referensi
Modul praktikum LR-03, UPP-IPD Universitas Indonesia
Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky, Electronic Devices and Circuit
Theory, Pearson Education, Inc., Uppersaddle River, New Jersey 07458,
USA, 2006.
Giancoli, D.C.; Physics for Scientists &Engeeners, Third Edition, Prentice
Hall, NJ, 2000.
Halliday, Resnick, Walker; Fundamentals of Physics, 7th Edition, Extended
Edition, John Wiley & Sons, Inc., NJ, 2005.
Tipler, P.A.,1998, Fisika untuk Sains dan Teknik-Jilid II (terjemahan),
Jakarta : PenebitErlangga