Laporan Praktikum Fisika Dasar 2

LR03 – Karakteristik V I Semi konduktor

Nama : Hendriyanto Wardoyo

NPM : 1106052700

Fakultas/Program Studi : Teknik/Teknik Metalurgi & Material

Kelompok : 14

Judul Praktikum : Karakteristik V I Semikonduktor

Nomor Praktikum : LR03

Minggu Praktikum : VII

Praktikum Fisika Dasar 2

UPP – IPD

Universitas Indonesia

Karakteristik V I Semikonduktor

1. TujuanMempelajari hubungan antara beda potensial (V) dan arus listrik (I) pada suatu semikonduktor

2. Alat Bahan semikonduktor Amperemeter Voltmeter Variable Power Supply Camcorder Unit PC DAQ dan perangkat pengendali otomatis

3. Teori

Semikonduktor adalah sebuah bahan dengan konduktivitas listrik yang berada diantara insulator dan konduktor. Sebuah bahan semikonduktor akan menjadi sebuah insulator jika berada pada temperatur yang sangat rendah yaitu mendekati suhu 0 K, namun jika pada temperatur kamar bersifat konduktor. Nilai hambatan jenis sebuah bahan semikonduktor berkisar antara 10-6 s.d. 104 ohm.m. definisi lain mengatakan bahwa sebuah bahan semikonduktor adalah bahan yang memiliki pita terlarang (forbiden band) atau energy gap (EG) yang relatif kecil, kira-kira sebesar 1 eV.

Berikut ini adalah beberapa bahan-bahan semikonduktor:

Trivalent : logam – logam yang memiliki atom-atom dengan jumlah elektron valensi 3 buah, contohnya Boron (B), Gallium (Ga), dan Indium (In)

Tetravalent : logam – logam yang memiliki atom-atom dengan jumlah elektron valensi 4 buah, contohnya Silikon (Si) dan Germanium (Ge)

Pentavalent : logam – logam yang memiliki atom-atom dengan jumlah elektron valensi 5 buah, contohnya Fosfor (P), Arsenik (As), Antimon (Sb)

Jenis – jenis semikonduktor:

Semikonduktor intrinsik: merupakan semikonduktor yang murni dan tidak cacat. Semikonduktor intrinsik pada suhu yang sangat rendah, semua elektron berada pada ikatan kovalen dan tidak ada elektron bebas atau tak ada pembawa muatan sehingga bersifat sebagai isolator. Sedangkan pada suhu kamar, agitasi termal menyebabkan beberapa elektron valensi keluar dari ikatan kovalen menjadi elektron bebas sebagai pembawa muatan negatif. Munculnya elektron bebas diikuti dengan terbentuknya hole sebagai pembawa muatan positif, peristiwanya disebut generation. Jika dipasnang beda potensial, terjadi aliran arus. Contoh semikonduktor intrinsik: Silikon murni

Semikonduktor ekstrinsik: semikonduktor yang memperoleh pengotor (doping) oleh atom asing. Semikonduktor ekstrinsik dibagi menjadi 2, yaitu:

o Semikonduktor Tipe-N: Pengotoran oleh atom pentavalent (P, As, Sb), atom pengotornya disebut atom donor, pembawa muatan: elektron

o Semikonduktor Tipe-P: Pengotoran oleh atom trivalent (B,Ga, In), atom pengotornya disebut akseptor, pembawa muatan: hole

4. Cara KerjaEksperimen rLab ini dapat dilakukan dengan cara masuk ke http://sitrampil.ui.ac.id/elaboratory, klik LR03 – karakteristik VI Semikonduktor1. Perhatikan halaman web percobaan karakteristik VI semi konduktor2. 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 V8Catatan : 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.

5. 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

6. Data pengamatan:

No V(volt) I(mA)1 0,41 2,932 0,41 2,933 0,41 2,934 0,41 2,935 0,41 2,936 0,92 6,527 0,92 6,528 0,92 6,529 0,92 6,52

10 0,92 6,5211 1,35 9,4512 1,35 9,4513 1,35 9,4514 1,35 9,4515 1,35 9,4516 1,88 13,3617 1,88 13,3618 1,88 13,0319 1,88 13,3620 1,87 13,6921 2,28 16,6222 2,28 16,6223 2,28 16,9424 2,28 16,9425 2,28 16,9426 2,86 21,5127 2,86 21,5128 2,85 21,8329 2,85 22,1630 2,85 21,8331 3,18 24,4432 3,18 24,7633 3,17 24,7634 3,17 24,7635 3,16 25,7436 3,69 29,6537 3,68 29,6538 3,68 29,9839 3,67 30,30

40 3,67 30,63

7. Pengolahan dataNilai rata-rata beda potensial yang terukur dari V1 hingga V8.

o V1

No V(volt) I(mA)1 0,41 2,932 0,41 2,933 0,41 2,934 0,41 2,935 0,41 2,93

rata-rata 0,41 2,93

o V2

No V(volt) I(mA)1 0,92 6,522 0,92 6,523 0,92 6,524 0,92 6,525 0,92 6,52

rata-rata 0,92 6,52

o V3

No V(volt) I(mA)1 1,35 9,452 1,35 9,453 1,35 9,454 1,35 9,455 1,35 9,45

rata-rata 1,35 9,45

o V4

No V(volt) I(mA)1 1,88 13,362 1,88 13,363 1,88 13,034 1,88 13,365 1,87 13,69

rata-rata 1,878 13,36

o V5

o V6

o V7

o V8

No V(volt) I(mA)1 2,28 16,622 2,28 16,623 2,28 16,944 2,28 16,945 2,28 16,94

rata-rata 2,28 16,812

No V(volt) I(mA)1 2,86 21,512 2,86 21,513 2,85 21,834 2,85 22,165 2,85 21,83

rata-rata 2,854 21,768

No V(volt) I(mA)1 3,18 24,442 3,18 24,763 3,17 24,764 3,17 24,765 3,16 25,74

rata-rata 3,172 24,892

No V(volt) I(mA)1 3,69 29,652 3,68 29,653 3,68 29,984 3,67 30,35 3,67 30,63

rata-rata 3,678 30,042

Grafik hubungan antara tegangan rata – rata dengan arus rata-rata

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 40

5

10

15

20

25

30

35

f(x) = 8.23647257152395 x − 1.30921615976864

V rata-rata VS I rata-rata

Series2Linear (Series2)

Tegangan rata-rata

Arus

rata

-rat

a

Berdasarkan plot titik titik arus dan tegangan sesuai dengan pengolahan data, grafik membentuk garis linier dengan persamaan y = 8,236x - 1,309. Berdasarkan grafik ini, kita dapat simpulkan bahwa hubungan antara arus dan tegangan adalah sebanding.

C. Hubungan Tegangan dan Arus dengan hukum Ohm

Hukum ohm menyatakan hubungan tegangan dan arus dengan hambatan V=IR. Dari hasil pengolahan data, dengan menggunakan hukum Ohm, makan diperoleh nilai resistansi dari semikonduktor sebagai berikut

V(Volt) I (ampere) R (Ohm)

1 0,41 2,93 1,20132 0,92 6,52 5,99843 1,35 9,45 12,75754 1,878 13,36 25,090085 2,28 16,812 38,331366 2,854 21,768 62,125877 3,172 24,892 78,957428 3,678 30,042 110,4945

Rata - rata = 41,86955

Dari tabel tersebut, kita dapatkan nilai hambatan rata-ratanya 41,87Ω

8. Analisaa. Analisa Percobaab

Percobaan kali ini adalah untuk mempelajari bagaimana hubungan antara tegangan dan arus pada suatu semikonduktor. Percobaan ini menggunakan nilai tegangan yang berbeda-beda, tujuannya adalah untuk mendapatkan perbedaan nilai arus yang melewati semikonduktor. Percobaan ini melalui dunia maya, yaitu menggunakan rLab.

Dalam percobaan ini, digunakan 8 nilai tegangan yang berbeda-beda. Dari nilai tegangan, diperoleh 8 nilai arus yang berbeda. Kemudian nilai tegangan dan nilai arus tersebut dirata-rata dan dibuat grafik hubungan antara nilai arus dan tegangan.

b. Analisa DataBerdasarkan data yang diperoleh, terdapat hubungan yang sebanding antara arus dan tegangan. Semakin naik nilai tegangan, mengakibatkan naiknya suhu dalam semikonduktor. Sesuai dengan teori, semakin tinggi suhu dari semikonduktor, maka semikonduktor itu akan berubah manjadi konduktor yang optimal

V(Volt) I (ampere)

1 0,41 2,932 0,92 6,523 1,35 9,454 1,878 13,365 2,28 16,8126 2,854 21,7687 3,172 24,8928 3,678 30,042

c. Analisa GrafikGrafik yang diperoleh dari hubungan antara tegangan rata-rata dengan arus rata-rata adalah y = 8,236x - 1,309. Hal ini menunjukan lagi bahwa hubungan arus dan tegangan adalah sebanding

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 40

5

10

15

20

25

30

35

f(x) = 8.23647257152395 x − 1.30921615976864

V rata-rata VS I rata-rata

Series2Linear (Series2)

Tegangan rata-rata

Arus

rata

-rat

a

d. Analisa hasilDari hasil percobaan tersebut, terjadi perubahan arus ketika tegangan diubah. Berdasarkan hukum Ohm yang menyatakan adanya hubungan antara tegangan dan arus listrik, percobaan kali ini memenuhi hukum ohm tersebut

V(Volt) I (ampere) R (Ohm)

1 0,41 2,93 1,20132 0,92 6,52 5,99843 1,35 9,45 12,75754 1,878 13,36 25,090085 2,28 16,812 38,331366 2,854 21,768 62,125877 3,172 24,892 78,957428 3,678 30,042 110,4945

Rata - rata = 41,86955

Kesimpulan Berdasarkan percobaanini, dapat ditarik kesimpulan bahwa:1. Pada suatu semikonduktor, besar tegangan mempengaruhi besar arus2. Tegangan dan arus memiliki hubungan yang sebanding3. Kurfa hasil percobaan ini memiliki persamaan y = 8,236x - 1,3094. Diperoleh nilai resistansi rata-rata semikonduktor adalah 41,87Ω

Referensi:

Modul praktikum rLab LR03

Halliday, Resnick, David, Robert.1984. Fisika Jilid 2. Edisi Ke-3. Jakarta: Erlangga.