Tugas kelompok 1 power pont

Click here to load reader

  • date post

    06-May-2015
  • Category

    Engineering

  • view

    133
  • download

    2

Embed Size (px)

description

kelompok erna dan ilham

Transcript of Tugas kelompok 1 power pont

  • 1.Jurusan Teknik Elektro : 1. Ernawati 2. M Ahimsa Ilham TUGAS KELOMPOK 1 Materi : -Tingkat Energi Pada Zat Padat -Transport Sistem Pada Semikonduktor

2. PENDAHULUAN ZAT PADAT Sifat sifat zat padat bergantung pada: Jenis atom penyusunnya Struktur materialnya Berdasarkan struktur atom dalam zat padat dikenal dua macam zat padat, yaitu kristal dan amorf. Jenis ikatan pada zat padat : ikatan ion, kovalen, logam, Van der Waals atau ikatan Hidrogin 3. adalah zat padat yang susunan atom atom atau molekul memiliki keteraturan pada jarak panjang dan berulang Perhatikan perbedaan susunan atom antara kristal dan amorf Kristal Amorf KRISTAL 4. 4 Kekerasan Zat Padat 5. PERHATIKAN SUSUNAN KRISTAL INTAN DAN KARBON Intan Karbon 6. Bandingkan perbedaanya Intan Carbon Atomatomnya hanya terikat kuat pada tiap lembaran, sedangkan ikatan antar atom pada lembaran yang berdekatan relatif lebih lemah Berwarna hitam Tidak keras Mudah di buat dan murah Atom atom karbon saling mengikat dengan kuat dalam pola tertutup * Berwarna bening * Sangat keras * Merupakan batu perhiasan yang sangat mahal 7. IKATAN PADA KRISTAL JENIS IKATAN ASAL IKATAN SIPAT Jenis Ikatan Asal ikatan Sifat Kovalen Patungan elektron Sangat keras;titik lebur tinggi;larut dalam sedikit cairan; transparan terhadap cahaya tampak Ionik Gaya tarik menarik elektrostatik antara ion positif dan ioan negatif Keras; titk lebur tinggi; mungkin larut dalam cairan polar seperti air Logam Gaya tarik menarik elektrostatik antara ion positif logam dengan awan elektron Berkilauan,;menghantarkan kalor dan listrik dengan baik Van der Waals Gaya Van der Waals akibat distribusi muatan yang tidak simetris Lunak; titik lebur dan titik didih rendah ;larut dalam cairan kovalen Hidrogin Gaya tarik menarik elektrostatik kuat antara hidrogin pada satu molekul dengan atom N, O atau F Lebih kuat dari ikatan Van der Wals, titik lebur dan titik adidih lebih tinggi dari ikatan Van der Wals 8. Tingkatanene rgi dalam satu kelompok yang berdekatan 3 s 3 sEn er gi Tingkat energi 3s atom 2 natrium yang berdekatan Tingkat energi 3s enam atom Natrium yang saling berdekatan En er gi 9. TINGKATAN ENERGI Tingkat an energi kulit dalam Tingkat an energi kulit luar Atom Tunggal Atom Banyak Berdekatan 10. Celah terlarang besar Celah terlarang kecil Pita valensi Pita konduksi Konduktor Isolator Semi- konduktor DISTRIBUSI ENERGI kosong Kosong Kosong 11. TRANSPORT SISTEM PADA SEMI KONDUKTOR Bagian yang gelap menyatakan bagian yang mempunyai muatan total positif, berasal dari inti atom dan elektron bagian dalam yang terikat kuat. Titik hitam menggambarkan elektron luar atau elektron valensi dari atom. Bayangkan suatu logam dapat dibayangkan sebagai suatu ruang yang mengandung kisi-kisi ion berat, yang periodik dalam tiga dimensi, yang saling mengikat dengan kuat dan diantaranya diisi oleh kawanan elektron yang bergerak kian kemari. Gambaran gas elektron dari logam 12. TEORI GAS ELEKTRON DARI LOGAM Elektron terus menerus bergerak yang arahnya selalu berubah-ubah setelah mengalami tumbukan dengan ion yang berat (yang hampir selalu diam). Jarak rata-rata antara dua tumbukan disebut jarak bebas rata-rata. Gerak elektron yang acak mengakibatkan pada suatu saat elektron yang bergerak melalui suatu satuan luas dalam logam dalam dua arah yang berlawanan rata-rata sama banyaknya. Oleh karena itu arus rata-ratanya sama dengan nol. 13. Kecepatan Hanyut V - Arahnya berlawanan dengan arah medan listrik. - Kecepatan dalam waktu t antara dua tumbukan adalah at, dimana a = q / m adalah percepatan. - Kecepatan V berbanding lurus dengan . - (m kuadrat per detik) disebut mobilitas dari elektron. 14. ELEKTRON & HOLE DALAM SEMIKONDUKTOR INTRINSIK Konduktivitas berbanding lurus dengan konsentrasi n dari elektron bebas. Konduktor yang baik n = elektron/meter kubik Isolator n = Semikonduktor harga n diantara konduktor dan isolator 15. Ikatan Kovalen Struktur kristal Ge dilukiskan secara simbolik dalam dua dimensi Elektron valensi Ikatan kovalen Atom Germanium mempunyai 32 elektron . Setiap atom menyumbangkan 4 elektron. Merupakan atom tentravalen. Mempunyai muatan listrik + 4 dalam satuan muatan listrik elektron. Setiap elektron valensi dari germanium dimiliki bersama dengan sebuah dari empat atom germanium yang bertetangga dekat. Mempunyai konduktivitas yang rendah 16. HOLE Pada temperatur sangat rendah kristal berperilaku sebagai isolator. Pada temperatur kamar, beberapa dari ikatan kovalen akan patah oleh energi panas yang diberikan kepada kristal dan konduksi dimungkinkan. Energi Eg yang diperlukan untuk mematahkan ikatan kovalen : Germanium : 0.72 eV Silikon : 1.1 eV Ikatan kovalen yang tidak lengkap disebut lubang. Kristal Germanium dengan satu ikatan kovalen yang patah 17. Dalam semikonduktor intrinsik (murni) banyaknya lubang sama dengan banyaknya elektron bebas. Konsentrasi (rapat) lubang p harus sama dengan konsentrasi (rapat) elektron n, sehingga : disebut konsentrasi atau rapat intrinsik 18. TAKMURNIAN DONOR DAN AKSEPTOR Apabila kita tambahkan pada silikon atau germanium murni (intrinsik) atom-atom yang bervalensi tiga atau lima maka terbentuk semikonduktor yang takmurni, yang ekstrinsik. Donor-donor Apabila atom tak murnian mempunyai lima elektron valensi, maka atom takmurnian akan menggeser beberapa atom germanium dari kisi-kisi kristal. Empat dari lima elektron valensi akan mengisi ikatan kovalen dan yang kelima akan terlepas dan dapat digunakan sebagai pembawa arus. Energi yang diperlukan untuk melepas elektron adalah : Ge = 0.1 eV Si = 0.05 eV Contoh : antimurnian (Sb), Fosfor dan Arsenikum Takmurnian ini memberikan kelebihan elektron sebagai pembawa muatan negatif, dikenal sebagai donor atau tipe- n. 19. Akseptor Apabila suatu takmurnian trivalen ditambahkan pada semikonduktor intrinsik hanya tiga ikatan kovalen yang diisi. Kekosongan yang terjada pada ikatan keempat membentuk lubang. Takmurnian serupa menyediakan pembawa positif oleh karen takmurnian tersebut menciptakan lubang dan dapat menerima elektron, dikenal sebagai akseptor atau tipe-p. Hukum Aksi-Massa Penambahan takmurnian tipe-n, mengurangi banyaknya lubang. Penambahan takmurnian tipe-p, menurunkan rapat elektron bebas. Perkalian dari rapat muatan negatif yang bebas dan muatan yang positif, merupakan suatu tetapan dan tidak bergantung pada banyaknya donor dan akseptor Dalam semikonduktor tipe-n, elektron2 disebut pembawa mayoritas sedangkan lubang adalah pembawa minoritas. Dalam semikonduktro tipe-p, lubang merupakan pembawa mayoritas dan elektron pembawa minoritas. 20. RAPAT MUATAN DALAM SEMIKONDUKTOR Rapat muatan positif = ND + p Rapat muatan negatif = NA + n Pada semikonduktor netral, besarnya muatan positif sama dengan besar muatan negatif : ND + p = NA + n Pada semikonduktor tipe n, banyaknya elektron lebih besar dari banyaknya lubang (n >> p) sehingga : nn = ND Rapat Lubang dalam semikonduktor tipe-n adalah : ni 2 pn = ---------- ND Untuk semikonduktor tipe-p adalah : ni 2 np = ---------- NA 21. SIFAT ELEKTRIK Sifat Listrik dari Logam dan Semikonduktor : Logam : Bersifat unipolar, menghantar arus hanya dengan muatan-muatan (elektron-elektron) yang menpunyai satu tanda saja. Semikonduktor : Bersifat bipolar, mengandung pembawa- pembawa arus dengan muatan yang berlawanan. 22. PENENTUAN KONSENTRASI PEMBAWA Dari teori tentang Hukum Aksi-Massa maka didapat : Bahwa dengan memberi takmurnian pada semikonduktor intrinsik tidak hanya menaikkan konduktivitas, tapi dapat juga digunakan utk menghasilkan semikonduktor dengna pembawa listrik, sebagian terbedar lubang atau sebagian tebesar elektron Dalam semikonduktor tipe-n, elektron-elektron disebut pembawa mayoritas dan lubang adalah pembawa minoritas. Dalam semikonduktor tipe-p, lubang merupakan pembawa mayoritas dan elektron pembawa minoritas. 23. PERSAMAAN ALIRAN ARUS & PERSAMAAN POISSON Persamaan Aliran arus : J = Persamaan Poisson : = adalah permitivitas. 24. Terima Kasih Wassalamualaikum Wr. Wb