1

Putu Nopa Gunawan / D411 10 009

TUGAS MID

MATERIAL ELEKTRO TEKNIK

OLEH :

PUTU NOPA GUNAWAN

NIM : D411 10 009

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS HASANUDDIN

2012

2

Putu Nopa Gunawan / D411 10 009

TABEL 3.1 KONDUKTIVITAS BERBAGAI BAHAN PADA TEMPERATUR RUANG.

Bahan Konduktivitas (S/m) Klasifikasi

Emas (Siver) 6,7 x 107

Konduktor

Tembaga (Copper) 6,7 x 107 Konduktor

Aluminium 6,7 x 107 Konduktor

Brass 6,7 x 107 Konduktor

Tungsten 6,7 x 107 Konduktor

Nikel (Nicel) 6,7 x 107 Konduktor

Besi (Ion) 6,7 x 107 Konduktor

Mercury 6,7 x 107 Konduktor

Graphite 6,7 x 104 Konduktor

Air Laut ~4,0 Konduktor

Germanium Intrinsik ~2,2 Semikonduktor intrinsik

Ferrite ~ 1,0 x 10-2 Semikonduktor intrinsik

Silikon Intrinsik ~ 0,44 x 10-3

Semikonduktor intrinsik

Akuades (destiled water) ~ 1,0 x 10-4 Isolator

Bakelit ~ 1,0 x 10-9 Isolator

Glass ~ 1,0 x 10-12

Isolator

Mika ~ 1,0 x 10-15

Isolator

Kuarsa (Quartz) ~ 1,0 x 10-17

Isolator

Dari table di atas dapat disimpulkan bahwa :

Tabel tersebut menjelaskan mengenai konduktivitas atau kemampuan suatu bahan untuk

menghantarkan listrik. Terlihat bahwa konduktivitas bahan dapat dibagi menjadi tiga yaitu,

Konduktor ( dari Emas sampai Air laut) , Semikonduktor (dari Germanium sampai Silikon) dan

Isolator ( dari Akuades sampai Kuarsa).

A. Konduktor

Konduktor adalah suatu bahan yang memiliki kemampuan untuk menghantarkan arus

listrik sangat besar sehingga memiliki nilai konduktivitas yang besar dibandingkan

semikonduktor dan isolator. Material konduktor mempunyai electron bebas dalam jumlah yang

besar. Electron bebas dalam material konduktor dapat terjadi karena sifat dari ikatan metalik

yaitu antara elektro valensi dengan inti atom bahan semikonduktor yang sangat lemah. Logam

memiliki ikatan elektron valensi yang sangat lemah sehingga mudah bergerak melalui seluruh

3

Putu Nopa Gunawan / D411 10 009

stukturnya bila dikenai gaya oleh suatu medan magnit. Jadi logam digolongkan sebagai

konduktor, karena memiliki muatan bebas (elektron yang terdelokalisir) dalam jumlah yang

sangat banyak.

1. Emas

Konsentrasi elektron bebas dalam logam emas 5,90 × 1022 cm-3

. Emas sangat konduktif

untuk listrik, dan telah digunakan untuk jaringan kabel listrik di beberapa aplikasi

energi tinggi (hanya perak dan tembaga lebih konduktif per volume, tapi emas memiliki

keuntungan ketahanan korosi). Seperti terlihat pada emas dengan konduktivitas 6,17 x 107

S/m. Emas merupakan bahan konduktor yang sangat bagus untuk dijadikan penghantar, namun

karena harga yang mahal dan lebih sulit menemukannya sehingga jarang digunakan dan yang

sering digunakan sebagai konduktor adalah tembaga. Meskipun emas bereaksi kimia oleh

klorin bebas, konduktivitas yang baik dan ketahanan umum terhadap oksidasi dan

korosi pada lingkungan lain (termasuk tahan terhadap asam non-diklorinasi) telah

menyebabkan industri digunakan secara luas di era elektronik sebagai lapisan lapisan

tipis konektor elektris dari segala jenis, sehingga memastikan koneksi yang baik.

Sebagai contoh, emas yang digunakan dalam konektor kabel elektronik lebih mahal,

seperti audio, video dan kabel USB.

2. Tembaga

Tembaga adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang

Cu dan nomor atom 29. Lambangnya berasal dari bahasa Latin Cuprum.Tembaga

merupakan konduktor panas dan listrik yang baik.Selain itu unsur ini memiliki korosi

yang cepat sekali. Tembaga murni sifatnya halus dan lunak, dengan permukaan

berwarna jingga kemerahan. Konfigurasi atom Cu adalah : 1s2 2s

2 2p

6 3s

2 3p

6 3d

10 4s

1,

sehingga Cu cenderung melepaskan 1 elektron valensinya dan sangat baik jika

digunakan sebagai konduktor dan mudah untuk didapatkan.

3. Alumunium

Aluminium merupakan konduktor listrik yang baik. Terang dan kuat.

Merupakan konduktor yang baik juga buat panas. Dapat ditempa menjadi lembaran,

ditarik menjadi kawat dan diekstrusi menjadi batangan dengan bermacam-macam

penampang. Tahan korosi.

4

Putu Nopa Gunawan / D411 10 009

4. Kuningan

Kuningan merupakan paduan dari tembaga dan seng, proporsi seng dan

tembaga dapat bervariasi untuk menciptakan berbagai kuningan dengan sifat yang

bervariasi. Sebagai perbandingan, perunggu pada prinsipnya paduan tembaga dan timah.

Bronze tidak selalu mengandung timah, dan berbagai paduan tembaga, termasuk paduan

dengan arsen , fosfor , aluminium , mangan , dan silikon , yang biasanya disebut

"perunggu ". Karena kuningan paduan dari tembaga dan seng , itulah sebabnya

kuningan dapat menghantarkan listrik.

5. Tungsten

Nama "tungsten" (dari Nordic sten tung, yang berarti "batu berat") digunakan

dalam bahasa Inggris, Perancis, dan bahasa lainnya sebagai nama elemen. Tungsten

adalah nama Swedia tua untuk scheelite mineral. Nama lain "wolfram" (atau "volfram"),

yang digunakan misalnya dalam kebanyakan bahasa Eropa (terutama Jerman dan

Slavia), berasal dari mineral wolframite , dan ini juga merupakan asal dari simbol kimia,

W. Nama "wolframite" berasal dari bahasa Jerman "serigala Rahm" ("serigala jelaga"

atau "krim serigala"), nama yang diberikan untuk tungsten oleh Johan Gottschalk

Wallerius pada tahun 1747. Hal ini, pada gilirannya, berasal dari "Lupi spuma", nama

Georg Agricola digunakan untuk elemen tahun 1546, yang diterjemahkan ke dalam

bahasa Inggris sebagai "buih serigala" atau "krim" (etimologi tidak sepenuhnya

tertentu), dan merupakan referensi untuk sejumlah besar timah dikonsumsi oleh mineral

selama ekstraksi.

6. Nikel

Nikel adalah salah satu dari empat elemen yang feromagnetik sekitar suhu

kamar. Alnico magnet permanen berdasarkan sebagian pada nikel adalah kekuatan

penengah antara berbasis besi magnet permanen dan jarang-magnet bumi . Logam ini

terutama berharga dalam dunia modern untuk paduan membentuk, sekitar 60% dari

produksi dunia digunakan dalam nikel-baja (terutama stainless steel ). Paduan umum

lainnya, serta beberapa baru superalloy , membentuk sebagian besar dari sisa

penggunaan nikel dunia, dengan menggunakan kimia untuk senyawa nikel

5

Putu Nopa Gunawan / D411 10 009

mengkonsumsi kurang dari 3% dari produksi. Sebagai suatu senyawa, nikel memiliki

sejumlah kimia niche pembuatannya menggunakan, seperti katalis untuk hidrogenasi .

Enzim beberapa mikroorganisme dan tumbuhan mengandung nikel sebagai pusat aktif,

yang membuat logam merupakan nutrisi penting bagi mereka.

7. Besi

Besi adalah logam yang berasal dari bijih besi (tambang) yang banyak

digunakan untuk kehidupan manusia sehari-hari. Dalam tabel periodik, besi mempunyai

simbol Fe dan nomor atom 26. Besi juga mempunyai nilai ekonomis yang tinggi. Salah

satu kelemahan besi adalah mudah mengalami korosi. Korosi menimbulkan banyak

kerugian karena mengurangi umur pakai berbagai barang atau bangunan yang

menggunakan besi atau baja.

8. Merkuri

Merkuri adalah logam yang dalam keadaan normal berbentuk cairan berwarna

abu-abu, tidak berbau dengan berat molekul 200,59. Tidak larut dalam air, alkohol,

eter, asam hidroklorida, hidrogenbromida dan hidrogen iodide; Larut dalam asam nitrat,

asam sulfurik panas dan lipid. Tidak tercampurkan dengan oksidator, halogen, bahan-

bahan yang mudah terbakar, logam, asam, logam carbide dan amine. Toksisitas merkuri

berbeda sesuai bentuk kimianya, misalnya merkuri inorganik bersifat toksik pada ginjal,

sedangkan merkuri organik seperti metil merkuri bersifat toksis pada sistim syaraf pusat.

9. Grafit

Grafit adalah suatu modifikasi dari karbon dengan sifat yang mirip logam (penghantar

panas dan listrik yang baik). Di samping tidak cukup padat, grafit tidak terdapat dalam jumlah

banyak di alam. Grafit digunakan sebagai elektroda, bantalan luncur, ring penyekat, dan aditif

untuk bahan pe-lumas. Grafit juga mempertinggi kemampuan lumas teflon. Barang yang

seluruhnya dibuat dari grafit adalah alat penukar panas, cawan lebur, batu filter, pompa, dan

pelat pecah. Grafit juga digunakan sebagai bahan pengisi. Pada alat penyekat dan penghitung

volume, sebagian peralatannya dibuat dari grafit (misalnya torak). Serat grafit dimanfaatkan

untuk pelepasan muatan elektrostatik pada selubung ventilasi.

6

Putu Nopa Gunawan / D411 10 009

10. Air Laut

Air laut adalah air dari laut atau samudera. Air laut memiliki kadar garam rata-rata

3,5%. Artinya dalam 1 liter (1000 mL) air laut terdapat 35 gram garam (terutama, namun tidak

seluruhnya, garam dapur/NaCl). Air laut memiliki kadar garam karena bumi dipenuhi dengan

garam mineral yang terdapat di dalam batu-batuan dan tanah. Contohnya natrium, kalium,

kalsium, dll. Apabila air sungai mengalir ke lautan, air tersebut membawa garam. Ombak laut

yang memukul pantai juga dapat menghasilkan garam yang terdapat pada batu-batuan. Lama-

kelamaan air laut menjdai asin karena banyak mengandung garam.

B. Semikonduktor

Semikonduktor adalah bahan yang sifat konduktivitasnya berada diantara konduktor

dan isolator, semikonduktor dapat dijadikan sebagai bahan konduktor dan juga dapat dijadikan

bahan isolator. Contohnya Germanium dan silicon. Hal ini disebabkan semikonduktor memiliki

4 elektron valensi, yang memungkinkan untuk melepas dan menerima lagi.

1. Germanium

Germanium adalah unsur kimia dengan simbol Ge dan nomor atom 32. Ini adalah,

berkilau keras, putih keabu-abuan metalloid dalam kelompok karbon , kimia mirip dengan

tetangga kelompoknya timah dan silikon . Dimurnikan germanium adalah semikonduktor ,

dengan tampilan yang paling mirip dengan silikon unsur. Seperti silikon, germanium bereaksi

secara alami dan membentuk kompleks dengan oksigen di alam.

Diagram pita energi utnuk germanium mirip dengan intan dengan perbedaan celah

energi hanya sekitar 1 eV. Konfigurasi atom Ge [Ar] 3d10

4s2 4p

2 macam atom ini memiliki 4

elektron di tingkat energy terluarnya. Tumpang-tindih pita energi di tingkat energi terluar akan

membuat pita energi terisi penuh 8 elektron. Karena celah energy sempit maka jika temperatur

naik, sebagian elektron di pita valensi naik ke pita konduksi mudah dan dengan meninggalkan

tempat kosong (hole) di pita valensi. Baik elektron yang telah berada di pita konduksi maupun

hole di pita valensi akan bertindak sebagai pembawa muatan untuk terjadinya arus listrik.

Konduktivitas listrik naik dengan cepat dengan naiknya temperatur.

Konduktivitas listrik tersebut di atas disebut konduktivitas intrinksik. Konduktivitas material

semikonduktor juga dapat ditingkatkan dengan penambahan atom asing tertentu (pengotoran,

impurity). Jika atom pengotor memiliki 5 elektron terluar (misalnya P atau As) maka akan ada

kelebihan satu elektron tiap atom. Kelebihan elektron ini akan menempati tingkat energi sedikit

7

Putu Nopa Gunawan / D411 10 009

di bawah pita konduksi (beberapa perpuluh eV) dan dengan sedikit tambahan energi akan sangat

mudah berpindah ke pita konduksi dan berkontribusi pada konduktivitas listrik. Atom pengotor

seperti ini disebut donor (karena ia memberikan elektron lebih) dan semikonduktor dengan

donor disebut semikonduktor tipe n.

2. Ferrit

Pembuatan magnet permanent Barium Ferit dengan bahan dasar pasir besi yang terdapat

pada alam yaitu paslr besi yang mengandung FeZnCr04 dan pasir besi Lumajang. Kedua jenis

pasir tersebut selanjutnya dikenai proses ekstraksi secara hydrothermal oxidation untuk

mendapatkan bahan Fe2~ dengan menggunakan katalis Jarutan k.imia HN~. H2SO,. dan HCI.

Diperoleh hasil bahwa larutan katalis HN~ dapat meningkatkan kemumian Fe2~ Jebih tinggi

dibanding H~o.

3. Silikon

Silikon adalah suatu elemen yang sering terdapat pada tanah liat dan pasir. Bukan hanya

disebabkan oleh jumlahnya yang melimpah sehingga murah, tetapi seilikon sendiri merupakan

semikonduktor. Prinsip dari silicon adalah sama dengan germanium. Silicon mempunyai

konfigurasi Si [Ne] 3s2 3p

2, Silikon super murni dapat didoping dengan boron, gallium, fosfor

dan arsenik untuk memproduksi silikon yang digunakan untuk transistor, sel-sel solar,

penyulingan, dan alat-alat solid-state lainnya, yang digunakan secara ekstensif dalam barang-

barang elektronik dan industri antariksa.

C. Isolator

Isolator adalah suatu bahan yang tidak dapat digunakan untuk menghantarkan arus,

contohnya Akuades hingga kuarsa. Bahan isolator memiliki ikatan electron yang sangat kuat

dan ion- ionnya tidak mudah mengalami difusi.

1. Bakelite

Bakelite atau polyoxybenzylmethylenglycolanhydride, adalah awal plastik . Ini adalah

thermosetting resin fenol formaldehida , yang terbentuk dari reaksi eliminasi dari fenol dengan

formaldehida , biasanya dengan tepung kayu pengisi . Ini dikembangkan pada tahun 1907 oleh

Belgia kimiawan Leo Baekeland .

Salah satu yang pertama plastik dibuat dari komponen sintetis (meskipun fenol dapat

diekstraksi dari sumber biologis), bakelite digunakan untuk perusahaan listrik nonconductive

8

Putu Nopa Gunawan / D411 10 009

properti dan tahan panas dalam casing radio dan telepon dan listrik isolator , dan juga dalam

beragam produk seperti dapur , perhiasan , pipa batang, dan mainan anak-anak.

2. Glass

Kaca dan glass jangka dikembangkan pada akhir Kekaisaran Romawi . Dalam ilmu,

bagaimanapun, istilah kaca biasanya didefinisikan dalam arti yang lebih luas, termasuk setiap

padat yang memiliki non-kristalin (yaitu, amorf ) struktur dan yang menunjukkan sebuah

transisi kaca bila dipanaskan terhadap keadaan cair. Dalam arti yang lebih luas, gelas dapat

dibuat dari kelas sangat berbeda dari bahan: logam paduan , mencair ion, larutan air , cairan

molekul, dan polimer.

3. Mika

Mika adalah sejenis mineral. Kata "mika" berasal dari kata bahasa Latin micare,

"bergemerlapan", sebab mineral satu ini terlihat gemerlap (khususnya saat berskala

kecil). Mika memiliki bentuk lamela berkilap hitam,Mika memiliki rumus umum kimia

X2Y4–6Z8O20(OH,F)4 dengan X biasanya adalah K, Na, atau Ca, tetapi dapat pula Ba,

Rb, atau Cs; Y terutama adalah Al, Mg, atau Fe, dan dapat pula Mn, Cr, Ti, Li, dsb.; Z

terutama sekali adalah Si atau Al, tapi bisa pula mencakup Fe3+

atau Ti. Secara

struktural, mika bisa digolongkan sebagai disoctahedral (Y = 4) dan trisoctahedral (Y =

6). Jika ion X adalah K atau Na, maka mika itu termasuk golongan common. Tapi

apabila ion X adalah Ca, maka mika digolongkan sebagai mika rapuh.

4. Kuarsa

Kuarsa adalah salah satu mineral yang umum ditemukan di kerak kontinen bumi.

Mineral ini memiliki struktur kristal heksagonal yang terbuat dari silika trigonal

terkristalisasi (silikon dioksida, SiO2), dengan skala kekerasan Mohs 7 dan densitas

2,65 g/cm³. Bentuk umum kuarsa adalah prisma segienam yang memiliki ujung

piramida segienam.

9

Putu Nopa Gunawan / D411 10 009

Kesimpulan :

Konduktor :

o Dari Emas hingga Air laut

o Memiliki konduktivitas di atas 104 S/m

o Memiliki muatan yang bebas dengan jumlah yang banyak dan

ikatan electron valensi yang lemah.

Semikonduktor :

o Dari Germanium hingga Silikon

o Berada di antara konduktor dan silicon dengan konduktivitas

>10-4

hingga <104

o Memiliki 4 elektron valensi

Isolator :

o Dari Akuades hingga Kuarsa

o Memiliki konduktivitas kurang dari 10-4

Referensi:

http://staff.ui.ac.id/internal/131645339/material/05_Semikonduktor.pdfhttp://www.biomed.ee.itb.ac.id/co

urses/Material%20biomedika/BAB%208%20b5%20Konduktor,%20Isolator,%20Semikonduktor.pdf

staff.ui.ac.id/internal/040603019/material/Konduktor.pdf

http://library.um.ac.id/free-contents/index.php/pub/detail/penentuan-konduktivitas-listrik-tembaga-cu-

pada-pcb-dengan-menggunakan-set-efek-hall-buatan-pudak-oleh-sunaryono-9226.html

http://www.google.co.id/url?sa=t&rct=j&q=semikonduktor+silikon&source=web&cd=3&ved=0CGQQFj

AC&url=http%3A%2F%2Foc.its.ac.id%2Fambilfile.php%3Fidp%3D141&ei=R6GqT9XDD4_MrQfwtp

T6AQ&usg=AFQjCNHQIlpEtrXPHqZkxyB9zlQE6i84nQ