Materi 1
SEMICONDUCTOR MATERIALS (1.3)
1.Tujuan
- Dapat mengetahui serta memahami apa itu bahan semikonduktor
- Dapat mengetahui prinsip kerja bahan semikonduktor
- Dapat mensimulasikan rangkaian dari bahan semikonduktor
2.Alat dan Bahan
3.Dasar Teori
Konduktor adalah benda-benda yang bisa menghantarkan panas dengan baik atau dengan cepat.
Isolator adalah benda-benda yang tidak bisa menghantarkan panas dengan baik atau dengan cepat.
Semikondukutor merupakan zat atau bahan yang bersifat antara konduktor dan isolator atau dengan kata lain semikonduktor merupakan bahan atau zat setengah penghantar listrik
Berkaitan terbalik dengan konduktivitas suatu material adalah ketahanannya terhadap aliran muatan, atau arus. Artinya, semakin tinggi tingkat konduktivitas, semakin rendah tingkat resistansinya. Dalam tabel, istilah resistivitas (ρ disebut rho) sering digunakan saat membandingkan tingkat resistansi material. Dalam satuan metrik, resistivitas material diukur dalam Ω-cm atau Ω-m. Satuan Ω-cm diturunkan dari substitusi satuan untuk setiap besaran pada Gambar 1.4 ke dalam persamaan berikut (diturunkan dari persamaan resistansi dasar (R = ρl/A) :
Pada Tabel 1.1, nilai resistivitas tipikal disediakan untuk tiga kategori material yang luas.
Bahan semikonduktor seperti Germanium (Ge) dan Silikon (Si) mempunyai 4 buah electron valensi, masing-masing electron dalam atom saling terikat sehingga electron valensi genap menjadi 8 untuk setiap atom, itulah sebabnya kristal silicon memiliki konduktivitas listrik yang rendah, karena setiap electron terikan oleh atom atom yang berada disekelilingnya. Untuk membentuk semikonduktor tipe P pada bahan tersebut disisipkan pengotor dari unsure golongan III, sehingga bahan tersebut menjadi lebih bermuatan positif, karena terjadi kekosongan electron pada struktur kristalnya. Bila semikonduktor jenis N disinari cahaya, maka elektron yang tidak terikat pada struktur kristal akan mudah lepas. Kemudian bila dihubungkan semikonduktor jenis P dan jenis N dan kemudian disinari cahaya, maka akan terjadi beda tegangan diantara kedua bahan tersebut. Beda potensial pada bahan silikon umumnya berkisar antara 0,6 volt sampai 0,8 volt.
Example
1.
2. Jika hambatan kawat tembaga 9 Ω, hambatan jenis tembaga 0,16 Ωmm2/m dan panjang kawat tersebut 300 m, maka luas penampang kawat adalah?
Jawab:
Dik:
R = 9 Ω
ρ = 0,16 Ωmm²/m
Dit:
A...?
Jawab:
A = ρ l/R
= 0,16 300/9
= 5,33 mm²
Problem
1. Apa yang dimaksud dengan semikonduktor, resistivitas, resistansi massal, dan resistansi kontak ohmik.Jawab :
- Semikondukutor merupakan zat atau bahan yang bersifat antara konduktor dan isolator atau dengan kata lain semikonduktor merupakan bahan atau zat setengah penghantar listrik.
- Resistivitas ialah nilai hambatan jenis yang merupakan besarnya resistansi yang ada pada suatu penghantar yang panjangnya 1 meter dalam penampang 1mm2 .
- Resistansi massal adalah kemampuan suatu bahan benda untuk menghambat atau mencegah aliran arus listrik.
- Resistansi Kontak ohmic merupakan wilayah pada perangkat semikonduktor yang telah disiapkan sehingga kurva antara arus-tegangan (I-V) dari perangkat membentuk garis linear dan simetris.
2. Buat sketsa struktur atom tembaga dan diskusikan mengapa ia merupakan konduktor yang baik dan bagaimana strukturnya berbeda dari germanium dan silikon.
Cu memiliki nilai kondutivitas (Daya hantar listrik) yang paling besar diantara lainnya dan memiliki nilai tahanan jenis yang rendah daripada lainnya Hal ini sudah memenuhi dalam persyaratan sebagai konduktor yang baik. Selain itu, tembaga memilki daya tahan tembaga terhadap korosi sangat besar, titik leburnya 1080ºC.
Soal Pilihan Ganda
1. Di bawah ini yang merupakan bahan penghantar panas yang paling baik, kecuali...a. Konduktor
b. Semikonduktor
c. Superkonduktor
d. Isolator
Jawaban : A
2. Apa saja jenis bahan semikonduktor...
a. Bahan semikonduktor tipe N dan P
b. Bahan semikonduktor tipe O dan P
c. Bahan semikonduktor tipe N dan K
d. Bahan semikonduktor tipe M dan N
Jawaban : A
4. Percobaan
2.Buka schematic capture, pilih bagian component mode (
), dan pada bagian devices klik 'P'.3.Pastikan kategorinya berada pada all categories agar mudah dalam melakukan pencarian.
4.Ketikkan semua nama bahan komponen yang dibutuhkan dalam rangkaian.
5.Double klik komponen yang kita butuhkan agar komponen tersebut muncul dikolom Devices.
6. Buka bagian Terminals mode (
).7.Pilih terminal yang diperlukan.
8.Setelah semua komponen didapatkan, letakkan komponen pada papan rangkaian.
9.Rangkailah semua komponen sesuai prinsipnya.
10.Klik play (
) pada bagian kiri bawah aplikasi untuk menjalankan rangkaian simulasi.11.Saat di play, jika rangkaian simulasi sudah benar dan sesuai, maka akan muncul output.
A.Rangkaian Simulasi
