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


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


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


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.


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


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.


7/17

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.


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.


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


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


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


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


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


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.










15/17





























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)


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

lr03 aiyuni putri astyani 1406531044

Documents