Laporan LR03-Nabila Putriyandri Alifa-1006680884

LAPORAN R-LABKARAKTERISTIK V DAN I SEMIKONDUKTORNama NPM Fakultas Departemen Kode Pratikum Tanggal Pratikum : Nabila Putriyandri Alifa : 1006680884 : Teknik : Teknik Sipil : LR 03 : 2 Oktober 2011

Unit Pelaksana Pendidikan Ilmu Pengetahuan Dasar (UPP-IPD)

Universitas IndonesiaDepok

Karakteristik V I Semikonduktor

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

B. Alat1. Bahan semikonduktor 2. Amperemeter 3. Voltmeter 4. Variable power supply 5. Camcorder 6. Unit PC 7. DAQ dan perangkat pengendali otomatis

C. Landasan TeoriSemikonduktor adalah material padat ataupun cair yang dapat menghantarkan arus listrik pada suhu ruangan yang lebih baik dibandingkan insulator namun kurang jika dibandingkan dengan material logam. Logam seperti emas, tembaga, dan perak adalah contoh konduktor yang baik, sedangkan intan dan kaca adalah konduktor yang kurang baik (contoh insulator yang baik). Pada suhu yang rendah semikonduktor murni bekerja seperti insulator yang baik. Tapi ketika berada dalam suhu tinggi dan terkena cahaya, serta tidak murni semikonduktor, maka material semikonduktor tersebut mengalami kenaikan konduktivitas yang pesat yang dapat mendekati konduktivitas material logam.

Semikonduktor pada umumnya melingkupi elemen dan senyawa kimia seperti, silicon, germanium, arsenic, zinc selenide, dan lain-lain. Material semikonduktor, seperti juga material-material lainnya terdiri atas atom-atom yang berukuran sangat kecil. Atom-atom ini terdiri atas nukleus (inti) yang dikelilingi oleh sejumlah elektron. Nukleus sendiri terdiri atas neutron dan proton. Proton bermuatan positif, elektron bermuatan negatif, sedangkan neutron netral. Elektronelektron yang mengelilingi nukleus ini tersebar pada beberapa lapisan kulit dengan jarak tertentu dari nukleus, dimana energinya semakin meningkat seiring dengan meningkatnya jarak dari setiap lapisan kulit terhadap nukleus. Elektron pada lapisan terluar disebut elektron valensi. Aktifitas kimiawi dari sebuah unsur terutama ditentukan oleh jumlah elektron valensi ini. Unsur-unsur pada tabel periodik telah disusun sedemikian rupa berdasarkan jumlah elektron valensinya. Silikon (Si) dan Germanium (Ge) berada pada Grup IV karena memiliki empat elektron valensi pada kulit terluarnya, sehingga disebut juga semikonduktor dasar (elemental semiconductor). Sedangkan Gallium Arsenik(GaAs) masing-masing berada pada Grup III dan V, sehingga dinamakan semikonduktor gabungan (compound semiconductor).

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.

Gambar 1. Rangkaian tertutup semikoduktor

D. Cara KerjaEksperimen rLab ini dapat dilakukan dengan cara masuk ke http://sitrampil.ui.ac.id/elaboratory kemudian masuk ke jadwal saudara , klik-lah LR03 karakteristik VI Semikonduktor 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.

E. Pengolahan Data dan Evaluasia. Hasil PengamatanNo. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 V(volt) 0.46 0.46 0.46 0.46 0.46 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95 I(mA) 3.58 3.26 3.26 3.58 3.26 6.84 6.84 6.84 6.84 6.84

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

1.39 1.39 1.39 1.39 1.39 1.77 1.77 1.77 1.77 1.77 2.31 2.31 2.31 2.31 2.31 2.91 2.91 2.91 2.9 2.9 3.23 3.23 3.23 3.22 3.22 3.69 3.68 3.68 3.67 3.66

10.1 10.43 10.1 10.1 10.43 13.36 13.03 13.36 13.36 13.36 17.6 18.25 17.92 17.92 17.92 23.13 23.79 23.46 23.79 23.79 27.04 27.04 27.04 27.37 27.37 31.61 31.93 32.26 32.58 33.24

b. Pengolahan Data 1. Nilai rata-rata beda potensial yang terukur dan arus yang terukur untuk V1 , V2 , V3 hingga V8. V1NO V(volt) I(mA) 1 0.46 3.58

2 3 4 5 rata-rata

0.46 0.46 0.46 0.46 0.46

3.26 3.26 3.58 3.26 3.388

V2NO 1 2 3 4 5 rata-rata V(volt) I(mA) 0.95 6.84 0.95 6.84 0.95 6.84 0.95 6.84 0.95 6.84 0.95 6.84






V8NO V(volt) I(mA) 1 3.69 31.61 2 3.68 31.93 3 3.68 32.26

4 5 rata-rata

3.67 3.66 3.676

32.58 33.24 32.324

V dan I rata-rataTegangan V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8 V Rata-Rata (volt) 0.46 0.95 1.39 1.77 2.31 2.906 3.226 3.676 I Rata-Rata (mA) 3.388 6.84 10.323 13.294 17.922 23.592 27.172 32.324

2. Buatlah grafik yang memperlihatkan hubungan V vs I untuk rata rata V dan I yang terukur (lihat tugas 2)

Hubungan Tegangan rata-rata dengan arus listrik rata-rata35 30 arus listrik (mA) 25 20 15 10 5 0 0 1 2 beda potensial (v) 3 4 6.84 3.388 32.324 y = 8.9389x - 1.7897 R = 0.9937 27.172 23.592 17.922 13.294 10.323

Hubungan Tegangan ratarata dengan arus rata-rata Linear (Hubungan Tegangan rata-rata dengan arus rata-rata)

3. Bagaimanakah bentuk kurva hubungan V vs I , jelaskan mengapa bentuknya seperti itu ! Pada grafik tersebut, ditunjukkan adanya hubungan linear antara beda ptensial dan arus listrik. Artinya semakin besar beda potensial listrik yang diberikan pada suatu semikonduktor, semakin besar arus listrik yang dihasilkan. Apabila ditulis dalam sebuah rumus seperti V = xI. Hal ini dapat terjadi karena suhu pada percobaan ini tidak berubah sehingga dapat dituliskan seperti perssamaan pada hukum ohm. Apabila suhu pada percobaan ini berubah maka persamaan hukum ohm tidak dapat digunakan dan pada transistor ataupun dioda persamaan hukum ohm juga tidak dapat digunakan. Pada pratikum ini didapatkan delapan jenis variasi data V1 hingga V8 Oleh karena itu, dalam praktikum ini, terdapat delapan macam variasi data. Persamaan garis dari grafik hubungan tegangan dengan kuat arus merupakan persamaan linear (y = mx+b) :

Namun, dengan menggunakan chart dalam Microsoft Excel, praktikan dapat mengetahui langsung persamaan garis yang dimaksud, yaitu :

y =8.9389 x 1.7897 R = 0.9937

V V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

Xi 0.46 0.95 1.39 1.77 2.31 2.906 3.226 3.676 16.688

Yi 3.388 6.84 10.323 13.294 17.922 23.592 27.172 32.324 134.855

Xi2 0.2116 0.9025 1.9321 3.1329 5.3361 8.444836 10.407076 13.512976 43.880088

Yi2 11.478544 46.7856 106.56433 176.73044 321.19808 556.58246 738.31758 1044.841 3002.498

XiYi 1.55848 6.498 14.34897 23.53038 41.39982 68.558352 87.656872 118.823024 362.373898

Dengan Perhitungan sebagai berikut:

4. Berdasarkan berbagai kurva grafik V vs I bolehkah kita menggunakan hukum Ohm dalam peristiwa ini ? Boleh. Hukum Ohm berlaku pada percobaan ini dikarenakan tidak ada perubahan suhu yang signifikan. Hubungan arus yang mengalir dengan potensial diatur oleh Hukum Ohm. Ohm menggunakan rangkaian percobaan sederhana seperti pada gambar. Dia menggunakan rangkaian sumber potensial secara seri, mengukur besarnya arus yang mengalir dan menemukan hubungan linier sederhana, dituliskan

sebagai : V = IR dimana R = V/I disebut hambatan dari beban. Nama ini sangat cocok karena R menjadi ukuran seberapa besar semikonduktor tersebut menahan laju aliran elektron. Berlakunya hukum ohm sangat terbatas pada kondisi-kondisi tertentu, bahkan hukum ini tidak berlaku jika suhu semi konduktor tersebut berubah.V= I . R R= V Rata-Rata (volt) 0.46 0.95 1.39 1.77 2.31 2.906 3.226 3.676 2.086 I Rata-Rata (mA) 3.388 6.84 10.323 13.294 17.922 23.592 27.172 32.324 16.856875 R ratarata(m) 0.135773318 0.138888889 0.13465078 0.133142771 0.128891865 0.123177348 0.118725158 0.113723549 0.12837171

Tegangan V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8 Rata-rata

Dapat disimpulkan bahwa nilai hambatan yang akan diperoleh dengan perhitungan V1,V2, V3, V4, V5, V6, V7, dan V8 dengan nilai I yang diukur yaitu 0.1284 m c. Analisis 1. Analisis Percobaan Percobaan ini dilakukan untuk mengetahui hubungan antara beda potensial listrik dan arus listrik yang bekerja pada semikonduktor. Pada percobaan ini praktikan mengukur hasil beda potensial dan arus listrik yang nantinya akan digunakan untuk mendapatkan nilai hamabatan dari suatu semikonduktor. Data hasil pengukuran tersebut akan digunakan sebagai data grafik untuk menentukan hubungan antara beda potensial rata-rata dengan arus listrik rata-rat yang terjadi pada semikonduktor.

Karena kali ini praktikan tidak melakukan praktikum secara manual, melainkan dengan praktikum RLab, maka praktikan tidak dapat mengamati secara langsung saat berpraktikum. Selain itu, pada saat praktikan melakukan parktikum, video tidak dapat digunakan, sehingga praktikan hanya mengukur tegangan V1 sampai V8 saja tanpa melihat dari video. Padahal dalam cara kerja praktikum, praktikan dimintan untuk mengambil data saat tegangan atau beda potensial mendekati nol. Dari setiap percobaan ini,pratikan mendapatkan 5 nilai sehingga harus diambil ratarata dari beda potensial dan arus listrik. Kemudian dengan nilai rata-rata tersebut praktikan dapat membuat grafik yang akan memperlihatkan karakteristik hubungan keduanya. Didapatlah hasil bahwa hubungan keduanya merupakan hubungan yang linear dan berbanding lurus. Dengan menggunakan rumus yang diperoleh dari hokum ohm yaitu V=I.R karena suhu pada percobaan ini tetap sehingga persamaan ini dapat berlaku pada semikonduktor. Persamaan hukum ohm tidak akan berlaku pada transistor dan diode. Kemudian praktikan dapat mencari nilai hambatan sesuai dengan rumus yang telah disebutkan sebelumnya. 2. Analisis Hasil Tujuan dari percobaan ini adalah untuk melihat karakteristik hubungan antara beda potensial dengan arus listrik. Dan setelah dilakukan perhitungan, maka didapat pada beda potensial dan arus listrik. Akan didapat masing-masing 5 data untuk setiap V1 hingga V8. Lalu, dari delapan tegangan dan arus listrik tersebut, praktikan menghitung tegangan rata-rata dan kuat arus rata-rata, maka didapat tegangan ratarata untuk setiap tegangan dan kuat arus rata-rata untuk setiap arus listrik. Hasil percobaan yang diperoleh menunjukkan bahwa hubungan beda potensial dan arus listrik pada semikonduktor adalah berbanding lurus dengan mengacu pada perhitungan : V= I . R Lalu, dari tegangan rata-rata dan arus listrik rata-rata, dari perhitungan rumus V = I . R, maka praktikan dapat menghitung nilai hambatan (R) rata-rata dari setiap

tegangan. Maka, dari percobaan ini, diperoleh nilai tegangan total rata-rata adalah 2,086 v dan untuk arus listrik total rata-rata adalah 16.86 mA sedangkan nilai hambatan total rata-rata adalah sebesar 0.1284 m. Dan dari hasil ini pula, dapat diketahui bahwa nilai hambatan pada semikonduktor dapat dihutung dari dengan menggunakan rumus hukum ohm. 3. Analisis Kesalahan. Ada beberapa hal yang menjadi faktor penyebab terjadinya kesalahan. Pertama, ketika praktikan melakukan pratikum pada r-lab, praktikan tidak dapat melihat ataupun mengakses video pratikum tersebut, sehingga praktikan melaksanakan perinth pratikum tanpa melihat video. Kedua, tidak ada penjelasan lebih lanjut tentang suhu atau adanya perubahan suhu. Hal ini mengakibtakan praktikan berasumsi bahwa suhu pada saat dilaksanakan pratikum relative konstan. Selain itu faktor keteliatian praktikan saat mengakses r-lab serta saat pengambilan data sesuai dan koneksi internet yang dimiliki lancar.

F. Kesimpulan1. Beda potensial berbanding lurus dengan arus listrik. Semakin besar beda potensial yang digunakan maka akan semakin besar arus listrik yang diperoleh. 2. Pada semikonduktor kita dapat menghitung nilai hambatannya. Nilai hambatan pada semikonduktor dapat diketahui apabila diketahui beda potensial dan arus listrik berdasarkan persamaan hokum Ohm yaitu V = I x R. Yang mana V sama dengan beda potensial,(Volt), I sama dengan arus listrik(Ampere), dan R sama dengan hambatan (Ohm). 3. Beda potensial berbanding terbalik dengan hambatan. Begitu pula dengan arus listrik.

4. Grafik hubungan antara beda potensial dengan arus listrik padasemikonduktor berbentuk linear.

5. Berlakunya hukum ohm sangat terbatas pada kondisi-kondisi tertentu, bahkan hukum ini tidak berlaku jika suhu konduktor tersebut berubah. Untuk material-material atau piranti elektronika tertentu seperti diode dan transistor, hubungan I dan V tidak linier.

G. Referensi1. Halliday, David., dan Resnick, Robert. Fisika Jilid 2. Ed. Ke-3. Jakarta: Penerbit Erlangga, 1984. 2. Giancoli, D.C. Physics for Scientists & Engeeners, Third Edition, Prentice Hall, NJ. 2000.

Documents

Laporan LR03-Nabila Putriyandri Alifa-1006680884