LR-03 Karakteristik V I Semikonduktor 1 | P a g e

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKADASAR II (R-Lab)

LR-03 Karakteristik V I Semikonduktor

Nama : Rania Amalia F. Alatas

NPM : 1206261636

Fakultas : Teknik

Departemen : Teknik Sipil

Jurusan / Prodi : Teknik Lingkungan

Kode Praktikum : LR-03

Nama Praktikum : Karakteristik V I Semikonduktor

Tanggal Praktikum : Kamis, 14 Maret 2013

Minggu Praktikum : Minggu ke-3

LABORATORIUM FISIKA DASAR

UPP IPD

UNIVERSITAS INDONESIA

LR-03 Karakteristik V I Semikonduktor 2 | P a g e

LR – 03 Karakteristik V I Semikonduktor

1. Tujuan PraktikumTujuan dari praktikum R-Lab Karakteristik V I Semikonduktor adalah mempelajarihubungan antara beda potensial (V) dan arus listrik (I) pada suatu semikonduktor.

2. AlatPeralatan yang digunakan dalam praktikum R-Lab Karakteristik V I Semikonduktoradalah sebagai berikut:

a. Bahan Semikonduktorb. Amperemeterc. Voltmeterd. Variable Power Supplye. Camcorderf. Unit Pcg. DAQ dan perangkat pengendali otomatis

LR-03 Karakteristik V I Semikonduktor 3 | P a g e

3. Landasan Teori

Semikonduktor adalah sebuah bahan dengan konduktivitas listrik yang berada di

antara insulator dan konduktor. Semikonduktor bersifat sebagai insulator pada temperaturyang sangat rendah dan bersifat sebagai konduktor pada temperatur ruangan. Bahansemikonduksi yang sering digunakan adalah silikon, gallium arsenide, dan germanium.Bahan ini sangat berguna dalam bidang elektronik, karena konduktansinya yangdapat diubah-ubah dengan menyuntikkan materi lain (biasa disebut materi doping).Doping sejumlah besar ke semikonduktor dapat meningkatkan konduktivitasnya.

Semikonduktor merupakan elemen dasar dari komponen elektronika seperti

dioda, transistor dan atau IC (integrated circuit). Bahan- bahan logam adalah konduktoryang baik sebab logam memiliki susunan atom yang sedemikian rupa, dan elektronnyadapat bergerak bebas. Sebenarnya atom tembaga 29 ion (+) dan dikelilingi 29 elektron (-). Sebanyak 28 elektron menempati orbit-orbit bagian dalam membentuk inti (nukleus).Dibutuhkan energi yang sangat besar untuk dapat melepaskan ikatan elektronelektron ini.Satu buah elektron lagi yaitu elektron yang ke-29, berada pada orbit paling luar yangdisebut juga pita valensi. Elektron yang berada pada pita ini dinamakan elektron valensi.Karena hanya ada satu elektron dan jaraknya 'jauh' dari nukleus, ikatannya tidak terlalukuat. Untuk melepaskan ikatan ini hanya diperlukan sedikit energi.

Pada suhu kamar, elektron tersebut dapat bebas bergerak atau berpindah kenukleus lain. Jika diberi tegangan potensial listrik, elektron-elektron tersebut akandengan mudah berpindah ke arah potensial yang sama. Fenomena ini dikenal sebagaiarus listrik. Isolator adalah atom yang memiliki elektron valensi 8, sehingga dibutuhkanenergi yang besar untuk dapat melepaskan elektron-elektron ini. Dapat ditebak,semikonduktor adalah unsur yang susunan atomnya memiliki elektron valensi lebih dari1 dan kurang dari 8. Tentu saja yang paling "semikonduktor" adalah unsur yang atomnyamemiliki 4 elektron valensi.

Sebuah bahan material bila dilewati oleh arus listrik akan menimbulkan disipasipanas. Besarnya disipasi panas adalah I²R. Panas yang dihasilkan oleh material ini akanmengakibatkan perubahan hambatan material tersebut. Jika pada material semikonduktor, pertambahan kalor / panas akan mengurangi nilai hambatan material tersebut.Peristiwa dispasi panas dan perubahan resistansi bahan semi konduktor ini salingberkaitan.

LR-03 Karakteristik V I Semikonduktor 4 | P a g e

Gambar 1. Rangkaian tertutup semikoduktor

4. Cara Kerja

1. Mengaktifkan Web cam dengan meng-klik icon video pada halaman web R-Lab.Kemudian memberikan tengangan V1.

2. Menghidupkan Power Supply dengan meng-klik radio button disebelahnya.3. Mengukur beda potensial dan arus yang terukur pada hambatan.4. Mengulangi langkah 2-3 untuk beda potensial V2-V8.

5. Pengolahan Data

- Pada Tengangan V1V (Volt) I (Ampere)

0.90 7.820.90 7.820.90 7.820.90 7.820.90 7.82

- Pada Tengangan V2V (Volt) I (Ampere)

1.35 11.401.35 11.401.35 11.401.35 11.401.35 11.40

LR-03 Karakteristik V I Semikonduktor 5 | P a g e

- Pada Tengangan V3V (Volt) I (Ampere)

1.82 15.971.82 15.641.82 15.971.82 16.291.82 15.97

- Pada Tengangan V4V (Volt) I (Ampere)

2.22 20.202.22 20.202.22 20.202.22 20.202.22 20.20

- Pada Tengangan V5V (Volt) I (Ampere)

2.82 26.392.82 26.392.81 26.722.81 26.722.81 26.72

- Pada Tengangan V6V (Volt) I (Ampere)

2.74 25.422.74 25.422.74 25.742.73 26.392.73 26.07

- Pada Tengangan V7V (Volt) I (Ampere)

3.16 30.303.15 30.303.15 30.953.15 30.303.13 31.93

LR-03 Karakteristik V I Semikonduktor 6 | P a g e

- Pada Tengangan V8V (Volt) I (Ampere)

2.82 26.722.82 27.042.82 27.042.82 27.042.81 27.04

1. Nilai rata-rata beda potensial (V) dan arus (I)

NomorPercobaan V (Volt) rata-

rataI (Ampere) rata-

rata1 0.90 7.822 1.35 11.403 1.82 15.9684 2.22 20.205 2.814 26.5886 2.736 25.8087 3.148 30.7568 2.818 26.976

2. Grafik Hubungan V vs I

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

7.82 11.4 16 20.2 27 26 31 27

Tega

ngan

rat

a-ra

ta (V

)

Arus rata-rata (A)

Grafik Hubungan V (Volt) vs I (Ampere)

LR-03 Karakteristik V I Semikonduktor 7 | P a g e

3. Menentukan bentuk kurva hubungan V vs I

i Xi Yi Xi² Yi² XiYi1 0.00391 0.45 0.00001528 0.2025 0.00175952 0.00815 0.93 0.00006642 0.8649 0.00757953 0.01238 1.38 0.0001532 1.9044 0.01708444 0.01642 1.82 0.0002696 3.3124 0.02988445 0.02157 2.26 0.0004652 5.1076 0.04874826 0.02834 2.83 0.0008031 8.0089 0.08020227 0.03284 3.14 0.001078 9.8596 0.10311768 0.04125 3.54 0.001701 12.5316 0.146025∑ 0.16486 16.35 0.0045518 41.7919 0.4344008

V = I R

Y = mx + b

m = ∑ (∑ )(∑ )∑ ² (∑ )²= 0.24

b =∑ ∑ (∑ )(∑ )∑ ² (∑ )²

= 0,246

6. Analisis Data

Percobaan praktikum R-Lab yang berjudul Karakteristik V I Semikonduktor inidilakukan dengan menggunakan komputer yang dapat mengakses ke web R-Lab.Praktikan dapat melakukan praktikum tanpa harus datang ke laboratorium. Praktikandapat melakukan percobaan dimana saja asalkan dapat terhubung dengan akses internet.Praktikan pun dapat melihat alat yang digunakan dengan webcam yang dipasangmengarah ke alat.

Percobaan ini menggunakan delapan nilai tegangan yang berbeda-beda dari yangkecil hingga yang besar. Memiliki bervariasinya nilai tegangan yang digunakan untuk

LR-03 Karakteristik V I Semikonduktor 8 | P a g e

mendapatkan nilai arus yang berbeda-beda dan agar praktikan dapat melihat hubunganantara V dengan I yang berbeda-beda pula.

I. Analisis Percobaan

Percobaan dilakukan dengan tujuan mempelajari hubungan antara beda potensial(V) dan arus listrik (I) pada suatu semikonduktor. Pertama-tama praktikanmengaktifkan webcam lalu mengukur beda potensial dan arus yang terukur padahambatan. Setelah mendapatkan semua data tersebut, praktikan akan mencari berapanilai dari hambatan yang digunakan pada percobaan tersebut. Namun, pada saatpercobaan video tidak dapat diaktifkan sehingga praktikan tidak dapat mengontrolbesarnya beda potensial yang akan terukur.

II. Analisis Hasil

Data yang diperoleh dari percobaan ini ialah sebagai berikut:

V (Volt) I (Ampere)3.16 7.823.15 7.823.15 7.823.15 7.823.13 7.822.82 11.402.82 11.402.82 11.402.82 11.402.81 11.403.16 15.973.15 15.643.15 15.973.15 16.293.13 15.972.82 20.202.82 20.202.82 20.202.82 20.202.81 20.203.16 26.393.15 26.393.15 26.723.15 26.723.13 26.722.82 25.42

LR-03 Karakteristik V I Semikonduktor 9 | P a g e

2.82 25.422.82 25.742.82 26.392.81 26.073.16 30.303.15 30.303.15 30.953.15 30.303.13 31.932.82 26.722.82 27.042.82 27.042.82 27.04

Dari data pengamatan yang Praktikan dapatkan, Praktikan dapat memperolehbesar hambatan semikonduktor dengan cara menggunakan dan memasukkan data-data tersebut ke dalam persamaan Hukum Ohm. Hukum Ohm menyatakan bahwa“Kuat arus yang melalui penghantar sebanding dengan beda potensial pada keduaujung penghantar.”

V = I R

R =

R = . . = 0.1075 kΩ

Pada semikonduktor dapat digunakan rumus pada hukum ohm karenasemikonduktor dapatbersifat baik sebagai isolator dan konduktor dan itu semuabergantung pada suhu. Apabila sedang dalam kondisi sebagai konduktor maka padasemikonduktor itu terdapat hambatan. Pengaruh temperature pada semikonduktorberpengaruh pada perhitungan konsentrasi dari electron bebas. Karena semikonduktoradalah bahan yang dapat bersifat baik isolator maupun konduktor. Hambatan di semikonduktor tidak dipengaruhi oleh temperatur pada semi konduktor. Temperatur padasemikonduktor berpengaruh pada perhitungan konsentrasi dari electron bebas atauhole yang terdapat di dalamnya apabila dialiri arus listrik.

LR-03 Karakteristik V I Semikonduktor 10 | P a g e

III. Analisis Grafik

Dari grafik di atas dapat dilihat hubungan antara beda potensial dan arus. Grafiktersebut merupakan kurva linier. Semakin besar arus yang diberikan maka bedapotensialnya punsemakin besar. Hal ini menyatakan bahwa arus berbanding lurusdengan beda potensial.

Berdasarkan grafik, kita dapat mengetahui nilai gradient dari kurva linier tersebut.Besar hambatan semikonduktor yang kita cari ditunjukkan oleh nilai gradien.

7. Kesimpulan

o Semikonduktir dipengaruhi oleh suhu. Semakin tinggi suhu maka sifat konduktirmenjadi lenih kuat. Sebaliknya jika suhu rendah maka sifat isolator yang menjadilebih kuat.

o Semikonduktor merupakan bahan yang dapat bersifat isolator maupun konduktor.o Hubungan antara beda potensial (V) dan arus (I) adalah berbanding lurus. Semakin

besar beda potensial maka arus yang dihasilkan juga semakin besar.o Semikonduktor sangat berguna dalam bidang elektronik karena nilai konduktansinya

yang dapat diubah dengan menyuntikkan materi lain.

8. Referensi

o Tipler P.A., 1998. Fisika Untuk Sains dan Teknik Jilid 2 (terjemahan). Jakarta:Penerbit Erlangga

o 2000.Halliday, Resnick, Walker; Fundamentals of Physics, 7th Edition, ExtendedEdition, JohnWiley & Sons, Inc., NJ, 2005

o Komo.padinet.com