-
1
LAPORAN PRAKTIKUM R-LAB
KARAKTERISTIK VI SEMIKONDUKTOR
Nama : Raghda Novitaningrum
NPM : 1306370322
Fakultas : Teknik
Departemen : Teknik Mesin
Kode Praktikum : LR 03 KARAKTERISTIK VI SEMIKONDUKTOR
Tanggal Praktikum : Kamis, 6 Maret 2013
Minggu Percobaan : 2 (Dua)
Unit Pelaksanaan Ilmu Pengetahuan Dasar
(UPP-IPD)
Universitas Indonesia
-
2
KARAKTERISITIK VI SEMIKONDUKTOR
I. Tujuan Praktikum
Mempelajari hubungan antara beda potensial (V) dan arus listrik
(I) pada suatu
semikonduktor
II. Peralatan
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
Bahan semikonduktor adalah bahan yang bersifat setengah
konduktor
karena celah energi yang dibentuk oleh struktur bahan ini lebih
kecil dari celah
energi bahan isolator tetapi lebih besar dari celah energi bahan
konduktor,
sehingga memungkinkan elektron berpindah dari satu atom penyusun
ke atom
penyusun lain dengan perlakuan tertentu terhadap bahan tersebut
(pemberian
tegangan, perubahan suhu dan sebagainya). Oleh karena itu
semikonduktor bisa
bersifat setengah menghantar.
Berikut karakteristik VI bahan semikonduktor Semikonduktor
elemental
terdiri atas unsur unsur pada sistem periodik golongan IV A
seperti silikon (Si),
Germanium (Ge) dan Karbon (C). Karbon semikonduktor ditemukan
dalam
bentuk kristal intan. Semikonduktor intan memiliki konduktivitas
panas yang
tinggi sehingga dapat digunakan dengan efektif untuk mengurangi
efek panas
-
3
pada pembuatan semikonduktor laser. Semikonduktor gabungan
(kompon) terdiri
atas senyawa yang dibentuk dari logam unsur periodik golongan
IIB dan IIIA
(valensi 2 dan 3) dengan non logam pada golongan VA dan VIA
(valensi 5 dan 6)
sehingga membentuk ikatan yang stabil (valensi 8). Semikonduktor
gabungan III
dan V misalnya GaAs dan InP, sedangakan gabungan II dan VI
misalnya CdTe
dan ZnS.
Tabel 1.1 Bahan Semi Konduktor
Tabel 1.2 Tabel Karakteristik Semi Konduktor
-
4
Berdasarkan mekanisme terbentuknya gejala semikonduktivitas,
semikonduktor terdiri atas:
Semikonduktor Intrinsik
Terbentuk dari semikonduktor murni yang memiliki ikatan
kovalen
sempurna seperti Si, Ge, C dan sebagainya.
Semikonduktor Ekstrinsik
Terbentuk dari semikonduktor murni yang dikotori oleh atom
dopping sebagai penghasil elektron konduksi atau hole. Terdiri
atas dua
tipe: Tipe N (Silikon + Phospor atau Arsenic) dan Tipe P
(Silikon +
Boron, Galium atau Indium)
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.
Semikonduktor sangat berguna dalam bidang elektronik, karena
konduktansinya yang dapat diubah-ubah dengan menyuntikan materi
lain
(biasa disebut Materi doping). Salah satu alasan utama
kegunaan
semikonduktor dalam elektronik adala sifat aelktroniknya dapat
diubah
banyak dalam sebuah cara terkontrol dengan menambah sejumlah
kecil
ketidak murnian. Ketidakmurnia disepbut dopant.
-
5
Doping sejumlah besar ke semikonduktor dapat meningkatkan
konduktivitasnya dengan faktor lebih besar dari satu miliyar.
Dalam sirkuit
terpadu modern, misalnya polycrystalline silicon didop-berat
seringkali
digunakan sebagai pengganti logam. Alat semikonduktor atau
semiconductor devices adalah sejumlah komponen elketronik
yang
menggunakan konduksi elektronik dalam bentuk padat (solid
state),
bukannya bentuk hampa (vacuum state) atau bentuk gas (gaseous
state).
Alat-alat semikonduktor dapat ditemukan dalam bentuk-bentuk
dicrete
(potongan) seperti transistor, diode, dll atau dapat juga
ditemukan sebagai
bentuk terintegrasi dalam jumlah yang sangat besar (jutaan)
dalam satu
keping silocon yang dinamakan sirkuit (IC)
IV. Prosedur Percobaan
1. Melakukan eksperimen R-Lab dengan membuka halama R-Lab
2. Mengaktifkan Webcam (mengklik icon video pada halaman web
R-Lab)
3. Memerhatikan halaman web percobaan karakteristik VI semi
konduktor
4. Memberikan beda potensial dengan member tegangan V 1
5. Mengaktifkan power supply/baterai dengan mengklik radio
button di
sebelahnya
6. Mengukur beda potensial dan arus yang terukur pada
hambatan
7. Mengulangi langkah 3 hingga 5 untuk beda potensial V 2 hingga
V 8
Catatan: data yang diperoleh adalah 5 buah data terakhir jika
rangkaian diberi
beda potensial tertentu (misalkan V 1) dengan interval 1 detik
antara data ke satu
dengan data berikutnya.
V2
V (Volt) I (mA)
0.76 6.19
0.77 6.19
0.77 6.52
-
6
V. Hasil dan Evaluasi Percobaan
a. Pengolahan Data
Data yang diperoleh adalah sebagai berikut:
V1
V (Volt) I (mA)
0.00 0.00
0.00 0.00
0.00 0.00
0.00 0.00
0.00 0.00
V5
V (Volt) I (mA)
2.15 18.25
2.15 18.90
2.15 18.90
2.15 18.90
2.15 18.90
V7
V (Volt) I (mA)
3.08 28.67
3.07 29.33
3.08 29.33
3.07 29.33
3.06 29.98
Rata-rata beda potensial yang terukur tiap pengukuran adalah
sebagai berikut:
Untuk V1
v1 = 0,0 + 0,0 +0,0+0,0+0,0
5= 0,0
Untuk V2
v2 = 0,76+0,77+0,77 +0,77+0,73
5= 0,76
0.77 6.19
0.73 5.87
V3
V (Volt) I (mA)
1.29 10.75
1.29 10.75
1.29 10.75
1.29 10.75
1.29 10.43
V4
V (Volt) I (mA)
1.83 15.31
1.83 15.31
1.83 15.64
1.83 15.64
1.83 15.64
V6
V (Volt) I (mA)
2.81 25.42
2.81 25.42
2.80 26.07
2.80 26.07
2.80 26.07
V8
V (Volt) I (mA)
3.60 35.52
3.59 36.17
3.59 36.17
3.58 36.82
3.57 37.47
-
7
Untuk V3
v3 = 1,29+1,29+1,29+1,29+1,29
5= 1,29
Untuk V4
v4 = 1,83+1,83+1,83 +1,83+1,83
5= 1, 83
Untuk V5
v5 = 2,15+2,15+2,15 +2,15+2,15
5= 2,15
Untuk V6
v6 = 2,81+2,81+2,80 +2,80+2,80
5= 2,80
Untuk V7
v7 = 3,08+3,07+ 3,08+3,07+3,06
5= 3,07
Untuk V8
v8 = 3,60+3,59+3,59+3,58+3,57
5= 3,58
Rata-rata dari Keseluruhan beda potensial adalah
= 0,0 + 0,76 + 1,29 + 1,83 + 2,15 + 2,80 + 3,07 + 3,58
8= 1,93
Rata-rata arus yang terukur tiap pengukuran adalah sebagai
berikut
Untuk I1
I1 = 0,0 + 0,0 +0,0+0,0+0,0
5= 0,0
Untuk I2
I2 = 6,19+6,19+6,52 +6,19+5,87
5= 6,19 mA
Untuk I3
I3 = 10,75+10,75+10,75 +10,75+10,43
5= 10,68
Untuk I4
I4 = 15,31+15 ,31+15,64+15,64+15,64
5= 15,50
Untuk I5
I5 = 18,25+18,90+18,90+18,90+18,90
5= 18,77
Untuk I6
I6 = 25,42+25,42+26,07 +26,07+26,07
5= 25,81
Untuk I7
I7 = 28,67+29,33+29,33+29,33+29,98
5= 29,32
Untuk I8
I8 = 35,52+36,17+36,17 +36,82+37,47
5= 36,43
-
8
Rata-rata dari Keseluruhan Arus listrik adalah:
= 0,0 + 6,19 + 10,68 + 15,50 + 18,77 + 25,81 + 29,32 + 36,43
8= 17,83
Dari perhitungan diatas untuk mencari nilai hambatan yang
didapat dari percobaan adalah
V = I x R
=
Dengan memasukkan nilai Vrata-rata dan Irata-rata maka didapat
besar hambatannya adalah
sebagai berikut:
= 1,93
17,83 = 0,1082445317 = 0,11
Dibawah ini adalah grafik yang menunjukkan hubungan antara beda
potensial rata-rata setiap
Vn dan In (untuk n = 1,2,3,4,5, ...)
Tabel Data Grafik
V (Tegangan) I (Arus)
V1 0 0
V2 0,76 6,19
V3 1,29 10,68
y = 10,036x - 1,581
0
5
10
15
20
25
30
35
40
1 2 3 4 5 6 7 8
Aru
s Li
stri
k (I
) mA
Tegangan (V)
Grafik V vs I
I (Arus)
Linear (I (Arus))
-
9
V4 1,83 15,5
V5 2,15 18,77
V6 2,8 25,81
V7 3,07 29,32
V8 3,58 36,43
Nilai kesalahan relatif pada percobaan ini:
V= I x R
y = bx a
-
10
b. Analisis
Percobaan
Percobaan karakteristik VI semikonduktor ini dilakukan
dengan
menggunakan r- lab yaitu sebuah sistem yang dirancang secara
khusus untuk
melakukan percobaan tanpa harus melakukannya di sebuah
laboratorium.
Percobaan ini dilakukan secara online dengan menggunakan
internet sehingga
bisa melakukan percobaan ini didalam ruang digital. Seluruh alat
sudah
tersedia dan tersusun dengan rapih tanpa harus menyusunnya.
Ketika
praktikan memulai percobaannya dengan menggunakan r- lab maka
webcam
diaktifkan karena untuk melihat alat peraga yang digunakan. Data
yang
dihasilkan dari percobaan r-lab ini tidak perlu dicatat karena
telah disimpan
secara otomatis ketika selesai melakukan percobaan. Praktikan
cukup
menyalin data tersebut dengan mengcopy nya. Ada beberapa
kelebihan dan
kekurangan ketika melakukan percobaan dengan menggunakan r- lab
ini.
-
11
Percobaan ini dilakukan untuk mengetahui hubungan antara arus
listrik
dan tegangan pada semikonduktor. Dimana dalam perocobaan ini
menggunakan beberapa macam variasi untuk beda potensial atau
ketegangan,
seperti pada saat V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7, dan V8 begitu juga
nanti akan
didapat arus listrik setiap Vn untuk n= 1,2,3, ... .
Seluruh prosedur percobaan telah dilakukan dengan baik
ketika
melakukan percobaan ini. Tetapi tetap ada kesalahan-kesalahan
yang mungkin
saja terjadi ketika melakukan percobaan baik kesalahan yang
dilakukan secara
sadar maupun tidak sadar. Sedikit sekali kemungkinan apabila
kesalahan yang
terjadi diakibatkan oleh manusia/praktikan karena ketika
melakukan [ercobaan
praktikan hanya tinggal mengklik saja, seluruh pekerjaan
dilakukan secara
otomatis oleh sebuah sistem yang telah mengaturnya. Jadi sangat
kecil sekali
apabila kesalahan-kesalahan yang terjadi diakibatkan oleh
praktikan
Percobaan LR 03 karakteristik VI semikonduktor ini bertujuan
untuk
Mempelajari hubungan antara beda potensial (V) dan arus listrik
(I) pada suatu
semikonduktor. Sebenarnya dengan data yang diperoleh ketika
melakukan
percobaan melalui r- lab ini terkadang menyulitkan untuk dapat
langsung
diolah. Mungkin ini dikarenakan tidak adanya briefing bersama
asiste
percobaan ketika selesai percobaan. Sedangkan percobaan r- lab
tidak ada
asisten yang mendampingi, jadi kebingungan sering kali muncul
ketika ingin
mengolah data karena tidak tahu bagaimana cara untuk mengolah
data yang
tepat.
Percobaan dilakukan dalam jangka waktu yang cukup singkat dan
data
hasil percobaan bisa langsung dilihat setelah melakukan
percobaan. Ketika
seluruh percobaan sudah dilakukan dan seluruh data sudah
diperoleh sesuai
dengan apa yang diinginkan maka alat-alat yang digunakan dalam
melakukan
percobaan ini tidak perlu dibereskan hingga rapih tetapi cukup
dengan
menutup lembaran kerja dengan mengklik logout maka secara
otomatis akan
keluar dari halaman percobaan atau secara otomatis setiap 600
detik maka
akan tertutup secara sendirinya yang menandakan waktu percobaan
telah
berakhir.
Hasil
-
12
Dari data pengamatan yang saya dapatkan, saya bisa memperoleh
besar
hambatan semikonduktor dengan jalan memasukkan dat-data yang
telah
didapatkan kedalam persamaan hukum Ohm. Hukum Ohm menyatakan
bahwa
Kuat arus yang melalui penghantar sebanding dengan beda
potensial pada
kedua ujung penghantar
V = I x R
=
= 1,93
17,83 = 0,1082445317 = 0,11
Pada semiklonduktor dapat digunakan rumus pada hukum Ohm
karena
semikonduktor dapat bersifat sebagai isolator dan konduktor dan
itu semua
bergantung pada suhu. Apabila sedang dalam kondisi sebagai
konduktor maka
pada semikonduktor itu terdapat hambatan. Pengaruh temperatur
pada
semikonduktor berpengaruh pada perhitungan konsentrasi dari
elektron bebas
atau hole.
Dari grafik yang telah dibuat dapat dilihat hubungan antara
beda
potensial dan arus. Grafik tersebut merupakan kurva linier.
Semakin besar arus
yang diberikan maka beda potensialnya pun semakin besar. Hal
ini
menyatakan bahwa arus berbanding lurus dengan beda potensial.
Berdasarkan
grafik, kita dapat mengetahui nilai gradien dari kurva linier
tersebut.
Disebutkan bahwa nilai gradien adalah 10,036. Nilai gradien
disini
menunjukkan besar hambatan semikonduktornya yang kita cari.
Hasil yang didapat untuk percobaan ini memiliki kesalahan
relatif yang
tidak begitu besar. Tetapi dengan adanya nilai kesalahan relatif
menandakan
bahwa hasil yang diperoleh tidaklah valid hingga 100%, tetapi
masih terdapat
beberapa kesalahan ketika melakukan percobaan ini.
Hal ini dapat terjadi, dimungkinkan karena adanya kesalahn
dalam
pengolahan data mulai dari penyalinan data hingga
perhitungannya, seperti
penggunaan rumus dan kalkulasi angka-angkanya.
-
13
Setiap hasil dalam percobaan ini cukup memuaskan tetapi tetap
saja
ada kesalah relatif ketikan melakukan perhitungan. Dari
percobaan ini tidak
ada kesalahan sistematik yang disebabkan oleh kesalahan membaca
dan
kondisi dari alat yang digunakan karena percobaan ini dilakukan
tanpa harus
menyentuh alat kerja dan juga tidak melibatkan pengukuran
langsung saat
praktikumnya. Hasil yang diperoleh bisa langsung dilihat dalam
table haisl
percobaan tanpa harus mengamati setiap detik percobaan ini. Jika
melakukan
praktikum manual di dalam laboratorium maka kesalahan sistematik
ini sering
dilakukan. Contohnya adalah ketika pengamat A dan C
masing-maing
membaca terlalu kebawah dan keatas. Pembaca yang benar adalah
apabila
pengamat membaca pada posisi mata sejajar dengan nilai yang
ditunjukkan
oleh alat pengamatan.
Alasan mengapa melakukan percobaan dengan pengukuran
berulang
adalah agar memperoleh variasi angka, yang diharapkan
memberikan
informasi lebih banyak untuk nilai yang kita inginkan. Semakin
banyka
pengkuruan yang dilakukan, maka nilai yang dihasilkan akan
semakin kita
yakini kebenarannya atau ketepatannta. Untuk pengukuran yang
dilakukan
secara berulang maka kesalahan dari hasil pengkuran tersebut
diperoleh
dengan menganggap bahwa harga yang mendekati sebenarnya adalah
harga
rata-rata yang dinamakan deviasi (penyimpangan). Dengan kata
lain
pengukuran yang dilakukan secara berulang-ulang lebih baik
jika
dibandingkan dengan pengyukuran yang dilakukan hanya satu kali
saja.
Semakin banyka pengukuran yang diulang maka semakin mendekati
nilai
ketelitiannya.
VI. KESIMPULAN
Dari percobaan yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa:
- Semikonduktor merupakan bahan yang bersifat isolator maupun
konduktor
- Semikonduktor sangat berguna dalam bidang elektronik karena
nilai
konduktansinya yang dapat diubah dengan menyuntikkan materi
lain
- Untuk mencari besar hambatan pada semikonduktor dapat
digunakan hukum
Ohm: :
-
14
=
- Hubungan antara beda potensial (V) dan Arus (I) adalah
berbanding lurus.
Semakin besar beda potensial maka arus yang dihasilkan juga
semakin besar.
- Semikonduktor dipengaruhi oleh suhu. Semakin tinggi suhu maka
sifat
konduktor menjadi lebih kuat, sebaliknya jika suhu rendah maka
isolator yang
menjadi lebih kuat.
VII. REFERENSI
http://sitrampil7.ui.ac.id/lr03
UPPIPDUI, Pedoman Praktikum Fisika Dasar, Lab. Fakultas MIPA UI,
Depok, 2014
Halliday, Reisnick, Walker; Fundamnetals of Physics, 7th
edition, Extended Edition,
John Wiley & Sons, Inc., NJ, 2005
http://www.slideshare.net/mansen3/dasar-semikonduktordioda