SEMIKUNDUKTOR

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar belakang

Belakangan ini penggunaan semikonduktor mempunyai peranan yang sangat penting

di bidang elektronika yang penggunaannya tidak terbatas pada arus lemah saja. Suatu hal

yang penting untuk memahami konduksi elektronik baik pada bahan konduktor maupun pada

semikonduktor adalah susunan pita atom. Pada bahan-bahan terdapat pita konduksi maupun

pita valensi. Pada konduktor kedua pita tersebut saling menumpuk, pada isolator jarak

keduanya cukup jauh. Sedangkan pada semikonduktor jarak keduanya tidak terlalu jauh dan

ini memungkinkan terjadinya tumpang tindih jika dipengaruhi misalnya: panas, medan

magnet, dan tegangan yang cukup tinggi.

Semikonduktor adalah bahan penghantar arus listrik yang terbatas. Bahan ini bisa

menghantarkan dalam jumlah tertentu atau dalam keadaan tertentu. Bahan yang termasuk

jenis ini adalah germanium, silikon dan karbon. Transistor, dioda dan komponen aktif lainnya

biasanya menggunakan germanium atau silikon, sedangkan untuk perangkat pasif (seperti

resistor) menggunakan karbon.

Salah satu alasan utama kegunaan semikonduktor dalam elektronik adalah sifat

elektroniknya dapat diubah banyak dalam sebuah cara terkontrol dengan menambah sejumlah

kecil ketidakmurnian. Ketidakmurnian ini disebut dopant.

1.2. Rumusan Masalah

Dari latar belakang di atas, maka dapat dirumuskan suatu permasalahan yaitu :

Bagaimana aplikasi semikonduktor pada transistor dan dioda, serta fungsinya dalam

elektonika?

1.3. Tujuan Pembuatan

Penulisan paper atau makalah ini bertujuan agar kita lebih mengetahui apa itu semikonduktor,

dan bagaimana aplikasi dari bahan semikonduktor dalam kehidupan kita sehari-hari

1

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Bahan semikonduktor merupakan bahan yang dipakai dalam pembuatan komponen

elektronika seperti resistor, dioda, transistor, kapasitor, dan lain sebagainya. Antara bahan

yang satu dengan yang lainnya mempunyai sifat dasar dan karakteristik yang berbeda.

Sebelum mulai mempelajari komponen elektronika terlebih dahulu akan dipelajari tentang

sifat dasar bahan semikonduktor sebagai berikut.

2.1. TEORI ATOM

Atom adalah partikel yang sangat kecil dan terdiri atas proton, elektron, serta neutron.

Inti atom adalah sebagian besar massa atom dan semua muatan positif berkumpul pada

sebuah titik di tengah-tengah atom. Atom terdiri atas nukleus dengan elektron-elektron yang

bergerak di sekitar nukleus yang menyerupai sistem tata surya. Nuklesu tersebut bermuatan

positif dan merupakan inti atom, yang menjadi pusat hampir semua massa atom. Inti atom

tersebut berisi proton dan neutron, dengan massa kira-kira 2000 kali massa elektron,

sedangkan massa proton sama dengan massa neutron.

Elektron memiliki sifat tarik menarik dengan proton dan tolak menolak dengan

sesama elektron. Dari dal ini maka timbul konsep muatan listrik. Elektron bermuatan negatif,

proton bermuatan positif, dan neutron tidak bermuatan atau netral.

Menurut Niels Bohr (1913), elektron-elektron dari suatu atom tersusun atas beberapa

kulit atau orbit yang berada pada jarak yang berbeda dari inti atom.

Atom dan lingkaran orbit electron K, L, M, N, O, P, Q adalah kulit atau orbit elektron. Pada

setiap kulit elektron hanya bergerak elektron-elektron dengan jumlah elektron maksimum.

Jumlah elektron maksimum kulit K adalah 2, kulit L adalah 8, kulit M adalah 18, dst.

2

2.2. STRUKTUR ATOM BAHAN SEMIKONDUKTOR

Bahan semikonduktor murni akan menjadi isolator pada suhu mutlak (-273°C), hal ini

dikarenakan elektron valensi terikat erat pada tempatnya. Elektron valensi adalah elektron-

elektron yang terletak di kulit terluar sebuah unsur. Susunan elektron pada beberapa atom:

NAMA

UNSUR

LINGKARAN ORBIT JUMLAH

ELEKTRON

ELEKTRON

VALENSIK L M N O P Q

Born 2 3 - - - - - 5 3

Alumunium 2 8 3 - - - - 13 3

Silicon 2 8 4 - - - - 14 4

Fosfor 2 8 5 - - - - 15 5

Gallium 2 8 18 3 - - - 31 3

Germanium 2 8 18 4 - - - 32 4

Arsenikum 2 8 18 5 - - - 33 5

Indium 2 8 18 18 3 - - 49 3

Antimony 2 8 18 18 5 - - 51 5

Barium 2 8 18 18 8 2 - 56 2

Silikon dan Germanium adalah bahan semikonduktor yang paling banyak digunakan

dalam pembuatan komponen elektronika. Silikon lebih banyak digunakan daripada

Germanium karena sifatnya yang stabil pada suhu tinggi.

2.3. SIFAT KONDUKTOR, ISOLATOR, DAN SEMIKONDUKTOR PADA

PEMBUATAN KOMPONEN ELEKTRONIKA

Konduktor adalah bahan yang konduktivitasnya tinggi sehingga dapat mengalirkan

listrik dengan baik. Konduktor sering disebut dengan penghantar karena dapat

menghantarkan arus listrik. Contoh, tembaga, seng, alumunium, baja, dsb.

Isolator adalah bahan yang tidak dapat menghantarkan listrik karena konduktivitasnya

rendah. Contoh: plastik, kayu kering, karet, kain, dll.

3

Semikonduktor adalah bahan yang terletak di antara konduktor dan isolator. Contoh,

silikon, germanium, antimon, dll. Sifat bahan, baik konduktor, isolator, maupun

semikonduktor terletak pada struktur jalur atau pita energi atom-atomnya. Pita energi adalah

kelompok tingkat energi elektron dalam kristal. Sifat-sifat kelistrikan sebuah kristal

tergantung pada struktur pita energi dan cara elektron menempati pita energi tersebut. Pita

energi dibedakan menjadi 3, yaitu:

1. Jalur valensi.

Penyebab terbentuknya jalur valensi adalah adanya ikatan ato-atom yang membangun

kristal. Pada jalur ini elektron dapat lepas dari ikatan atomnya jika mendapat energi.

2. Jalur konduksi.

Jalur konduksi adalah tempat elektron-elektron dapat bergerak bebas karena

pengaruh gaya tarik inti tidak diperhatikan lagi. Dengan demikian elektron dapat bebas

menghantarkan listrik.

3. Jalur larangan.

Jalur larangan adalah jalur pemisah antara jalur valensi dengan jalur konduksi.

Yang membedakan apakah bahan itu termasuk konduktor, isolator, atau semikonduktor

adalah energi Gap (Eg). Satuan energi gap adalah elektron volt (eV). Satu elektron volt

adalah energi yang diperlukan sebuah elektron untuk berpindah pada beda potensial sebesar 1

volt. Satu elektron volt setara dengan 1,60 x 10-19 Joule. Energi gap adalah energi yang

diperlukan oleh elektron untuk memecahkan ikatan kovalen sehingga dapat berpindah jalur

dari jalur valensi ke jalur konduksi. Energi gap germanium pada suhu ruang (300K) adalah

0,72 eV, sedangkan silikon adalah 1,1 eV.

Bahan-bahan semikonduktor dengan energi gap yang rendah biasanya dipakai sebagai

bahan komponen elektronika yang dioperasikan pada suhu kerja yang rendah pula.

2.4. ARUS PADA SEMIKONDUKTOR

Pada semikonduktor dikenal dua macam arus, yaitu arus drift dan arus difusi. Arus

drif adalah arus yang ditimbulkan oleh mengalirnya muatan-muatan yang disebabkan oleh

perbedaan potensial.

Contohnya adalah arus yang terjadi pada bahan resistif yang dipasang pada suatu tegangan

listrik.

4

Arus difusi adalah arus yang tidak disebabkan oleh adanya perbedaan tegangan,

melainkan akibat gerak random dari pertikel-partikel bermuatan yang disebabkan oleh energi

panas. Contohnya adalah elektron mengalir dari suatu tempat yang padat ke tempat yang

sedikit sampai dicapainya suatu keseimbangan.

BAB III

PEMBAHASAN

.

4.1 Aplikasi Semikonduktor

Alat Semikonduktor atau semiconductor devices, adalah sejumlah komponen

elektronik yang menggunakan sifat-sifat materi semikonduktor, yaitu Silikon, Germanium,

dan Gallium Arsenide. Alat-alat semikonduktor zaman sekarang telah menggantikan alat

thermionik (seperti tabung hampa). Alat-alat semikonduktor ini 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 dalam satu keping Silikon yang dinamakan

Integrate Circuit (IC).

Bila sebuah semikonduktor murni dan tidak ter-eksitasi oleh sebuah input seperti

medan listrik dia mengijinkan hanya jumlah sangat kecil arus listrik untuk berada dalam

dirinya, dan ia merupakan sebuah isolator. Alasan utama mengapa semikonduktor begitu

berguna adalah konduktivitas semikonduktor yang dapat dimanipulasi dengan menambahkan

ketidakmurnian (doping, dengan pemberian sebuah medan listrik, dikenai cahaya, atau

dengan cara lain). CCD sebagai contoh, unit utama dalam kamera digital, bergantung pada

kenyataan bahwa konduktivitas semikonduktor meningkat dengan terkenanya sinar. Operasi

transistor tergantung konduktivitas semikonduktor yang dapat ditingkatkan dengan hadirnya

sebuah medan listrik.

Konduksi arus dalam sebuah semikonduktor terjadi melalui elektron yang dapat

bergerak atau bebas dan lubang. Lubang ini, dapat diperlakukan sebagai muatan-positif yang

merupakan lawan dari elektron yang bermuatan-negatif. Untuk mudahnya penjelasan elektron

5

bebas disebut elektron, tetapi harus dimengerti bahwa mayoritas elektron dalam benda padat,

tidak bebas, tidak menyumbang kepada konduktivitas.

Bila sebuah kristal semikonduktor murni sempurna, tanpa ketidakmurnian, dan

ditaruh di suhu yang mendekati nol mutlak dengan tanpa eksitasi (yaitu, medan listrik atau

cahaya), dia tidak akan berisi elektron bebas dan tidak ada lubang, dan oleh karena itu akan

menjadi sebuah isolator sempurna. Pada suhu ruangan, eksitasi panas memproduksi beberapa

elektron bebas dan lubang dalam pasangan-pasangan, tetapi kebanyakan semikonduktor pada

suhu ruangan adalah isolator.

Dengan mengkombinasikan bahan semikonduktor tipe P dan tipe N dengan berbagai

cara, maka akan diperoleh peralatan semikonduktor yang dipergunakan dalam elektronika

modern. Peralatan semikonduktor tersebut antara lain Transistor, Diode, dan sebagainya.

4.1.1 Transistor

Transistor merupakan pengkombinasian dari bahan semikondoktor. Ada beberapa

jenis transistor, antara lain :

1. Junction Transistor

Junction transistor merupakan kombinasi tiga lapis semikonduktor tidak murni dari

tipe P dan tipe N. Ada dua jenis junction transistor yaitu:

a. Transistor P-N-P

b. transistor N-P-N.

Ada tiga tipe pengkombinasian kedua tipe semikondutor yaitu:

Alloy Junction Ground Junction

Mesa dan Planner Transistor

6

P NN

EB

C

PNP

E B C

NN P

E B C

Gambar 4.1 Jenis Junction Transistor

Ada beberapa keunggulan dari penggunaan transistor dibanding dengan penggunaan

tabung vakum udara, antara lain:

a. Ukurannya kecil

b. Pemakaian dayanya kecil (power consumption)

c. Lebih murah dan lebih realiable (dapat dipercaya)

2. Transistor Tanpa Bias

Pada gambar 3.4 a menunjukkan majority carrier sebelum bergerak melewati

junction. Elekton bebas berdifusi melewati junction yang mana menghasilkan dua lapisan

penggosongan (gambar 3.4.b). Untuk setiap lapisan penggosongan ini potensial barriernya

sebesar kira-kira 0.7 V (untuk silikon) pada suhu 25º C (untuk transistor germanium 0.3 V).

Ada tiga daerah yang mempunyai level doping yang berbeda, lapisan penggosongan

tidak mempunyai lebar yang sama, makin banyak suatu daerah di-dop, makin besar

konsentrasi ion dekat junction.

E B C

- - - - - -

- - - - - -

- - - - - -

- - - - - --

+ + +

+ + +

+ + +

+ + +

- - - - - -

- - - - -- -

- - -- - -

-- - - - --

-

N P N

(a)

E B C

- - - - - +

- - - - - +

- - - - - +

- - - - - +

- + + -

- + + -

- + + -

- + + -

+ - - - - -

+ - - - -

+ - - - - -

+ - - - - -

(b)

Gambar 4.2 Lapisan Penggosongan

7

3. Transistor dengan Bias Forward-Reverse

a. Prinsip Kerja

Pada gambar 3.5 menunjukkan bahwa diode emitter dibias forward dengan diode kolektor

dibias reserve. Kondisi ini disebut Transistor Bias Forward-Reserve (FR).

Kita mengharapkan memperoleh arus emitter yang besar karena diode emitter dibias

forward, dan kita tidak mengharapkan arus kolektor yang besar karena diode kolektor dibias

reserve, tetapi dalam kenyataannya lain, malah kita memperolah arus kolektor yang besar.

Gambar 4.3 Cara kerja Transistor Bias Forward-Reserve

Pada saat awal bias forward diberikan pada diode emitter, elektron-elektron dalam emitter

belum memasuki basis. Jik kemudian VEB naik lebih besar daripada potensial barrier (> 0.7

Volt), maka banyak elektron-elektron emitter memasuki daerah basis.

Elektron-elektron ini dalam basis dapat mengalir dalam dua arah, yang pertama kearah

bawah basis yang tipis menuju basis dan kedua kearah junction kolektor menuju ke dalam

daerah kolektor.

Elektron yang mengalir ke bawah melalui daerah basis, mereka akan jatuh ke dalam hole-

hole dan mengalami proses rekombinasi dengan hole basis, selanjutnya mengalir ke dalam

kawat basis luar. Arus ini desebut arus rekombinasi dan arus ini kecil sekali. Hmpir kurang

dari 5% arus yang diinjeksikan emitter akan mengalir ke bawah basis.

Sedangkan arus emitter yang menuju ke arah kolektor, bias forward akan memaksa

elektron emitter masuk ke daerah basis yang tipis terus menuju ke daerah penggosongan

kolektor. Selanjutnya medan lapisan penggosongan kolektor akan mendorong arus elektron

ke dalam daerah kolektor. Elektron ini akan melewati daerah kolektor terus menuju ke kawat

kolektor. Hampir lebih dari 95% arus diinjeksikan emitter akan mengalir ke kolektor.

8

Dari uraian diatas dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:

1) Bias forward pada diode emitter akan mengandalkan jumlah elektron yang diinjeksi ke dalam

basis. Makin besar potensial VEB, makin banyak elektron yang diinjeksi.

2) Bias reserve pada diode kolektor mempunyai pengaruh yang kecil terhadap banyaknya

elektron yang memasuki kolektor. Dengan menaikkan VCB tidak akan banyak pengaruhnya

terhadap jumlah elektron yang sampai pada lapisan penggosongan kolektor.

b. Simbol Transistor

Gambar 4.4 Simbol-simbol Transistor

Dari gambar tersebut menunjukkan simbol-simbol transistor NPN dan PNP. Emitter

mempunyai tanda panah, sedangkan kolektor tidak. Satu hal yang perlu diingat, bahwa tanda

panah pada emitter menunjukkan arah arus konvensional emitter (arah arus konvensional

berlawanan dengan arah arus elektron).

Selain penggunaan transistor seperti diatas, transistor juga dapat digunakan sebagai

rangkaian penguat. Bila suatu transistor akan digunakan sebagai penguat sinyal

arus/tegangan, maka pada outputnya diberi tahanan beban (RL) dan pada inputnya

dimasukkan sinyal yang akan dikuatkan. Sinyal input umumnya merupakn tegangan atau arus

bolak-balik dan sebelum sinyal memasuki transistor biasanya dipasang suatu kondensator

yang berfungsi untuk melakukan sinyal dan mencegah/memblokir tegangan searah (DC).

9

B

C

E

Jenis PNP Jenis NPN

B

C

E

Demikian pula pada bagian outputnya, tahanan beban akan digandeng dengan suatu

kondensator ke bagian selanjutnya dengan alasan yang sama.

Ada tiga macam dasar rangkaian penguat, yaitu:

a. Common Base Amplifier

b. Common Emitter Amplifier

c. Common Collector Amplifier

Gambar 4.5 Jenis rangkaian penguat

Untuk mengetahui gejala-gejala yang timbul di dalam rangkaian penguat terdapat

karakteristik-karakteristik dari transistor. Karakteristik itu biasanya diberikan oleh pabrik

pembuat transistor tersebut, yaitu:

a. Karakteristik input, yaitu karakteristik yang menggambarkan hubungan antara arus

input dengan tegangan input dengan suatu unsur output tertentu.

b. Karakteristik output, yaitu karakteristik yang menggambarkan hubungan antara arus

output dengan tegangan output pada suatu unsur input tertentu.

c. Karakteristik gabungan antara karakteristik input dengan karakteristik output.

4.1.2 Diode

Pada suhu ruangan, suatu semikonduktor tipe P mempunyai pembawa muatan

sebagian besar berupa hole-hole sebagai hasil pemasukan tak-murnian, dan sebagian kecil

berupa elektron-elektron bebas yang dihasilkan oleh energi thermal. Dipihak lain, dalam

10

Vs

IEIC

RS

VBB+

-

-+VCC

RLVBEVCB

Common Base AmplifierCommon Emitter Amplifier

Vs

IC

IB

VEBVCEIE

VCCVBB+-

-+

RLRS

Common Collector Amplifier

Vs

IE

IB

VEBVCB

ICRSRL

VBB

VCC -+

+-

semikonduktor tipe N pembawa muatan sebagian besar berupa elektron-elektron bebas dan

hanya mengandung sebagian kecil hole-hole. Jika kedua tipe semikonduktor tersebut

digunakan secara terpisah, masing-masing tipe tidak lebih dari suatu penghambat (resistor)

karbon. Akan tetapi apabila kedua tipe tersebut dihubungkan, maka hasilnya berupa suatu

penghantar satu arah. Dan apabila kedua tipe tersebut digabungan maka akan menghasilkan

sesuatu yang disebut Diode yang merupakan singkatan dari di yang berarti dua dan ode yang

artinya elektrode Maka arti dari diode adalah suatu piranti dua elektrode yang dapat mengalir

arus pada arah tertentu. Adapun simbol dari diode itu sendiri yakni :

Ada beberapa tipe diode:

1. Tipe diode P-N dengan forward bias (pra-tegangan maju)

Gambar 4.6 Type Dioda P-N dengan Forward bias (pra-tegangan maju)

Prinsip kerjanya yakni diode P-N disambungkan dengan baterai yang bersifat

variable, dimana potensial positif dihubungkan ke tipe P dan potensial negatif dihubungkan

dengan tipe N. Diumpamakan bahwa kontak-kontak A dan B adalah baik dan ideal, tanpa ada

potensial kontak.

Kita anggap potensial awal baterai adalah 0 volt, bila suatu elektron bebas dari tipe N

ingin memasuki daerah barrier, elektron ini menghadapi tembok ion-ion negatif yang akan

menolaknya kembali ke daerah N semula. Pada awalnya, tembok ion-ion negatif itu masih

rendah (tipis) dan elektron-elektron bebas dari tipe N yang mempunyai energi yang cukup

11

Simbol Dioda

+-

P N

+

-

+ +

-

+

-

+

-

- - - - -

+ + + +

- - - - -

+ + + +

- - - - -

+ + + ++

-

+ +

-

+

-

+

-

+

-

+ +

-

+

-

+

-

VT

+ -

besar masih mampu menerobos dan mengatasi tembok tersebut. Namun hasil penerobosan ini

akan menghasilkan pembentukan tembok ion-ion negatif yang baru, yang akibatnya tembok

ion-ion negatif makin tinggi (tebal), sehingga energi elektron-elektron bebas ini tidak lagi

cukup untuk mengatasi tolakan ion-ion negaitf tersebut.

Apabila potensial baterai secara perlahan-lahan dinaikkan hingga mencapai

potensial 0.7 V, maka elektron-elektron pada sisi N dekat persambungan akan memperoleh

energi yang cukup besar untuk memasuki sisi P. Selanjutnya apabila potensial baterai

tersebut dinaikkan kembali, maka kedua sisi kristal P dan N akan ada madan listrik yang akan

mendorong hole-hole dari sisi P akan melewati persambungan dari kiri ke kanan dan

elektron-elektron bebas dari sisi N akan melawati persambungan dari kanan ke kiri.

Apabila potensial baterai diperbasar terus, maka suatu saat diode akan hangus, sebab

arus yang mengalir terlampau besar.

Selain daripada itu terdapat pula pengaliran arus karena penyusupan minority carriers

yang disebabkan adanya suhu. Arus listrik yang disebabkan penyusupan minority carriers

dinamakan arus diffusi, sedangkan arus karena adanya tekanan dari medan listrik yaitu arus

karena majority carriers dinamakan arus hantaran (drift current atau conduction current).

Jadi melalui persambungan terjadi pengaliran arus dengan mudah yang terdiri dari:

1. Majority carriers negatif dari kanan ke kiri

2. Majority carriers positif/hole dari kiri ke kanan

3. Minority carriers positif dan negatif baik ke kanan maupun ke kiri

Karena pengaliran arus di dalam forward bias ini dapat dilakukan dengan mudah,

maka tahanan dari batang ini (tipe P dan tipe N) dalah kecil.

2. Tipe diode P-N dengan Reversed bias (pra-tegangan balik)

Gambar 4.7 Type Dioda P-N dengan Reserved bias (pra-tegangan balik)

12

+-

+

-

+ +

-

+

-

+

-

- - - - -

+ + + +

- - - - -

+ + + +

- - - - -

+ + + ++

-

+ +

-

+

-

+

-

+

-

+ +

-

+

-

+

-

VT

- +

P N

Seandainya potensial dari baterai dibuat sedemikian rupa sehingga tipe P mendapat

potensial negatif dan tipe N mendapat potensial positif, maka majority carriers pada masing-

masing tipe akan ditarik oleh potensial baterai, yaitu elektron-elektron bebas bergerak ke

kanan dan hole-hole bergerak ke kiri meninggalkan batang.

Apabila ada kemungkinan arus IR mengalir maka arus ini semata-mata terdiri dari arus

diffuse, jadi kecil sekali, sehingga batang dengan reversed bias hampir mengalirkan arus yang

tidak ada artinya, umumnya berjumlah beberapa mikro-ampere saja atau dapat dikatakan

tahanan batang besar. Arus ini dinamakan arus jenuh atau saturation current.

Apabila potensial reversed bias makin lama makin besar sehingga melampoi

breakdown voltage, maka arus IR menjadi besar sekali mencapai tingkatan tertentu yang

disebut Zener Level.

Dengan adanya perilaku diode baik forward maupun reversed bias yang demikian,

maka diode dapat dipakai sebagai penyearah arus bolak-balik.

Selain tipe diode diatas, ada juga beberapa macam diode lainnya :

a. Zener Diode

Simbol :

Karakeristik : Mulai dari arus > I3 zener diode akan memberikan tegangan yang konstan yaitu

sebesar VZ.

Fungsi : 1. Stabilisator tegangan

2. Sebagai clipper pada sirkit pulsa

Gambar :

b. Light Emitting Diode (LED)

Simbol :

Karakeristik : Diode dibuat dari bahan Gallium Arsenit. Bila diode tersebut dialiri arus, maka

LED akan menyala. Makin besar yang dialirkan, maka cahaya yang dipancarkan oleh LED

makin terang.

Gambar :

Fungsi : 1. Display (perangkat/permainan)

2. Switching Circuit

13

A K

A K

c. Thermionic Diode

Simbol :

Karakeristik : Diode ini mempunyai slave yang lebih linier dan mempunyai swing yang lebih

besar.

Gambar

Fungsi : 1. Pulse Circuit

2. Switching Circuit

Adapun karakteristik dari diode itu sendiri yakni mudah mengalirkan arus apabila tipe

P-nya diberi potensial positif dan boleh dikatakan hampir tidak dapat mengalirkan arus

apabila tipe P-nya diberi potensial negatif. Dan disamping digambarkan simbol dari diode

tersebut dengan arah panah adalah sebagai arah pengaliran arus yang mudah. Jadi apabila

diode diletakkan pada tegangan bolak-balik arus hanya dapat mengalir selama setengah

periode saja.

14

A K

SIFAT BAHAN ISOLATOR

Bahan yang disebut sebagai bahan isolator adalah bahan dielektrik, ini disebabkan jumlah elektron yang terikat oleh gaya tarik inti sangat kuat. Elektro-elektronya sulit untuk bergerak atau bahkan tidak sangat sulit berpindah, walaupun telah terkena dorongan dari luar. Bahan isolator sering digunakan untuk bahan penyekat (dielektrik). Pentyekat listrik terutama dimaksudkan agar listrik tidak dapat mengalir jika pada bahan penyekat tersebut diberi tegangan listrik. Untuk dapat memenuhi persyaratan tersebut, diperlukan jenis bahan yang sesuai. Selain syarat tersebut juga diperlukan syarat yang lain yang dipertimbangkan untuk memenuhi pemakaianya, antara lain :

Sifat Kelistrikan

Bahan penyekat mempunyai tahanan listrik yang besar. Penyekat listrik ditujukan untuk mencegah terjadinya kebocoran arus listrik antara kedua penghantar yang berbeda potensial atau untuk mencegah loncatan listrik ketanah. Kebocoran arus listrik harus dibatasi sekecil-kecilnya (tidak melampui batas yang telah ditentukan oleh peraturan yang berlaku).

Sifat Mekanis

Mengingat luasnya pemakaiannya pemakaian bahan penyekat, maka dipertimbangkan kekuatan struktur bahannya. Dengan demikian, dapat dibatasi hal-hal penyebab kerusakan dikarenakan kesalahan pemakaiannya. Misal diperlukan bahan yang tahan tarikan, maka kita harus menggunakan bahan dari kain daripada kertas. Bahan kain lebih kuat terhadap tarikan daripada bahan kertas.

Sifat Termis

Panas yang ditimbulkan dari dalam oleh arus listrik atau oleh arus gaya magnet, berpengaruh terhadap kekuatan bahan penyekat. Demikian panas yang berasal dari luar (alam sekitar). Dalam hal ini, kalau panas yang ditimbulkan cukup tinggi, maka penyekat yang digunakan harus tepat. Adanya panas juga harus dipertimbangkan, agar tidak merusak bahan penyekat yang digunakan.

Sifat Kimia

Panas yang tinggi yang diterima oleh bahan penyekat dapat mengakibatkan perubahan susunan kimia bahan. Demikian juga pengaruh adanya kelembaban udara, basah yang ada di sekitar bahan penyekat. Jika kelembaban tidak dapat dihindari, haruslah dipilih bahan penyekat yang tahan terhadap air. Demikian juga adanya zat-zat lain dapat merusak struktur kimia bahan. Mengingat adanya bermacam-macam asal, sifat dan ciri bahan penyekat, maka untuk memudahkan kita dalam memilih untuk aplikasi dalam kelistrikan, kita akan membagi bahan penyekat berdasar kelompoknya. Pembagian kelompok bahan penyekat adalah sebagai berikut :

* Bahan tambang (batu pualam, asbes, mika, dan sebagainya)* Bahan berserat (benang, kain, kertas, prespon, kayu, dan sebagainya)* Gelas dan keramik* Plastik

15

* Karet, bakelit, ebonit, dan sebagainya* Bahan yang dipadatkan.

Penyekat bentuk cair yang penting dan banyak digunakan adalah minyak transformator dan macam-macam hasil minyak bumi. Sedang penyekat bentuk gas adalah nitrogen dan karbondioksida (CO2). Penggunaan bahan isolator selain sebagai bahan penyekat adalah sebagai bahan tahanan (resistor). Bahan tahanan yang umumnya dipakai merupakan paduan/ campuran logam-logam terdiri dari dua atau lebih unsur bahan campuran. Pemakaian bahan tahanan dalam kelistrikan, antara lain :

* Untuk pembuatan kotak tahanan standart dan shunt* Untuk tahanan dan rheostats* Untuk unsur pemanas, kompor listrik dan sebagainya.

Sesuai dengan penggunaanya bahan tahanan haruslah memiliki tahanan jenis yang tinggi, koefisien temperatur yang tinggi, dan memiliki daya elektro-motoris termo yang kecil. Pada penggunaan yang membutuhkan daya tahan panas tinggi, bahan tahanan harus dipilih yang memiliki titik cair yang tinggi, selain itu bahan tahanan. pada keadaan panas yang tinggi tidak mudak dioksidir sehingga menjadi berkarat.

16

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Semikonduktor adalah sebuah bahan dengan konduktivitas listrik

yang berada di antara isolator dan konduktor. Sebuah semikonduktor bersifat

sebagai isolator pada suhu yang sangat rendah, pada suhu ruangan besifat sebagai

konduktor.

Semikonduktor merupakan bahan bukan konduktor murni bahan-

bahan logam seperti tembaga, besi, timah disebut semikonduktor yang lebih baik

sebab logam memliki susunan atom yang sedemikian rupa, sehinga elektronnya

dapat bergerak bebas.

Aplikasi bahan semikonduktor pada umumnya digunakan sebagai

dioda dan transistor.

17

Daftar Pustaka

Muhaimin, 1993, Bahan-Bahan Listrik Untuk Politeknik. Jakarta:Pradnya Paramita

Silaban Fantur, 1981, Dasar-dasar elektro teknik edisi ke-5. Jakarta:Erlangga

http://ariefcute.blogspot.com/2008/05/sifat-dasar-bahan-semikonduktor-bahan.html

http://id.wikipedia.org/wiki/Alat_semikonduktor

http://id.wikipedia.org/wiki/Semikonduktor

18