Kelompok 2 Kimia C 2008

Ani Mulyaningsih 0800230 Triadi Putra 0800500 Risa Nurkomarasari 0800530 Lindawati Nurmala 0800532 Fiska Nooradityani 0800545 Aprilia Astuti 0800564

`

`

`

Pembawa muatan (charge carrier) adalah suatu partikel bebas yang membawa muatan listrik. Contohnya adalah elektron dan ion. Elektron dan anion adalah pembawa muatan negatif. Kation adalah pembawa muatan positif, karena kehilangan elektron.

``

Konduktivitas setiap bahan memiliki nilai yang berbeda- beda

Berdasarkan besarnya konduktivitas, bahan dibagi dalam 3 golongkan : Konduktor (harga konduktivitas 108 104 ohm-1.m-1 Contoh : logam seperti Cu, Fe, Sn, Hg Semikonduktor (harga konduktivitas 104 104 ohm1.m-1 Contoh :Ge, Se, ZnO, Boron, Si Isolator (harga konduktivitas 10-4 10-17 ohm-1.m-1 Contoh : intan, parafin, PE,Mika, Porselen, Kwarsa, Penolform

`

`

Konduktivitas listrik adalah ukuran dari kemampuan suatu bahan untuk menghantarkan arus listrik. Jika suatu beda potensial listrik ditempatkan pada ujung-ujung sebuah konduktor,muatan-muatan bergeraknya akan berpindah, menghasilkan arus listrik. Konduktivitas dan tahanan dari suatu bahan tergantung pada bilangan n, pembawa muatan, besar muatan q, dan mobilitas

`

Satuan dai n, q, dan dam m2/V.s

masing-masing adalah m-3 , coul,

`

` `

`

`

Pada bahan yang menghantarkan arus listrik, muatan dibawa dalam modul 0,16x10-18 coul, yaitu muatan satu elektron. Pada logam, elektron yang bergerak. Pada bahan ionik, muatan dapat dibawa oleh ion yang berdifusi. Pada semikonduktor terdapat suatu pembawa muatan positif yaitu lubang elektron. Lubang elektron merupakan kekosongan dalam pita energi yang ditimbulkan oleh elektron terdelokalisir.

`

Pada logam, ketika terjadi beda potensial yang terdapat di kutub positif dan kutub negative. Maka akan menentukan besar kecilnya kuat arus yang mengalir dari kutub negatif ke kutub positif. Dengan adanya voltase inilah, maka muatan yang ada dapat berpindah dari satu tempat yang kelebihan ke tempat yang kekurangan.

`

` `

Kecepatan gerak, suatu muatan dapat dihitung dengan cara: = . Kecepatan gerak sebanding dengan besarnya medan listrik , atau volt/m

kemampuan material untuk menghantarkan arus listrik dinyatakan dalam hal konduktivitas listrik atau timbal baliknya, resistivitas.

Jarak bebas rata-rata merupakan jarak ratarata yang dapat ditempuh suatu elektron dengan pola gelombang tanpa pemantulan.

Hubungan tahanan dan suhu berbanding lurus, jika suhu meningkat maka tahanan logam meningkat. Agitasi yang meningkat ini menurunkan jebas bebas rata-rata dari elektron dengn berkurangnya keteraturan kristal, maka menurunkan mobilitas elektron dalam logam. Rumus : T = 0o

`

`

Faktor yang dapat mengurangi jarak bebas ratarata elektron dalam logam adalah kehadiran atom yang larut. Paduan larutan padat selalu mempunyai tahanan yang lebih tinggi dibandingkan dengan komponen lain.

`

`

Pita energi adalah pita terluar disusun relatif satu sama lain dan kemudian diisi dengan elektron. Konduktor, semikonduktor, dan isolator memiliki struktur pita yang khas.

Tingka tan energi kulit luar

Tingka tan energi kulit dalamAtom Tunggal Atom Banyak Berdekatan

`

kemampuan dari logam untuk melepaskan elektron valensinya sehingga mempunyai pita valensi yang kosong

Isolator adalah bahan yang mempunyai sela energi besar antara pita valensi yang paling banyak terisi dan pita kosong berikutnya.

`

` ` ` `

Isolator adalah bahan yang sukar menghantarkan arus listrik karena memiliki hambatan yang besar atau dengan kata lain tidak dapat dilalui oleh arus listrik pada tegangan rendah Energi Gep (Eg) adalah selang energi antara pita konduksi minimum dan pita valensi maksimum. Eg ~ 6 eV Pita elektron valensi terisi penuh Ikatan yang terjadi adalah ikatan ionik dan ikatan kovalen kuat

Kaca ` Karet ` Porselen ` Keramik ` Kapas ` Kertas ` Kayu`

Plastik ` Kuarsa ` Intan`

KACA

KERTAS

INTAN

SEMIKONDUKTOR Merupakan bahan yang memiliki nilai hambatan jenis( ) antara konduktor dan isolator yakni sebesar 10-6 s.d. 104 ohm.m

Bahan yang memiliki pita terlarang (forbidden band) atau energy gap (EG) yang relatif kecil kira-kira sebesar 1 eV.

SEMIKONDUKTORTRIVALENT BAHAN-BAHAN SEMIKONDUKTOR

TETRAVALENT

PENTAVALENT

SEMIKONDUKTOR

SEMIKONDUKTOR INTRINSIK SEMIKONDUKTOR SEMIKONDUKTOR EKTRINSIK SEMIKONDUKTOR TIPE-n SEMIKONDUKTOR TIPE-p

Semikonduktor Intrinsik (murni) adalah semikonduktor yang tidak mengandung pengotor atau tidak mengalami (penyisipan oleh atom akseptor atau atom donor). Contoh : Silikon murni Pada suhu yang sangat rendah (0oK), struktur atom silikon divisualisasikan seperti pada gambar berikut.

SEMIKONDUKTOR INTRINSIK

SEMIKONDUKTOR INTRINSIK

SEMIKONDUKTOR INTRINSIK Fotokonduksi suatu foton (energi cahaya) yang memacu elektron agar melompati pita terlarang. Penggabungan kembali terjadi ketika elektron masuk kembali ke pita valensi dari pita konduksi. Waktu yang diperlukan untuk bergabung kembali dihitung sesuai dengan persamaan berikut:

N = N0e-t/ In (N0/N) = t/ Ket: N = jumlah elektron konduksi yang tersisa N0 = jumlah elektron dalam pita konduksi pada saat tertentu t = waktu tertentu = waktu relaksasi atau waktu penggabungan

SEMIKONDUKTOR INTRINSIK Perpendaran cahaya energi yang dilepaskan pada saat elektron masuk ke pita valensi kembali. Perpendaran cahaya foto cahaya yang dipancarkan setelah elektron diaktivir oleh foton cahaya dan memasuki pita konduksi. Intensitas perpendaran cahaya, dihitung dengan persamaan berikut: In (Io/I) = t/ Ket: I = intensitas perpendaran cahaya sisa I0 = intensitas perpendaran cahaya pada waktu tertentu t = waktu tertentu = waktu relaksasi atau waktu penggabungan

SEMIKONDUKTOR INTRINSIK Konduktivitas semikonduktor intrinsik, dihitung menurut persamaan berikut:

n = p = ni

Ket: n = konsentrasi elektron (m-3) |e| = muatan elektron (1.6 x 10-19 C) p = konsentrasi lubang (m-3) e = mobilitas elektron (m2/Vs) h = mobilitas lubang (m2/Vs) ni = konsentrasi intrinsik (m-3)

SEMIKONDUKTOR INTRINSIKSifat bahan Silikon dan Germanium (milman, 1986)

Semikonduktor ekstrinsik (tidak murni) adalah semikonduktor yang mengandung pengotor atau mengalami doping.

SEMIKONDUKTOR EKSTRINSIK

SEMIKONDUKTOR TIPE-p SEMIKONDUKTOR EKTRINSIK SEMIKONDUKTOR TIPE-n

SEMIKONDUKTOR TIPE-n Pada semikonduktor tipen, pengotoran oleh atom pentavalent (bahan kristal dengan 5 elektron valensi). Contoh : P , As, Sb Elektron sebagai pembawa muatan mayoritas dan lubang (hole) sebagai pembawa muatan minoritas

SEMIKONDUKTOR TIPE-n

Konduktivitas semikonduktor tipe-n:

SEMIKONDUKTOR TIPE-n

SEMIKONDUKTOR TIPE-p Pada semikonduktor tipep, pengotoran oleh atom pentavalent (bahan kristal dengan 3 elektron valensi). Contoh : Al , B, Ga atau In. Lubang (hole) sebagai pembawa muatan mayoritas dan elektron sebagai pembawa muatan minoritas

SEMIKONDUKTOR TIPE-p

Konduktivitas semikonduktor tipe-n:

SEMIKONDUKTOR TIPE-p

SEMIKONDUKTOR EKSTRINSIKTujuan doping: meningkatkan konduktivitas semikonduktor, dan memperoleh semikonduktor dengan hanya satu pembawa muatan (elektron atau hole) saja. Perbandingan Dopant (atom pengotor) dan atom murni adalah Atom dopant : atom murni = 1 : (106 s.d. 108) Beberapa persyaratan dopant : 1. Ukuran atom yang hampir sama dengan atom murni 2. Memiliki jumlah elektron valensi berbeda satu dengan atom murni

SEMIKONDUKTOR EKSTRINSIK Semikonduktor Cacat Terjadi ketika ada ion logam lain menjadi donor atau akseptor elektron. Ion logam lain tersebut berasal dari ion logam yang memiliki valensi ganda (logam transisi). Oksida nikel dan oksida lainnya dengan struktur M1-xO yang cacat adalah semikonduktor tipe-p. Sementara oksida seng dan oksida lain dengan struktur Zn1+yO yang cacat adalah semikonduktor tipe-n.

1.

Alat Konduksi dan Tahanan Contoh : a. Penginderaan cahaya

c. Pengukur tekanan Tekanan dikalibrasikan terhadap tahanan.

d. Foto multiplier Bekerja berdasarkan aktivasi elektron, pertama oleh foton dan kemudian oleh elektron-elektron sendiri.

2. Alat junction (Dioda) ` Sebuah dioda berfungsi sebagai versi elektronik dari katup searah. Dengan membatasi arah pergerakan muatan listrik, dioda hanya mengijinkan arus listrik untuk mengalir ke satu arah saja dan menghalangi aliran ke arah lain. ` Struktur dioda tidak lain adalah sambungan semikonduktor P dan N. Satu sisi adalah semikonduktor dengan tipe P dan satu sisinya yang lain adalah tipe N. Dengan struktur demikian arus hanya akan dapat mengalir dari sisi P menuju sisi N.

Simbol dan Struktur Dioda

a. LED (Dioda pemancar Cahaya) Digunakan pada display digital (merah) yang ditempatkan dalam kalkulator.

Dioda dengan bias maju

Dioda dengan bias negatif

b. Dioda zener Digunakan sebagai filter, gate, dan pengontrol voltage tetap.

Simbol Zener

3. TransistorAlat junction yang dapat memperkuat sinyal yang lemah menjadi besaran yang lebih kuat dan dapat dimanfaatkan. Transistor efek medan (FET, Field-effect transistor) Field Effect Transistor (FET) adalah suatu jenis transistor khusus. Tidak seperti transistor biasa, yang akan menghantar bila diberi arus basis, transistor.

a.

Transistor p-n-p

`

Transistor p-n-p

Transistor n-p-n