1 / 37

PERTEMUAN KE IV

PERTEMUAN KE IV. Dasar Teknik Elektro STTNAS - Yogyakarta. Konduktor , Isolator dan Semi Konduktor. Pendahuluan Konduktor. Apa bedanya : Konduktor Listrik material yang dapat menghantarkan arus listrik dengan mudah Konduktor Panas material yang dapat menghantarkan panas dengan mudah

suchin
Download Presentation

PERTEMUAN KE IV

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. PERTEMUAN KE IV DasarTeknikElektro STTNAS - Yogyakarta

  2. Konduktor, Isolator dan Semi Konduktor

  3. PendahuluanKonduktor • Apabedanya : • KonduktorListrik • material yang dapat menghantarkan arus listrik dengan mudah • KonduktorPanas • material yang dapat menghantarkan panas dengan mudah • KonductorMusik • orang yang memimpinpertunjukanmusik, paduansuara, simfoni, atausejenisnya. • KonductorBis Kota ?????

  4. KonduktorListrik • Penghantardalamteknikelektronikaadalahzat yang dapatmenghantarkanaruslistrik, baikberupazatpadat, cairatau gas. • Karenasifatnya yang konduktifmakadisebutkonduktor. • Konduktoryang baikadalah yang memilikitahananjenis yang kecil. • Padaumumnyalogambersifatkonduktif.  • Emas, perak, tembaga, alumunium, zink, besiberturut-turutmemilikitahananjenissemakinbesar. • Jadisebagaipenghantaremasadalahsangatbaik, tetapikarenasangatmahalharganya, makasecaraekonomistembagadanalumunium paling banyakdigunakan.

  5. KonduktorPanas • Konduksipanasataukonduksitermaladalahpenjalarankalortanpadisertaiperpindahanbagian-bagianzatperantaranya. Penjalaraninibiasanyaterjadipadabendapadat. • Kalormengalirpadakonduktordarisisi yang bersuhutinggikesisi yang bersuhurendah. Jadi, padakonduktor, suhuterbagisepanjangkonduktorsehinggamembuatsemacamlintasanuntukmengalirkanpanasdaritempatdenganjumlahpanaslebihbanyak (suhutinggi) ketempatdenganjumlahpanaslebihsedikit (suhurendah). • Kuatpenjalaranpanas yang melewatikooduktorbergantungpadakemiringanpembagiansuhusepanjangkonduktorsesuaihukum Fourier: q adalahkuatkonduksi, Txpembagiansuhupadakonduktor, dankadalahkonduktivitaspanas.

  6. PITA ENERGI

  7. PENGERTIAN PITA ENERGI • Pita energiadalahkumpulangarispadatingkatenergiyangsamaakansalingberimpitdanmembentuk pita • Tingkat- tingkatenergipadadigambarkandengancara yang samadengan atom tunggal.Interaksianataratompadakristalhanyaterjadipadaelektronbagianluarsehinggatingkatenrgielektronpada orbit bagiandalamtidakberubah • Pada orbit bagianluarterdapatelktron yang sangatbanyakdengantingkat- tingkatenergi yang berimpitsatusama lain • Berdasarkanasas Pauli, dalamsuatutingkatenergitidakbolehterdapatlebihdarisatuelektronpadakeadaan yang sama , makaapabilaadaelektron yang beradapadakeadaan yang samaakanterjadipergeserantingkatenergisehinggatidakpernahadagaris – garisenergi yang bertindihan.

  8. a. b. Gambar a. Tingkat-tingkat energi pada atom tunggal , b. Tingkat – tingkat energi pada kristal

  9. A. JENIS-JENIS PITA ENERGI • Pita valensiadalah pita energiteratas yang terisipenuholeh electron, • pita konduksiadalah pita energidiatas pita valensi yang terisisebagianatautidakterisiolehelektron. • Padaumumnya, antara pita valensidan pita konduksiterdapatsuatucelah yang disebutcelahenergi. • Tiap pita energi mampu menampung : 2(2l +1) N elektron.

  10. GAMBAR PITA ENERGI PADA NATRIUM

  11. Konduktor • Konduktoradalahbahan yang dapatdenganmudahmenghantarkanaruslistriksehinggakonduktorseringdisebutjugapenghantarlistrik yang baik.  • Padakonduktor yang baik, jumlahelektron-elektronbebas, yaituelektron-elektron yang mempunyaienergicukupbesar (terletakpadalintasan yang paling luar) adalahbanyakdanbebasbergerak, misalkanpadabahantembaga, setiap atom tembagamenyumbangkan 1 elektronbebas.

  12. Konduktor • Tembagasebagaizat yang memilikinomor atom 29, mempunyaisatuelektronbebaspadakulitterluarnya.elektronini yang bertugasuntukmenghantarkanlistrikketikapenghantartersebutdiberitegangan. • Karenasifatnya yang konduktifmakadisebutkonduktor. Konduktor yang baikadalah yang memilikitahananjenis yang kecil, misalnya air danemas.

  13. Pita EnergiKonduktor

  14. Isolator • Isolatoradalahbahan yang tidakdapatmenghantarkanaruslistrik. Hampirseluruhbahan non logamadalah isolator. Contoh isolator adalahasbes, kayukering, gelas, plastik, karet, udaradll. • Dalambahan isolator , elektron-elektrontidakbebasbergerak . Hal inikarenasetiap atom daribahan isolator terikatdengankuat. Pada isolator, setiapmuatanelektrondipegangeratolehintiatomnya, sehinggapadasuhuruangan/normal tidakmungkinadanyapengaliranaruslistrik. • Apabilaisolator diberiteganganbesarsehinggamenghasilkanenergilistrik yang mampumengatasienergipengikatelektron, elektronakandapatberpindah. Dengandemikian isolator dapatmengalirkanaruslistrik. Berdasarkanhalitudikatakanbahwapadategangan yang tinggi, isolator dapatberfungsisebagaikonduktor

  15. Isolator Listrik • Isolator listrikadalahbahan yang tidakbisaatausulitmelakukanperpindahanmuatanlistrik. Dalambahan isolator valensielektronnyaterikatkuatpada atom-atomnya. Bahan-bahaninidipergunakandalamalat-alatelektronikasebagai isolator, ataupenghambatmengalirnyaaruslistrik. • Isolator berguna pula sebagaipenopangbebanataupemisahantarakonduktortanpamembuatadanyaarusmengalirkeluaratauatarakonduktor. Istilahinijugadipergunakanuntukmenamaialat yang digunakanuntukmenyanggakabeltransmisilistrikpadatianglistrik. • Beberapabahan, sepertikaca, kertas, atauTeflonmerupakanbahan isolator yang sangatbagus. Beberapabahansintetismasih "cukupbagus" dipergunakansebagai isolator kabel. Contohnyaplastikataukaret. Bahan-bahaninidipilihsebagai isolator kabelkarenalebihmudahdibentuk / diprosessementaramasihbisamenyumbataliranlistrikpadavoltasemenengah (ratusan, mungkinribuan volt).

  16. Contoh Isolator Listrik

  17. Pita Energi Isolator • Isolator memilkistruktur pita energi sepertipadagambarberikut :

  18. Pita Energi Isolator • Pita konduksitidakterisiolehelektron, sedangkancelahenergiantara pita valensidan pita konduksicukupbesar ( sekitar 5 eV ) sehinggatidakadaelektron yang bergerakbebas . • Olehkarenaitu, apabilabahan isolator dihubungkandengansumberteganganlistrik , tidakakanterjadialiranmuatan

  19. Semi Konduktor

  20. PengertianUmum • Semikonduktoradalahsebuahbahandengankonduktivitaslistrik yang beradadiantarainsulator (isolator) dankonduktor. • Semikonduktordisebutjugasebagaibahansetengahpenghantarlistrik. Suatusemikonduktorbersifatsebagaiinsulatorjikatidakdiberiaruslistrikdengancaradanbesaranarustertentu, namunpadatemperatur, arustertentu, tatacaratertentudanpersyaratankerjasemikonduktorberfungsisebagaikonduktor, misalsebagaipenguatarus, penguattegangandanpenguatdaya.

  21. PengertianUmum • Untukmenggunakansuatusemikonduktorsupayabisaberfungsiharustahuspefikasidankaraktersemikonduktoritu, jikatidakmemenuhisyaratoperasinyamakaakantidakberfungsidanrusak. Bahansemikonduktor yang seringdigunakanadalahsilikon, germanium, dangallium arsenide. • Semikonduktorsangatbergunadalambidangelektronik, karenakonduktansinya yang dapatdiubah-ubahdenganmenyuntikkanmateri lain (biasadisebutpendonorelektron). • Untukinformasibagaimanasemikonduktordigunakansebagaialatelektronik

  22. PengertianUmum Disebut semi atau setengah konduktor, karena bahan ini memang bukan konduktor murni. Bahan - bahan logam seperti tembaga, besi, timah disebut sebagai konduktor yang baik sebab logam memiliki susunan atom yang sedemikian rupa, sehingga elektronnya dapat bergerak bebas. 

  23. IlustrasiBahan Semi Konduktor • Sebuah atom tembaga (Cu) memiliki inti 29 ion positif (+) dikelilingi oleh 29 elektron (-).  Sebanyak 28 elektron menempati orbit-orbit bagian dalam membentuk inti yang  disebut nucleus. Dibutuhkan energi yang sangat besar untuk dapat melepaskan ikatan elektron-elektron ini. Satu buah elektron lagi yaitu elektron yang ke-29, berada pada orbit paling luar. 

  24. IlustrasiBahan Semi Konduktor • Orbit terluar ini disebut pita valensi dan elektron yang berada pada pita ini dinamakan elektron valensi. Karena hanya ada satu elektron dan jaraknya 'jauh' dari nucleus, ikatannya tidaklah terlalu kuat. Hanya dengan energi yang sedikit saja elektron terluar ini mudah terlepas dari ikatannya. 

  25. ikatan atom tembaga

  26. Isolator adalah atom yang memiliki elektron valensi sebanyak 8 buah, dan dibutuhkan energi yang besar untuk dapat melepaskan elektron-elektron ini. Dapat ditebak, semikonduktor adalah unsur yang susunan atomnya memiliki elektron valensi lebih dari 1 dan kurang dari 8. Tentu saja yang paling "semikonduktor" adalah unsur yang atomnya memiliki 4 elektron valensi.  

  27. Susunan Atom Semikonduktor Bahan semikonduktor yang banyak dikenal contohnya adalah Silicon (Si), Germanium (Ge) dan Galium Arsenida (GaAs). Germanium dahulu adalah bahan satu-satunya yang dikenal untuk membuat komponen semikonduktor. Namun belakangan, silikon menjadi popular  setelah ditemukan cara mengekstrak bahan ini dari alam. Silikon merupakan bahan terbanyak ke dua yang ada dibumi setelah oksigen (O2).

  28. Struktur dua dimensi kristal Silikon

  29. DOPING Pemberian doping dimaksudkan untuk mendapatkan elektron valensi bebas dalam jumlah lebih banyak dan permanen, yang  diharapkan akan dapat mengahantarkan listrik

  30. Tipe-N Bahan silikon diberi doping phosphorus atau arsenic yang pentavalen yaitu bahan kristal dengan inti atom memiliki 5 elektron valensi. Dengan doping, Silikon yang tidak lagi murni ini (impurity semiconductor) akan memiliki kelebihan elektron. Kelebihan elektron  membentuk semikonduktor tipe-n. Semikonduktor tipe-n disebut juga donor yang siap melepaskan elektron.

  31. doping atom pentavalen

  32. Tipe-P Kalau silikon diberi doping Boron, Gallium atau Indium, maka akan didapat semikonduktor tipe-p. Untuk mendapatkan silikon tipe-p, bahan dopingnya adalah  bahan trivalen yaitu unsur dengan ion yang  memiliki 3 elektron pada pita valensi. Karena ion silikon memiliki 4 elektron, dengan demikian ada ikatan kovalen yang bolong (hole). Hole ini digambarkan sebagai akseptor yang siap menerima elektron. Dengan demikian, kekurangan elektron menyebabkan semikonduktor ini menjadi tipe-p. 

  33. doping atom trivalen

  34. Pita EnergiSemikonduktor • Struktur pita energi pada semikonduktur hampir sama dengan struktur pita energi pada isolator . • Akan tetapi celah energi antara pita valensi dan pita konduksi pada isolator relatif kecil , yaitu sekitar 1,1 eV. Pada suhu rendah, semikonduktur akan berperilaku seperti isolator, sedangkan pada suhu tinggi elektron yang berada pada pita valensi akan memperoleh energi kinetik yang mampu untuk memindahkan elektron ke pita konduksi sehingga pada pita konduksi terdapat elektron yang dapat bergerak bebas.

  35. Gambar pita energi semikonduktor pada suhu rendah

  36. DISTRIBUSI ENERGI ZAT PADAT Kosong kosong Kosong Pita konduksi Celah terlarang besar Celah terlarang kecil Pita valensi Semi- konduktor Isolator Konduktor

More Related