Copyright @ I Gede Dana Santika | 2014

FISIKA ZAT PADAT

ISOLATOR, SEMIKONDUKTOR, DAN KONDUKTOR

IDENTITAS PENYUSUN

Nama : I Gede Dana Santika (1113021077)

Jurusan : Pendidikan Fisika, FMIPA, UNDIKSHA

PENDAHULUAN

Isolator, semikonduktor, dan konduktor merupakan jenis material yang dikelompokkan

berdasarkan sifat konduktivitasnya. Sifat konduktivitas yaitu ukuran dari kemampuan suatu

bahan untuk menghantarkan arus listrik. Untuk menjelaskan konduktivitas bahan, sering

digunakan konsep pita energi. Ada dua pita energi, yaitu pita valensi dan pita konduksi. Pita

valensi adalah pita energi yang mungkin diisi oleh elektron dari zat padat hingga penuh.

Setiap pita terdiri atas 2N elektron, dengan N adalah jumlah atom. Jika masih ada elektron

yang tersisa, maka elektron ini akan mengisi pita konduksi. Pita konduksi adalah pita energi

yang merupakan tempat lain yang akan diisi oleh elektron setelah pita valensi terisi penuh.

Pada suhu 0 K, pita konduksi terisi sebagian untuk bahan konduktor. Sedangkan untuk pita

isolator dan seminkonduktor tidak ada yang terisi. Semakin banyak elektron yang mengisi

pita konduksi, maka konduktivitas bahan akan semakin tinggi.

PERBEDAAN ISOLATOR, SEMIKONDUKTOR, DAN KONDUKTOR

Perbedaan isolator, semikonduktor,

dan konduktor terletak pada energi

gap (Eg). Energi gap (Eg)

menunjukkan selang energi antara

pita konduksi minimum dan pita

valensi maksimum. Gambar (a) di

samping menunjukkan bahwa gap

antara pita konduksi minimum dan

pita valensi maksimum pada

isolator sangat besar. Pada keadaan

ini, pita konduksi isolator kosong,

tidak terisi elektron, sehingga

konduktivitasnya sangat rendah.

Gambar (b) menunjukkan struktur

pita energi semikonduktor. Lebar pita relative kecil, Eg = 1 eV. Pada saat suhu naik, elektron

pada pita valensi dapat berpindah ke pita konduksi. Karena ada elektron pada pita konduksi,

maka bahan ini bersifat sedikit konduktif, sehingga disebut semikonduktor. Gambar (c)

menunjukkan struktur pita energi konduktor. Pita konduksi konduktor terisi sebagian oleh

elektron. Jika ada medan listrik luar, maka elektron akan memperoleh tambahan energi untuk

berpindah dari pita valensi ke pita konduksi, yang berakibat timbulnya arus listrik. Elektron

yang berpindah ini disebut elektron bebas. Sedangkan daerah yang ditinggalkan oleh

elektron ini disebut dengan hole.

Copyright @ I Gede Dana Santika | 2014

ISOLATOR

Isolator merupakan material zat padat yang tidak mampu menghantarkan arus listrik. Isolator

dapat berupa karet, kayu, kertas, dan biasanya adalah benda-benda selain golongan logam.

Isolator contohnya dapat kita lihat pada setiap kabel yaitu berupa karet yang berguna untuk

melapisi tembaga (logam) agar arus tetap mengalir pada tembaga. Dengan kata lain berguna

untuk melindungi kita dari sengatan listrik, oleh karena itu isolator merupakan penghantar

listrik yang paling buruk diantara konduktor dan semikonduktor. Isolator memiliki

karakteristik lebih lunak daripada logam namun tidak berair, karena sebagus apapun suatu

isolator jika terkena air maka arus listrik akan dapat mengalir. Isolator memiliki daya

resistansi yang tinggi terhadap arus listrik. Karena sifatnya yang resistant/ menghambat aliran

arus listrik maka benda-benda tersebut disebut isolator. Di dunia ini isolator yang paling baik

adalah tanah karena sifatnya yang dapat menetralkan arus listrik dengan cara mengalirkan

arus listrik ke tanah (ground) seperti pada penangkal petir yang telah dibuat untuk

mengalirkan arus listrik dari ujung suatu bangunan dan menanamkan lempengan besi

kedalam tanah yang bertujuan untuk menetralkan arus listrik yang luar biasa besarnya dari

alam (petir) ke tanah.

SEMIKONDUKTOR

Semikonduktor merupakan material yang memiliki sifat isolator dan konduktor dengan

perbandingan 1:1, sehingga sifatnya ada di antara isolator dan konduktor. Bahan

semikonduktor merupakan material yang memiliki sfiat penghantar arus listrik yang paling

bagus dikarenakan tidak memiliki hambatan/ resistansi ataupun nilai resistansi mendekati nol.

Sebuah semikonduktor akan bersifat sebagai isolator pada temperatur yang sangat rendah,

akan tetapi pada temperatur ruang akan bersifat sebagai konduktor. 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 pada pembuatan semikonduktor laser.

KONDUKTOR

Konduktor merupakan material zat padat yang memiliki sifat penghantar arus listrik yang

baik, tetapi masih memiliki resistansi (hambatan). Penghantar dalam teknik elektronika

adalah zat yang dapat menghantarkan arus listrik, baik berupa zat padat, cair atau gas. Karena

sifatnya yang konduktif maka disebut konduktor. Konduktor yang baik adalah yang memiliki

tahanan jenis yang kecil. Pada umumnya logam bersifat konduktif. Emas, perak, tembaga,

alumunium, zink, besi berturut-turut memiliki tahanan jenis semakin besar. Jadi, sebagai

penghantar, emas sangat baik, tetapi karena sangat mahal harganya, maka secara ekonomis

tembaga dan alumunium yang paling banyak digunakan.