Momen dipole ketika suatu molekul membentuk pusat muatan negatif dan pusat muatan positif.

Molekul yang membentuk pusat muatan negatif dan pusat muatan positif disebut sebagai molekul dipolar, atau molekul yang memiliki momen dipol. Sifat dipolar dari sebuah molekul ini, biasanya digambarkan dengan adanya panah yang menunjukkan ujung negatifnya, kemudian bagian ekor(belakang) panah menggambarkan tanda positif(+). Berikut ini contohnya untuk molekul HF:

Diagram Elektrostatik MolekulCara lainnya dalam menunjukkan persebaran muatan dalam suatu molekul ialah dengan menggunakan diagram potensial elektrostatik molekul. Berikut ini contohnya:

Pada gambar ini, digunakan variasi warna dalam menggambarkan distribusi muatan dalam molekulnya. Warna merah menunjukkan tempat persebaran elektron terbanyak (muatan negatif), dan warna biru menunjukkan tempat persebaran elektron paling sedikit (muatan positif).

Baca Juga: Pengertian ElektronegatifitasMomen Dipol Senyawa Diatomik dan PoliatomikMomen dipol ini tidak hanya untuk molekul dengan dua atom, tetapi juga molekul poliatomik. Seperti momen dipol pada molekul berikut ini:

Pada H2O yang memiliki persebaran elektron lebih banyak ke atom O, maka Air (H2O memiliki sifat dipolar ketika berada di medan listrik. Maka Air memiliki momen dipol.

Beberapa molekul, memang memiliki ikatan polar, tetapi tidak memiliki momen dipol. Ini disebabkan karena persebaran elektronnya terdapat pada posisi yang berlawanan sehingga muatannya saling menetralisir. Hal ini terjadi pada molekul CO2. CO2 memiliki bentuk molekul linier yang persebaran elektronnya dapat dilihat pada gambar diatas. Karena posisi pusat elektronnya saling berlawanan, maka tidak terbentun momen dipol pada molekul CO2. Molekul yang Tidak Memiliki Momen DipolAda banyak molekul lainnya yang memiliki karakter yang sama dengan CO2 yaitu memiliki ikatan polar tetapi tidak memiliki momen dipol. Diantaranya ialah seperti pada tabel berikut:

Model histerisis dari ferroelektrik material dapat dikelompokan menjadi beberapa kategori, salah satu kategorinya adalah teori mikroskopis material yang mengacu pada proses pembalikan domain, mekanisme pergerakan dinding domain akibat adanya pengaruh medan listrik dari luar. Sifat dielektrik dari material ferroelektrik dapat dijadikan acuan untuk pemodelan dengan menggunakan statistik boltzman untuk menghitung probabilitas dipol yang menempati energi level tertentu. Beberapa pemodelan yang mengacu pada fenomena domain akan diperkenalkan, yaitu pemodelan dengan menggunakan perumusan Langevin, model Ising Spin dan model yang ketiga adalah gabungan dari keduanya .

Pemodelan pada umumnya menggambarkan adanya area padat dimana perputaran dipol berlawanan arah dengan konfigurasi ionik sehingga menyebabkan perubahan yang sangat besar pada polarisasinya, dan hal ini memperlihatkan adanya saturasi pada saat level medan tinggi ketika distribusi muatan tidak diperkenankan untuk perubahan selanjutnya. Sebaliknya pengukuran kurva polarisasi pada saat level yang tinggi anhysterisis memikili nilai tunggal dan reversibel. Medan efektif dengan asumsi ideal dapat diformulasikan seperti persamaan berikut :

Ee =E+alpha*P

Besaran E, P menunjukan medan listrik dan hasil polarisasi sementara nilai P merupakan menunjukan interdomain kopling. Pendekatan statistik Boltzman digunakan untuk menghitung probabilitas dipol dipol yang menempati energi keadaan tertentu, dengan asumsi material isotropik , orientasi sel ke segala arah dan dicapainya keseimbangan termal dan elektrostatik maka diperoleh persamaan Langevin untuk polarisasi anhisterisis.

Model yang kedua pada polarisasi anhisterisis adalah model Ising Spin, dimana mengasumsikan bahwa orientasi momen dipol hanya pada arah medan listrik atau berlawanan arah .

Model yang ketiga adalah model gabungan dari model Langevin dan Ising Spin, model ini dibuat dengan asumsi grain pada material terdistribusi secara acak, akan tetapi dipol dipol setiap sel hanya memiliki dua arah orientasi yang mungkin, ketiga model ini dapat dpergunakan untuk menghitung polarisasi anhysteritic akibat adanya medan listrik luar

referensi :Ralph C Smith dan Craig L. Hom, A domain Wall Theory for Ferrolectric Material , Jurnal of Intelligent Material Systems and Structures, 1999

Keingintahuan mendorong kita untuk mencoba menemukan sesuatu yang menjadi rahasia alam, rahasia yang berada diluar pengertian kita, yang tidak berguna untuk kita dan kita tidak seharusnya berharap untuk belajar" (Agustine of Hippo, Orang kristen suci )

Penelitian feroelektrik telah dikembangkan sejak tahun 1960, karena bahan tersebut dapat dimanfaatkan untuk berbagai keperluan seperti sensor, mikroelektronika dan lain-lain, bahkan diprediksikan dapat melebihi keunggulan bahan ferromagnetik dalam hal penyimpanan memori ( Umiati dkk.,2000).

Salah satu kelebihan bahan ferroelektrik adalah kemampuan mengubah polarisasi internal dengan menggunakan medan listrik yang sesuai dan polarisasi spontan dari material tersebut. Polarisasi spontan sangat menentukan kualitas bahan tersebut. Berbagai macam bahan ferroelektrik telah ditemukan seperti BaTiO3, PbTiO3, NH4HSO4 dan lain sebagainya . Salah satu bahan ferroelektrik yang banyak mendapat perhatian akhir-akhir ini adalah jenis Lead Zirconate Titanate, PbZr1-xTixO3.

Bahan ferroelektik terdiri dari senyawa kimia yang kompleks, sampai saat ini sudah hampir 100 senyawa inorganik ferroelektrik, senyawa yang sederhana misalnya NH4HSO4 (Monoklinik), KH2PO4 (Orthorombik) dan BaTiO3 (Tetragonal).

Material elektronik khususnya dielektrik yang mempunyai polarisasi spontan serta mempunyai kemampuan mengubah polarisasi internal dengan menggunakan medan listrik yang sesuai, dikenal dengan material ferroelektrik. Pada tahun 60-an sampai 70-an bahan ferroelektrik lebih banyak dibuat dalam bentuk kristal tunggal maupun Bulk. Penggunaan film tipis ferroelektrik sebagai memori banyak keuntungannya dibanding sistem magnetik. Sistem magnetik hanya mampu menyimpan 105 bit/cm2, sedangkan memori terbuat dari ferroelektrik menyimpan hingga 108 bit/cm2. Salah satu contoh ferroelektrik adalah Lead Zirconate Titanate, PbZr1-xTixO3, material ini sangat luas penggunaannya dalam bentuk keramik polikristalin dan banyak digunakan dalam berbagai bidang industri. Dalam divais piezoelektrik PZT digunakan sebagai filter, resonator, aktuator.

Ketika temperatur ferroelektrik lebih rendah dari fase material paraelektrik ke ferrolektrik tanpa dikenai medan listrik luar , jumlah momen dipol mendekati nol meskipun setiap unit sel terpolarisasi secara spontan. Momen dipol dengan polarisasi P dan volume V adalah PV dan total momen dipol bahan dapat ditentukan jika volume domain diketahui yaitu , dengan jumlah untuk semua domain.

Kuat tidaknya polarisasi ferroelektrik tidak hanya tergantung pada medan listrik luar tetapi tergantung pada kondisi polarisasi sebelumnya. Fenomena ini dikenal dengan histerisis listrik.Sifat domain ferrolektrik keramik lead zirconate titanate (PbZr1-x Tix O3 - PZT) telah diteliti dengan menggunakan mikroskop elektron transmisi (TEM) bahwa pada komposisi x = 0.06 sampai x = 0.45 berada pada fase rombohedral (Ricote, Whatmore and Barber ,1999).

Metode penumbuhan film tipis PZT diantaranya Chemical Vapor Depotition (CVD), Pulse Laser Ablation Depotition (PLAD), Solution Gelation (Sol-Gel) dan sputtering. Metode sputtering adalah metode yang memiliki keunggulan dibanding metode lainnya, yaitu laju deposisi yang besar, struktur stokiometri yang mudah dikendalikan serta dapat dilakukan dalam temperatur rendah atau tinggi, penggunaan DC unbalanced magneton sputtering berguna untuk menghindarkan resputtering oksigen yang dapat merusak kualitas film yang dihasilkan (Umiati dkk., 2000).

Superkonduktivias adalah sebuah fenomena yang terjadi dalam beberapa material pada suhu rendah, dicirikan dengan ketiadaan hambatan listrik dan "dampin" dari medan magnetik interior (efek Meissner). Superkonduktivitas adalah sebuah fenomena mekanika-kuantum yang berbeda dari konduktivitas sempurna.Dalam superkonduktor konvensional, superkonduktivitas disebabkan oleh sebuah gaya tarik antara elektron konduksi tertentu yang meningkat dari pertukaran phonon, yang menyebabkan elektron konduksi memperlihatkan fase superfluid terdiri dari pasangan elektron yang berhubungan. Ada juga sebuah kelas material, dikenal sebagai superkonduktor tidak konvensional, yang memperlihatkan superkonduktivitas tetapi yang ciri fisiknya berlawanan dengan teori superkonduktor konvensional. Apa yang disebut superkonduktor suhu-tinggi superkonduk pada suhu yang jauh lebih tinggi dari yang dimungkinkan menurut teori konvensional (meskipun masih jauh di bawah suhu ruangan.) Sekarang ini tidak ada teori lengkap tentang superkonduktivitas suhu-tinggi.Superkonduktivitas terjadi di berbagai macam material, termasuk unsur sederhana seperti timah dan aluminum, beberapa logam alloy, beberapa semikonduktor di-dop-berat, dan beberapa "compound" keramik berisi bidang atom tembaga dan oksigen. Kelas compound yang terkahir, dikenal sebagai kuprat, adalah superkonduktor suhu-tinggi.Superkonduktivitas tidak terjadi dalam logam mulia seperti emas dan perak, atau di banyak logam ferromagnetik, meskipun ada beberapa material menampilkan baik superkonduktivitas dan ferromagnetisme telah ditemukan tahun-tahun belakangan ini.

Superkonduktor Suhu Tinggi Membahas mengenai superkonduktor, pasti konsep sederhana yang tertanam adalah mengenai logam yang terkait erat dengan magnet dan kausalitas keduanya mengenai daya tarik magnet tersebut dengan logam yang dipengaruhinya. Konsep yang telah dipelajari biasanya membahas bahwa logam mampu tertarik oleh magnet, tetapi tahukah, bahwasannya terdapat logam pada suhu tertentu mampu menghambat kerja dari daya tarik magnet tersebut? Secara harfiah superkonduktor adalah penjelasan mengenai kondisi logam dimana pengondisiannya terdapat pengaruh hambatan listrik yang nilai hambatannya bernilai nol, kemudian dalam fenomena ini, terdapat pula pengaruh akibat pembelokan medan magnet karena suhu yang sangat rendah yaitu suhu dibawah titik kritis optimum suatu karakteristik bahan ( kuantum mekanik atas dasar efek Meissner). Selain mengenai kuantum mekanik, superkonduktor juga bisa diartikan logam yang dikondisikan dalam suhu empat kelvin atau -269 0c, logam tersebut kehilangan bentuk perlawanan terhapad arus yang ditimbulkan oleh listrik. Pada awal tahun sekitar tahun 1987, ditemukan suatu keramik yaitu keramik tembaga yang mempunyai superkonduktivitas yang bekerja pada suhu 90 K. Penemuan ini menjadi titik awal penting karena mulai ditemukannya superkonduktor suhu tinggi dengan nitrogen cair sebagai pendinginnya..Suhu tertinggi suatu bahan menjadi superkonduktor hingga saat ini adalah 138 K, yaitu untuk suatu bahan yang memiliki rumus Hg0.8Tl0.2Ba2Ca2Cu3O8.33. Superkonduktor kini telah banyak digunakan dalam berbagai bidang. Hambatan tidak disukai karena dengan adanya hambatan maka arus akan terbuang menjadi panas. Apabila hambatan menjadi nol, maka tidak ada energi yang hilang pada saat arus mengalir. Penggunaan superkonduktor dibidang transportasi memanfaatkan efek Meissner, yaitu pengangkatan magnet oleh superkonduktor. Hal ini diterapkan pada kereta api supercepat di Jepang yang diberi nama The Yamanashi MLX01 MagLev train, gambar 3. Kereta api ini melayang diatas magnet superkonduktor. Dengan melayang, maka gesekan antara roda dengan rel dapat dihilangkan dan akibatnya kereta dapat berjalan dengan sangat cepat, 343 mph atau sekitar 550 km/jam. 2. Berikutnya, pembahasan superkonduktor yang dikhususkan terhadap satu fokus logam,yaitu besi. Pemilihan logam besi dikarenakan besi merupakan unsur yang terbilang aneh apabila dikaitkan dengan pembahasan superkonduktor karena atom yang dimiliki oleh besi berada sangat magnetik. Mengenai kemagnetikan dalam suatu magnet , sifat magnetik pada umumnya akan bekerja menghambat superkonduktivitas. Mengenai konduksi sempurna, ciri khas dari superkonduktor adalah bahwa hal itu memaksa medan magnet diterapkan untuk mengitari objek interior magnet bukan hanya sekedar melewati objek tersebut. Tidak seperti keramik tembaga (cuprates) sebelumnya, struktur dasar kelas baru yang terdiri dari senyawa besi terbilang lebih efisien dalam hal pengamatan signatur magnetiknya. Karena struktur senyawa ini berbeda dengan cuprate dalam banyak hal,maka akan memungkinkan harapan mendapatkan pemahaman baru bagaimana fenomena superkonduktivitas bisa muncul jika dikaitkan dengan suhu atau temperatur yang tinggi(di ambil dari Nature Materials Jurnal, 27 Oktober 2014) . Mengacu pada proses pembuatan superkonduktor,secara umum superkonduktor bisa dibuat dengan melakukan doping pada senyawa induk, doping disini dalam artian memberikan atom baru atau atom yang sifatnya belum ada dalam intrinsik suatu senyawa tersebut Seperti yang telah dijelaskan pada awal paragraf, bahwasanya terdapat hubungan yang kuat antara magnetisme dan superkonduktivitas. Hal yang paling utama dari korelasi keduanya adalah keduanya bekerja dan mempengaruhi sifat zat padat. Superkonduktor konvensional, tidak menghendaki unsur magnetik karena unsur tersebut mampu memengaruhi interaksi yang memicu superkonduktivitas dalam unsur padat terutama pada kristal senyawa. Tetapi teori tersebut bertolak belakang dengan superkonduktor suhu tinggi seperti senyawa cuprate dan besi-arsenik. Dari senyawa tersebut dapat diketahui bahwa, gaya magnet mampu memberikan pengaruh yang membantu proses untuk menciptakan superkonduktivitas. Sistem kerja pada senyawa tersebut adalah menstimulasi dengan menginjeksi ordo magnetik bila memasuki dalam struktur kristal,dari penjelasan diatas dapat diketahui pula bahwa hal tersebut juga menjadi tanda kalau suatu bahan dapat dipakai sebagai superkonduktor suhu tinggi. Dengan proses analisa superkonduktor suhu tinggi yang telah tercipta , maka dapat diketahui simetri ordo magnetik berhubungan secara intens dengan simetri sinyal superkonduktivitas.

Massa efektif adalah massa yang mempengaruhi gerak pegas dengan nilai sangat kecil. Nilai massa efektif pada percobaan ini ditentukan melalui perhitungan kalkulator yang telah dijabarkan pada bagian perhitungan. Massa efektif dipengaruhi oleh tetapan pegas dan nilai a kalkulator. Semakin besar nilai dari tetapan pegas (k) dan nilai a kalkulator, maka semakin besar pula nilai massa efektif tersebut. Dalam teorinya massa efektif akan selalu lebih kecil dari massa sebenarnya. Perhitungan massa efektif melalui persamaan m pegas = a.K 4 2 dalam percobaan ini didapatkan hasil yang sesuai dengan teorinya yaitu massa efektif perhitungan lebih kecil dari massa sebenarnya dengan nilai massa efektif perhitungan 0,148 kg dan nilai massa sebenarnya 5,63 x 10-3 kg. Pertambahan massa beban yang diberikan mempengaruhi pertambahan panjang (X) pegas. Hal ini disebabkan gaya yang diberikan terhadap pegas semakin besar juga. Pengurangan beban akan menyebabkan timbulnya gaya pemulih. Gaya pemulih adalah gaya yang bekerja pada gerak harmonik yang selalu mengarah pada titik keseimbangan dan besarnya sebanding dengan simpangannya. Gravitasi bekerja pada benda bermassa yang dikaitkan pada ujung pegas. Pegas akan meregang atau mengerut jika diberi gaya luar baik berupa sebuah tarikan maupun sebuah dorongan. Akibatnya, walaupun tidak ditarik ke bawah pegas dengan sendirinya akan meregang sejauh X . Pada keadaan ini benda yang digantungkan pada pegas berada pada posisi seimbang. Total kedua gaya ini tidak sama dengan nol karena terdapat pertambahan jarak sejauh x, sehingga gaya pegas bernilai lebih besar dari gaya berat. Karena terdapat gaya pegas (gaya pemulih) yang berarah ke atas maka benda akan bergerak ke atas menuju titik keseimbangan. Nilai percepatan gravitasi (g) pada percobaan ini diperoleh melalui persamaan g = kb , dengan k adalah konstanta pegas yang nilainya didapatkan dari perhitungan sebelumnya dan b merupakan hasil perhitungan menggunakan regresi linear pada kalkulator. Maka didapatkan nilai percepatan gravitasi sebesar 11,434976 ms-2 , nilai tersebut cukup mendekati nilai percepatan gravitasi yang terdapat dalam literatur sebesar 9,78 ms-2 . Jika kita bandingkan, maka percepatan gravitasi hasil perhitungan lebih besar daripada percapatan gravitasi pada literatur. Terjadinya hal tersebut dapat disebabkan oleh kesalahan terhadap alat yang digunakan dalam praktikum terutama pada pegas. Pegas yang digunakan mungkin sifat keelastisitasannya sudah berkurang, sehingga ketika suatu gaya yang diberikan dihilangkan, kemampuan untuk kembali ke keadaan semula sudah berkurang. Dalam proses pengamatan, terjadi kesalahan dalam melihat skala yang dihasilkan. ...

Semikonduktor adalah sebuah bahan dengan konduktivitas listrik yang berada di antara insulator (isolator) dan konduktor. Semikonduktor disebut juga sebagai bahan setengah penghantar listrik. Suatu semikonduktor bersifat sebagai insulator jika tidak diberi arus listrik dengan cara dan besaran arus tertentu, namun pada temperatur, arus tertentu, tatacara tertentu dan persyaratan kerja semikonduktor berfungsi sebagai konduktor, misal sebagai penguat arus, penguat tegangan dan penguat daya. Untuk menggunakan suatu semikonduktor supaya bisa berfungsi harus tahu spefikasi dan karakter semikonduktor itu, jika tidak memenuhi syarat operasinya maka akan tidak berfungsi dan rusak. Bahan semikonduktor yang sering digunakan adalah silikon, germanium, dan gallium arsenide.Semikonduktor sangat berguna dalam bidang elektronik, karena konduktansinya yang dapat diubah-ubah dengan menyuntikkan materi lain (biasa disebut pendonor elektron).Untuk informasi bagaimana semikonduktor digunakan sebagai alat elektronik, lihat alat semikonduktor.

Superkonduktor belakangan ini menjadi topik pembicaraan dan penelitian yang paling populer. Superkonduktor menjanjikan banyak hal bagi kita, misalnya transmisi listrik yang efisien (tak ada lagi kehilangan energi selama transmisi). Memang saat ini penggunaam superkonduktor belum praktis, dikarenakan masalah perlunya pendinginan (suhu kritis superkonduktor masih jauh di bawah suhu kamar). Tulisan singkat berikut mengajak Anda mengenal lebih jauh superkonduktor. Superkonduktor adalah suatu material yang tidak memiliki hambatan dibawah suatu nilai suhu tertentu. Suatu superkonduktor dapat saja berupa suatu konduktor, semikonduktor ataupun suatu insulator pada keadaan ruang. Suhu dimana terjadi perubahan sifat konduktivitas menjadi superkonduktor disebut dengan temperatur kritis (Tc). Superkonduktor pertama kali ditemukan oleh seorang fisikawan Belanda, Heike Kamerlingh Onnes, dari Universitas Leiden pada tahun 1911. Pada tanggal 10 Juli 1908, Onnes berhasil mencairkan helium dengan cara mendinginkan hingga 4 K atau ? 269oC. Kemudian pada tahun 1911, Onnes mulai mempelajari sifat-sifat listrik dari logam pada suhu yang sangat dingin. Pada waktu itu telah diketahui bahwa hambatan suatu logam akan turun ketika didinginkan dibawah suhu ruang, akan tetapi belum ada yang dapat mengetahui berapa batas bawah hambatan yang dicapai ketika temperatur logam mendekati 0 K atau nol mutlak. Beberapa ahli ilmuwan pada waktu itu seperti William Kelvin memperkirakan bahwa elektron yang mengalir dalam konduktor akan berhenti ketika suhu mencapai nol mutlak. Dilain pihak, ilmuwan yang lain termasuk Onnes memperkirakan bahwa hambatan akan menghilang pada keadaan tersebut. Untuk mengetahui yang sebenarnya terjadi, Onnes kemudian mengalirkan arus pada kawat merkuri yang sangat murni dan kemudian mengukur hambatannya sambil menurunkan suhunya. Pada suhu 4,2 K, Onnes terkejut ketika mendapatkan bahwa hambatannya tiba-tiba menjadi hilang. Arus mengalir melalui kawat merkuri terus menerus. Kurva hasil pengamatan Onnes digambarkan pada gambar 1. Dengan tidak adanya hambatan, maka arus dapat mengalir tanpa kehilangan energi. Percobaan Onnes dengan mengalirkan arus pada suatu kumparan superkonduktor dalam suatu rangkaian tertutup dan kemudian mencabut sumber arusnya lalu mengukur arusnya satu tahun kemudian ternyata arus masih tetap mengalir. Fenomena ini kemudian oleh Onnes diberi nama superkondutivitas. Atas penemuannya itu, Onnes dianugerahi Nobel Fisika pada tahun 1913. Penemuan lainnya yang berkaitan dengan superkonduktor terjadi pada tahun 1933. Walter Meissner dan Robert Ochsenfeld menemukan bahwa suatu superkonduktor akan menolak medan magnet. Sebagaimana diketahui, apabila suatu konduktor digerakkan dalam medan magnet, suatu arus induksi akan mengalir dalam konduktor tersebut. Prinsip inilah yang kemudian diterapkan dalam generator. Akan tetapi, dalam superkonduktor arus yang dihasilkan tepat berlawanan dengan medan tersebut sehingga medan tersebut tidak dapat menembus material superkonduktor tersebut. Hal ini akan menyebabkan magnet tersebut ditolak. Fenomena ini dikenal dengan istilah diamagnetisme dan efek ini kemudian dikenal dengan efek Meissner. Efek Meissner ini sedemikian kuatnya sehingga sebuah magnet dapat melayang karena ditolak oleh superkonduktor, gambar 2. Medan magnet ini juga tidak boleh terlalu besar. Apabila medan magnetnya terlalu besar, maka efek Meissner ini akan hilang dan material akan kehilangan sifat superkonduktivitasnya. Dengan berlalunya waktu, ditemukan juga superkonduktor-superkonduktor lainnya. Selain merkuri, ternyata beberapa unsur-unsur lainnya juga menunjukkan sifat superkonduktor dengan harga Tc yang berbeda. Sebagai contoh, karbon juga bersifat superkonduktor dengan Tc 15 K. Hal yang ironis adalah logam emas, tembaga dan perak yang merupakan logam konduktor terbaik bukanlah suatu superkonduktor. Pada tahun 1986 terjadi sebuah terobosan baru di bidang superkonduktivitas. Alex Mller and Georg Bednorz, peneliti di Laboratorium Riset IBM di Rschlikon, Switzerland berhasil membuat suatu keramik yang terdiri dari unsur Lanthanum, Barium, Tembaga, dan Oksigen yang bersifat superkonduktor pada suhu tertinggi pada waktu itu, 30 K. Penemuan ini menjadi spektakuler karena keramik selama ini dikenal sebagai isolator. Keramik tidak menghantarkan listrik sama sekali pada suhu ruang. Hal ini menyebabkan para peneliti pada waktu itu tidak memperhitungkan bahwa keramik dapat menjadi superkonduktor. Penemuan ini membuat keduanya diberi penghargaan hadiah Nobel setahun kemudian. Penemuan demi penemuan dibidang superkonduktor kini masih saja dilakukan oleh para peneliti di dunia. Penemuan lainnya yang juga fenomenal adalah berhasil disintesanya suatu bahan organik yang bersifat superkonduktor, yaitu (TMTSF)2PF6. Titik kritis senyawa organik ini masih sangat rendah yaitu 1,2 K. Pada bulan Februari 1987, ditemukan suatu keramik yang bersifat superkonduktor pada suhu 90 K. Penemuan ini menjadi penting karena dengan demikian dapat digunakan nitrogen cair sebagai pendinginnya. Karena suhunya cukup tinggi dibandingkan dengan material superkonduktor yang lain, maka material-material tersebut diberi nama superkonduktor suhu tinggi.Suhu tertinggi suatu bahan menjadi superkonduktor hingga saat ini adalah 138 K, yaitu untuk suatu bahan yang memiliki rumus Hg0.8Tl0.2Ba2Ca2Cu3O8.33. Superkonduktor kini telah banyak digunakan dalam berbagai bidang. Hambatan tidak disukai karena dengan adanya hambatan maka arus akan terbuang menjadi panas. Apabila hambatan menjadi nol, maka tidak ada energi yang hilang pada saat arus mengalir. Penggunaan superkonduktor dibidang transportasi memanfaatkan efek Meissner, yaitu pengangkatan magnet oleh superkonduktor. Hal ini diterapkan pada kereta api supercepat di Jepang yang diberi nama The Yamanashi MLX01 MagLev train, gambar 3. Kereta api ini melayang diatas magnet superkonduktor. Dengan melayang, maka gesekan antara roda dengan rel dapat dihilangkan dan akibatnya kereta dapat berjalan dengan sangat cepat, 343 mph atau sekitar 550 km/jam. Penggunaan superkonduktor yang sangat luas tentu saja dibidang listrik. Generator yang dibuat dari superkonduktor memiliki efisiensi sebesar 99 an ukurannya jauh lebih kecil dibandingkan dengan generator yang menggunakan kawat tembaga. Suatu perusahaan amerika, American Superconductor Corp. diminta untuk memasang suatu sistem penstabil listrik yang diberi nama Distributed Superconducting Magnetic Energy Storage System (D-SMES). Satu unit D-SMES dapat menyimpan energi listrik sebesar 3 juta Watt yang dapat digunakan untuk menstabilkan listrik apabila terjadi gangguan listrik. Untuk transmisi listrik, pemerintah Amerika Serikat dan Jepang berencana untuk menggunakan kabel superkonduktor dengan pendingin nitrogen untuk menggantikan kabel listrik bawah tanah yang terbuat dari tembaga. Dengan menggunakan kabel superkonduktor, arus yang dapat ditransmisikan akan jauh meningkat. 250 pon kabel superkonduktor dapat menggantikan 18.000 pon kabel tembaga mengakibat efisiensi sebesar 7000 ari segi tempat. Dibidang komputer, superkonduktor digunakan untuk membuat suatu superkomputer dengan kemampuan berhitung yang fantastis. Di bidang militer, HTS-SQUID digunakan untuk mendeteksi kapal selam dan ranjau laut. Superkonduktor juga digunakan untuk membuat suatu motor listrik dengan tenaga 5000 tenaga kuda. Berdasarkan perkiraan yang kasar, perdagangan superkonduktor di dunia diproyeksikan untuk berkembang senilai $90 trilyun pada tahun 2010 dan $200 trilyun pada tahun 2020. Perkiraan ini tentu saja didasarkan pada asumsi pertumbuhan yang linear. Apabila superkonduktor baru dengan suhu kritis yang lebih tinggi telah ditemukan, pertumbuhan dibidang superkonduktor akan terjadi secara luar biasa.

Macam-macam semikonduktor1. 1. Semikonduktor IntrinsikSemikonduktor Intrinsik merupakan semikonduktor murni dan tidak cacat yangbelum mengalami pengotoran, contohnya adalah silikon dan germanium murni. Pada suhuyang cukup tinggi, elektron pada pita valensi dapat pindah pada pita konduksi sehinggapada pita valensi terdapat tempat kosong. Tempat tempat kosong. Tempat tempat yangditinggal elektron dapat dipandang sebagai muatan positif yang disbut dengan hole.Gambar 1.1 di bawah ini menunjukkan suatu semikonduktor intrinsik

Germanium (Ge) dan silikon dan ( Si) merupakan dua buah semikonduktorintrinsik yang pasling sering digunakan. Kedua semikonduktor ini mempunyai jumlahelektron pada kulit terluar sebanyak 4 ( empat ) buah dan struktur kristalnya berbentuk tetrahedral.Berikut ini merupakan perbandingan bahan semikonduktor silicon dan germanium :NoPropertiSilicongermanium

1Energi terlarang/gap (eV)1,10,67

2Mobilitas electron0,1350,39

3Mobilitas lubang0,048

4Konsentrasi intrinsic1,5 x 10102,4 x 1019

5Resitivitas intrinsic23000,47

1. 2. Semikonduktor EntrinsikSemikonduktor ekstrinsik adalah semikonduktor yang memperoleh pengotoran ataupenyuntikan (doping) oleh atom asing. Pada semikonduktor jenis ini akan menghasilkandua jenis semikonduktor, yaitu :1. Semikonduktor ekstrinsik yang bertipe n dan bertipe p.Pada semikonduktor yang bertipe n, biasanya pengotorannya dilakukan oleh atom atom pentavalen seperti Fosfor (P), Arsenikum (As), dan Antimon (Sb).2. Sedangkan pada semikonduktor bertipe p, biasa pengotornya dilakukan oleh atomatom trivalent seperti Indium (In), Boron (Br) dan Galium (Ga).Silikon (Si) dan Germanium (Ge) merupakan atom dari golongan IVA dalamsistem periodik unsur sedangkan Indium (In) meupakan atom dari golongan III A. KarenaGe dan Si berasal dari golongan IV A, maka elektron valensinya berjumlah 4 (empat) buah,dan In mempunyai elektron valensi sebanyak 3 (tiga) buah. Elektron valensi tersebut akanberikatan satu dengan yang lain melalui ikatan kovalen.

Gambar 1.3. Struktur ikatan Ikatan Gemanium (Ge) dan Silikon (Si) dengan Indium (In).Ikatan Indium (In) berikatan dengan Silikon (Si) maupun Germanium (Ge),Germanium dan silikon digunakan sebagai semikonduktor intrinsik yang akan dikotori,sedangkan Germaniumdigunakan sebagai pengotor (doping). Pada ikatan ini akanterbentuk tiga ikatan kovalen lengkap, dan tersisa sebuah muatan positif dari atom silikonyang tidak berpasangan. Muatan positif ini disebut dengan lubang (hole) . Hole ini akancenderung untuk menarik sebuah elektron lain untuk menjadi atom yang stabil. Lubang(Hole) baru tersebut akan diisi oleh elektron tetangga sebelahnya, yang juga meninggalkanlubang baru ditempatnya semula, yang kemudian diisi oleh elektron tetangga sebelahnyajuga. Hal ini akan berlangsung sampai seterusnya. Material yang dihasilkan dari prosespengotoran ini disebut semikonduktor tipe-p karena menghasilkan pembawa muatannegatif pada kristal yang netral. Karena atom pengotor menerima elektron, maka atompengotor ini disebut sebagai atom aseptor (acceptor).Pada pengotoran Germanium ( Ge) dan Silikon ( Si ) dengan menggunakan Indium( In ) akan menghasilkan semikonduktor bertipe-p dan menimbulkan lubang (hole) danelektron. Dalam hal ini, hole berfungsi sebagai pembawa muatan mayoritas dan elektronberfungsi sebagai pembawa muatan minoritas.Komponen-komponen Semikonduktor1. LDR

Resistor peka cahaya (Light Dependent Resistor/LDR) memanfaatkan bahan semikonduktor yang karakteristik listriknya berubah-ubah sesuai dengan cahaya yang diterima. Bahan yang digunakan adalah Kadmium Sulfida (CdS) dan Kadmium Selenida (CdSe). Bahan-bahan ini paling sensitif terhadap cahaya dalam spektrum tampak, dengan puncaknya sekitar 0,6 m untuk CdS dan 0,75 m untuk CdSe. Sebuah LDR CdS yang typikal memiliki resistansi sekitar 1 M dalam kondisi gelap gulita dan kurang dari 1 K ketika ditempatkan dibawah sumber cahaya terang (Mike Tooley, 2003).LDR adalah suatu bentuk komponen yang mempunyai perubahan resistansi yang besarnya tergantung pada cahaya. Karakteristik LDR terdiri dari dua macam yaitu Laju Recovery dan Respon Spektral:1. Laju RecoveryBila sebuah LDR dibawa dari suatu ruangan dengan level kekuatan cahaya tertentu kedalam suatu ruangan yang gelap, maka bisa kita amati bahwa nilai resistansi dari LDR tidak akan segera berubah resistansinya pada keadaan ruangan gelap tersebut. Namun LDR tersebut hanya akan bisa mencapai harga di kegelapan setelah mengalami selang waktu tertentu. Laju recovery merupakan suatu ukuaran praktis dan suatu kenaikan nilai resistansi dalam waktu tertentu. Harga ini ditulis dalam K /detik, untuk LDR type arus harganya lebih besar dari 200 K /detik (selama 20 menit pertama mulai dari level cahaya 100 lux), kecepatan tersebut akan lebih tinggi pada arah sebaliknya, yaitu pindah dari tempat gelap ke tempat terang yang memerlukan waktu kurang dari 10 ms untuk mencapai resistansi yang sesuai dengan level cahaya 400 lux.2. Respon SpektralLDR tidak mempunyai sensitivitas yang sama untuk setiap panjang gelombang cahaya yang jatuh padanya (yaitu warna). Bahan yang biasa digunakan sebagai penghantar arus listrik yaitu tembaga, alumunium, baja, emas, dan perak. Dari kelima bahan tersebut tembaga merupakan penghantar yang paling banyak digunakan karena mempunyai daya hantar yang baik (TEDC, 1998).2. TermistorTermistor atau tahanan termal adalah alat semikonduktor yang berkelakuan sebagai tahanan dengan koefisien tahan temperatur yang tinggi, yang biasanya negatif. Dalam beberapa hal, tahanan sebuah termistor pada temperatur ruang bisa berkurang sebanyak 6% untuk setiap kenaikan temperatur sebesar 1oC. Kepekaan yang tinggi terhadap perubahan temperatur ini membuat termistor sangat sesuai untuk pengukuran, pengontrolan dan kompensasi temperatur secara presisi. Dengan demikian termistor digunakan secara luas pada pemakaian tersebut, terutama dalam rangkuman temperatur rendah dari -100oC sampai 300oC. Tiga karakter penting dari termistor membuatnya sangat bermaanfaat terhadap pengukuran dan pengontrolan yaitu: (a) karakteristik temperatur tahanan, (b) karakteristik tegangan arus, dan (c) karakteristik arus waktu. Karakteristik pemanasan sendiri (self-heat), memberikan suatu bidang pemakaian yang sama sekali baru bagi termistor. Dalam keadaan yang memanasi sendiri, termistor adalah sensitive terhadap apa saja yang mengubah laju dari panas yang dihantarkan keluar darinya. Dengan begitu, termistor dapat digunakan untuk mengukur aliran, tekanan, tinggi permukaan cairan, komposisi gas dan lain-lain. akan tetapi jika laju panas adalah tetap, termistor sensitif terhadap masukan daya dan dapat digunakan untuk mengontrol level tegangan atau level daya. Perubahan tahan termistor yang relatif besar setiap perubahan temperatur dalam derajat (disebut sensitivitas) menjadikannya sebuah pilihan yang jelas sebagai transducer temperatur.3. Solar Cell

Sel surya atau sel photovoltaic, adalah sebuah alat semikonduktor yang terdiri dari sebuah wilayah-besar dioda p-n junction, di mana, dalam hadirnya cahaya matahari mampu menciptakan energi listrik yang berguna. Pengubahan ini disebut efek photovoltaic. Bidang riset berhubungan dengan sel surya dikenal sebagai photovoltaics.Sel surya memiliki banyak aplikasi. Mereka terutama cocok untuk digunakan bila tenaga listrik dari grid tidak tersedia, seperti di wilayah terpencil, satelit pengorbit bumi, kalkulator genggam, pompa air, dll. Sel surya (dalam bentuk modul atau panel surya) dapat dipasang di atap gedung di mana mereka berhubungan dengan inverter ke grid listrik dalam sebuah pengaturan net metering.

SEMIKONDUKTOR INSTRINSIK (MURNI)Semikonduktor instrinsik adalah sebuah unsur semikonduktor kristal tunggal tanpa atom jenis lain didalamnya. Pada sebuah semikonduktor instrinsik, kepadatan elektron dan hole adalah sama (seimbang), karena satu-satunya sumber partikel ini adalah elektron dan hole yang terbentuk secara thermal. Untuk itu, kita menggunakan notasini untuk menyatakan konsentrasi pembawa intrinsik, yakni konsentrasi dari elektron bebas ataupun hole. Rumus untuk nilainiini adalah sebagai berikut :

Dimana :B adalah koefisien yang spesifik terhadap unsur semikonduktornyaEgadalah energibandgap(eV)T adalah suhu atau temperatur (K)k adalah konstanta Boltzman (86 X 10-6 eV/K)e notasi eksponensialNilai B dan E unsur dapat dilihat pada tabel dibawah ini,Konsentrasi instrinsik ni adalah parameter penting yang sering muncul dalam persamaan-persamaan arus-tegangan pada komponen semikonduktor.*elektron-Volt (eV) adalah satuan energi dimana sebuah elektron dipercepat melalui medan listrik sebesar 1 V, dan 1 eV setara 1.6e-19 Joule

SEMIKONDUKTOR EKSTRINSIK (TAK MURNI)

SEMIKONDUKTOR TIPE-n

Semikonduktor tipe-n dapat dibuat dengan menambahkan sejumlah kecil atom pengotor pentavalen (antimony, phosphorus atau arsenic) pada silikon murni. Atom-atom pengotor (dopan) ini mempunyai lima elektron valensi sehingga secara efektif memilikimuatan sebesar +5q. Saat sebuah atom pentavalen menempati posisi atom silicon dalam kisi kristal, hanya empat elektron valensi yang dapat membentuk ikatan kovalen lengkap, dan tersisa sebuah elektron yang tidak berpasangan (lihat Gambar diatas). Dengan adanya energi thermal yang kecil saja, sisa elektron ini akan menjadi electron bebas dan siap menjadi pembawa muatan dalam proses hantaran listrik. Material yang dihasilkan dari proses pengotoran ini disebut semikonduktor tipe-n karena menghasilkan pembawa muatan negatif dari kristal yang netral. Karena atom pengotor memberikan elektron, maka atom pengotor ini disebut sebagai atom donor. Secara skematik semikonduktor tipe-n digambarkan seperti terlihat pada Gambar diatas.

SEMIKONDUKTOR TIPE-p

Dengan cara yang sama seperti pada semikonduktor tipe-n, semikonduktor tipe-p dapat dibuat dengan menambahkan sejumlah kecif atom pengotor trivalen (aluminium, boron, galium atau indium) pada semikonduktor murni, misalnya silikon murni. Atom-atom pengotor (dopan) ini mempunyai tiga elektron valensi sehingga secara efektif hanya dapat membentuk tiga ikatan kovalen. Saat sebuah atom trivalen menempati posisi atom silikon dalam kisi kristal, terbentuk tigaikatan kovalen lengkap, dan tersisa sebuah muatan positif dari atom silikon yang tidak berpasangan (lihat Gambar dibawah) yang disebut lubang (hole). Material yang dihasilkan dari proses pengotoran ini disebut semikonduktor tipe-p karena menghasilkan pembawa muatan negatif pada kristal yang netral. Karena atom pengotor menerima elektron, maka atom pengotor ini disebut sebagai atom aseptor (acceptor). Secara skematik semikonduktor tipe-p digambarkan seperti terlihat pada Gambar dibawah ini.

KEGUNAANSEMIKONDUKTORBila dibanding dengan logam daya hantar listrik semikondutor lebih kecil. Aliran yang kecil menyebabkan aliran listrik pada semikonduktor mudah dikontrol.Dasar penggunaan semikonduktor adalah terbentuknya sambungan p-n (p-n juncktion) apabila semikonduktor tipe-p dan tipe-n digabungkan. Sambungan ini yang merupakan dasar terjadinya terjadinya revolusi industri akibat ditemukan transisistor oleh wiliam Shocklye, John Barden dan Walter Brattain di laboratorium Bell pada tahun 1948. Selain itu semikonduktor digunakan untuk membuat sel surya (solar cell) dan penyearah.Sel Surya (Solar Cell)Solar cell terdiri dari dua semikonduktor yaitu:1.Semikonduktor tipe-p. yang dibuat dari semikonduktor silikon yang dikotori dengan boron.2.Semikonduktor tipe-n, yang diperoleh dari semikonduktor silikon yang dikotori dengan arsen.Dua semikonduktor tersebut disambung seperti pada gambar berikut:

Sebelum kedua semikonduktor tersebut disambung, jumlah hole pada pita valensi semikonduktor tipe-p lebih banyak dibanding jumlah hole pada pita valensi semikonduktor tipe-n, sebaliknya jumlah elektron pada pita konduksi semikonduktor tipe-n lebih banyak dibanding jumlah elektron pada pita konduksi semikonduktor tipe-p. setelah keduanya disambungkan maka: Pada pita valensi akan terjadi aliran hole dari semikonduktor tipe-p ke semikonduktor tipe-n dan sebaliknya, serta aliran elektron dari semikonduktor tipe-n ke semikonduktor tipe-p dan sebaliknya sampai terjadi kesetimbangan. Pada pita konduksi akan terjadi aliran elektron dari semikonduktor tipe-n ke semikonduktor tipe-p dan sebaliknya sampai terjadi kesetimbangan.Pada keadaan setimbang jumlah hole yang bergerak dari pita valensi semikonduktor tipe-p ke semikonduktor tipe-n sama dengan jumlah hole yang bergerak ke arah yang berlawanan. Demikian juga halnya dengan jumlah elektron yang mengalir dari semikonduktor tipe-n ke semikonduktor tipe-p dan sebaliknya. Akibatnya dua proses tersebut maka pada semikonduktor tipe-n akan berkembang muatan positif dan pada semikonduktor tipe-p akan berkembang muatan negatif. Dengan kata lain antara kedua bagian tersebut timbul potensial listrik.Pada sel surya semikonduktor tipe-p dibuat lebih tipis dibanding semikonduktor tipe-n. Pada pengoperasian sel suria, bagian yang dikenakan sianr matahari adalah semikonduktor tipe-p.Pada waktu sel surya terkena sinar matahari maka elektron-elektron pada semikonduktor tipe-p mendapatkan tambahan energi termal. Elektron-elektron tersebut dapat melewati sambungan p-n (p-n junction) dan memasuki semikonduktor tipe-n. Apabila daya gerak elektron-elektron tersebut cukup besar maka mereka akan melewati kawat penghantar (menuju ke semikonduktor tipe-p kembali) sehingga arus listrik yang energinya daapat langsung dimanfaatkan atau disimpan dalam baterai. Jadi fungsi dari sel suria adalah merubah energi cahaya matahari menjadi energi listrik.Silikon yang digunakan pada sel surya selain sebagai kristal tunggal (single crystal), silikon dapat diperoleh dalam bentuk amorf. Silikon amor dapat diperoleh melalui deposisi uap silikon. Kemampuan silikon amorf dalam menyerap sinar matahri 40 kali lebih efisien dibanding kristal silikon. Oleh karena itu sel suria banyak digunakan semikonduktor dengan bahan dasar silikon amorf.Sel surya dengan bahan dasar amorf adalah lebih tahan lama dibanding sel suria dengan bahan dasar kristal tunggal. Disamping itu, silion amorf dapat dibuat pada temperatur rendah dan dapat di depositkan pada substrat yang harganya relatif murah. Sel suria dengan bahan dasar amor banyak digunakan sebagai sumber energi pada kalkulator.Harga silikon amor cenderung semakin murah. Oleh karena itu pemakian semikonduktor dengan bahan dasar silikon amor pada peralatan elektronik yang lain cenderung semakin meluas di massa yang akan datang.Penyearah (rectifer) atau DiodaPenyearah hanya membolehkan arus listrik dari sumber luar mengalir melaluinya pada satu arah. Sehingga dapat digunakan untuk mengubah arus bolak balik (alternating current = AC) menjadi arus searah (direc current = DC).Penyearah terdiri dari semikonduktor tipe-p dan semikonduktor tipe-n yang dihubungkan oleh sambungan p-n (p-n jucktion) seperti pada gambar:

Semikonduktor tipe-p yang disambungkan dengan semikonduktor tipe-n tersebut membentuk suatu diode. Semikonduktor tipe-p dapat dianggap kelebihan hole sedangkan semikonduktor tipe-n dapat dianggap kelebihan elektron. Simbol umum dioda adalah seperti yang tertera pada gambar:

Apabila pada semikonduktor tipe-p diberi potensial positif (kutub positif dari sumber) sedangkan pada semikonduktor tipe-n diberi potensial negatif, maka hole pada semikonduktor tipe-p akan bergerak menuju sambungan p-n dan elektron-elektron pada semikonduktor tipe-n akan bergerak menuju sambungan p-n seperti yang ditunjukan pada gambar:

Pada sambungan p-n hole dan elektron akan saling memusnahkan (saling meniadakan/ saling menetralkan). Aliran hole dan elektron ini akan terus berlangsung selama potensial tetap dihubungkan. Aliran inilah yang menyebabkan arus listrik dapat mengalir atau menyebabkan terbentuknya arus listrik.Apabila semikonduktor tipe-p dihubungkan dengan potensial negatif sedangkan pada semikonduktor tipe-n diberi potensial positif, maka hole pada semikonduktor tipe-p akan bergerak menjauhi sambungan p-n dan elektron pada pada semikonduktor tipe-n akan bergerak menjauhi sambungan p-n seperti yang ditunjukan pada gambar birikut. Karena tidak hole dan elektron elektron yang saling meniadakan maka tidak ada arus listrik yang menalir atau tidak terjadi arus listrik:

Berikut adalah beberapa jenis dioda1.Dioda biasa. Di buat dari silikon yang telah diberi pengotor dan dan germanium. Prinsip kerjanya seperti pada penjelasan di atas.2.Dioda cahaya. Dioda cahaya merupakan dioda yang pada sambungan p-n (p-n jucktion) dapat memancarkan cahaya. Misalnya LED.3.Dioda foto. Dioda foto merupakan jenis dioda yang berfunsi mendeteksi cahaya kemudian mengubahnya menjadi energi listrik. Jenis cahaya yang dapat di deteksi yakni infra merah, cahaya tampak, ultra ungu sampai sinar-x.4.Dioda laser. Dioda laser disingkat juga LD atau ILD. Sambungan p-n dioda laser menyerupai sambungan p-n pada dioda cahaya.5.Dioda zener. Dioda zener prinsip kerjanya seperti dioda biasa tetapi arus listrik dapat mengalir ke arah yang berlawanan jika tegangan yang diberikan melampaui batas atau mencapai tegangan rusak semikonduktor.LEDLED (Light Emitting Diode atau Light Emitting Device) merupakan salah satu diode semikonduktor yang dirancang untuk menghasilkan sejumlah besar cahaya monokromatis yang tidak koheren dengan rentang panjang gelombang yang sempit ketika diberi tegangan maju. LED dan bagian-bagiannya disajikan pada Gambar:

Arus maju yaitu arus dimana potensial positif (kutub positif (anoda) sumber arus) disambungkan pada bagian positif dari LED dan potensial negatif (kutub negatif sumber arus) dishubungkan pada bagian negatif (katoda) dari LED (lihat gambar 1). Sedangkan cahaya monokromatis tidak koheren yaitu cahaya dengan rentang panjang gelombang artinya walaupun sebagai cahaya monokromatis tetapi masih memiliki rentang panjang gelombang (lihat tabel). Untuk membedakan anoda dan katoda dapat dilihat dari kaki atau tangkai LED, yang bertangkai panjang merupakan anoda (kutub negatif) sedangkan yang lebih pendek merupakan katoda (kutup positif).Pada awal penemuan LED hanya terdiri dari warna merah, kuning dan hijau. Sekarang LED yang tersedia berfariasi mulai dari yang bekerja pada rentang panjang gelombang sinar tampak, ultraviolet hingga inframerah. LED yang berfariasi ini dapat diperoleh dengan cara mengganti bahan semikonduktor pada chip LED atau dengan menggabungkan bahan semikonduktor dari warna merah, kuning dan hijau yang telah diperoleh sebelumnya. Karena warna yang dihasilkan sangat banyak, aplikasi LED kini sangat beragam misalnya menambah keindahan desain interion dan eksterion. Bahkan kini LED dengan cahaya merah dan LED dengan cahaya biru dimanfaatkan untuk membantu melangsungkan proses fotosintesis pada tanaman-tanaman yang ada dalam sebuah ruangan.Bila dibanding lampu pijar LED memiliki keunggulan bila dibanding lampu pijar diantaranya: Dengan arus yang rendah cahaya yang dihasilkan lebih banyak dibanding dibanding lampu pijar. Tidak mudah rusak sebab dirancang dalam bentuk padat, sedangkan lampu neon atau lampu pijar rapuh dan mudah rusak. Waktu pemakaian lebih lama karena tidak ada filamen yang terbakar. Dimana penambahan gas seperti CO2 atau pengaturan tekanan tidak diperlukan. Cahaya yang dihasilkan lebih terfokus ke satu arah sehingga dalam hal-hal tertentu hal ini sangat menguntungkan.LED selain sebagai sistem pencayaan dimanfaatkan pula sebagai sensor dan digunakan pula pada peralatan elektronik seperti remote control.Chip LED yang dibungkus menggunakan bohlam plastik pada umumnya mempunyai tegangan rusak yang relatif rendah. Bila diberikan tegangan beberapa volt ke arah terbalik akan menyebabkan sifat isolator searah LED jebol sehingga arus dapat mengalir ke arah sebaliknya.

Warna berbagai LED dengan panjang gelombang masing-masing LED serta penyusunnya seperti yang tertera pada tabel di halaman selanjutnya:WarnaPanjang Gelombang (nm)Bahan Semikonduktor Penyusun

IR> 760Gallium arsenida (GaAs)Aluminium gallium arsenida (AlGaAs)

Merah610 < < 760Aluminium gallium arsenida(AlGaAs)Gallium arsenida fosfida (GaAsP)Aluminium gallium indium fosfida (AlGaInP)Gallium(III) fosfida (GaP)

Jingga590 < < 610Gallium arsenida fosfida (GaAsP)Aluminium gallium indium fosfida (AlGaInP)Gallium(III) fosfida (GaP)

Kuning570 < < 590Gallium arsenida fosfida (GaAsP)Aluminium gallium indium fosfida (AlGaInP)Gallium(III) fosfida (GaP)

Hijau500 < < 570Indium gallium nitrida (InGaN) / gallium(III)nitridaGallium(III) fosfida (GaP)Aluminium gallium indium fosfida (AlGaInP)Aluminium gallium fosfida (AlGaP)

Biru450 < < 500Seng selenida (ZnSe)Indium gallium nitrida (InGaN)Silikon karbida (SiC) sebagai substratSilikon (Si) sebagai substrat dalam pengembangan

Violet400 < < 450Indium gallium nitrida (InGaN)

UnguBerbagai jenisLED dua warna (biru dan merah, biru dengan fosfor merah, atau putih dengan plastik ungu)

UV < 400berlian (235 nm)Boron nitride (215nm) [ 34 ] [ 35 ] Boron nitrida (215 nm)Aluminium nitride (AlN) (210nm) [ 36 ] Aluminium nitrida (AlN) (210 nm)Aluminium gallium nitride (AlGaN) Aluminium galium nitrida (AlGaN)Aluminium gallium indium nitride (AlGaInN) (down to 210nm) [ 37 ] Indium gallium aluminium nitrida (AlGaInN) (hingga 210 nm)

PutihSpektrum luasDioda UV/biru dengan fosfor kuning

Fotosel CdSFotosel CdS biasa disebut juga fotoresistor, fotokonduktif atau LDR (ligh dependent resistor) merupakan salah satu detektor cahaya yang sangat peka terhadap perubahan intensitas cahaya yang mengenai permukaannya. Fotosel CdS terbuat dari bahan semikonduktor cadmium sulfida yang ditempelkan di atas keramik dengan diameter dari 5-25 mm. Bagian--bagian fotosel detektor seperti yang tertera pada Gambar:

Prinsip kerja fotosel CdS sebagai detektor adalah perubahan nilai resistansi atau hambatan fotosel berbanding terbalik dengan intensitas cahaya yang mengenai permukaannya. Jika dihubungkan dengan multimeter atau avometer CdS menjadi konduktor yang buruk atau CdS memiliki resistansi besar pada saat cahaya gelap atau redup, dan sebaliknya CdS menjadi konduktor yang baik atau CdS memiliki resistansi kecil pada saat cahaya terang.

Daftar Pustakahttp://cnej.wordpress.com/2008/11/22/dasar-teori-semikonduktor-1/http://budditechnonika.blogspot.com/2010/01/teori-semikonduktor.htmlhttp://wanibesak.wordpress.com/2010/10/04/kegunaan-semikonduktor.html

SEMIKONDUKTOR INSTRINSIK (MURNI)Semikonduktor instrinsik adalah sebuah unsur semikonduktor kristal tunggal tanpa atom jenis lain didalamnya. Pada sebuah semikonduktor instrinsik, kepadatan elektron dan hole adalah sama (seimbang), karena satu-satunya sumber partikel ini adalah elektron dan hole yang terbentuk secara thermal. Untuk itu, kita menggunakan notasini untuk menyatakan konsentrasi pembawa intrinsik, yakni konsentrasi dari elektron bebas ataupun hole. Rumus untuk nilainiini adalah sebagai berikut :

Dimana :B adalah koefisien yang spesifik terhadap unsur semikonduktornyaEgadalah energibandgap(eV)T adalah suhu atau temperatur (K)k adalah konstanta Boltzman (86 X 10-6 eV/K)e notasi eksponensialNilai B dan E unsur dapat dilihat pada tabel dibawah ini,Konsentrasi instrinsik ni adalah parameter penting yang sering muncul dalam persamaan-persamaan arus-tegangan pada komponen semikonduktor.*elektron-Volt (eV) adalah satuan energi dimana sebuah elektron dipercepat melalui medan listrik sebesar 1 V, dan 1 eV setara 1.6e-19 Joule

SEMIKONDUKTOR EKSTRINSIK (TAK MURNI)

SEMIKONDUKTOR TIPE-n

Semikonduktor tipe-n dapat dibuat dengan menambahkan sejumlah kecil atom pengotor pentavalen (antimony, phosphorus atau arsenic) pada silikon murni. Atom-atom pengotor (dopan) ini mempunyai lima elektron valensi sehingga secara efektif memilikimuatan sebesar +5q. Saat sebuah atom pentavalen menempati posisi atom silicon dalam kisi kristal, hanya empat elektron valensi yang dapat membentuk ikatan kovalen lengkap, dan tersisa sebuah elektron yang tidak berpasangan (lihat Gambar diatas). Dengan adanya energi thermal yang kecil saja, sisa elektron ini akan menjadi electron bebas dan siap menjadi pembawa muatan dalam proses hantaran listrik. Material yang dihasilkan dari proses pengotoran ini disebut semikonduktor tipe-n karena menghasilkan pembawa muatan negatif dari kristal yang netral. Karena atom pengotor memberikan elektron, maka atom pengotor ini disebut sebagai atom donor. Secara skematik semikonduktor tipe-n digambarkan seperti terlihat pada Gambar diatas.

SEMIKONDUKTOR TIPE-p

Dengan cara yang sama seperti pada semikonduktor tipe-n, semikonduktor tipe-p dapat dibuat dengan menambahkan sejumlah kecif atom pengotor trivalen (aluminium, boron, galium atau indium) pada semikonduktor murni, misalnya silikon murni. Atom-atom pengotor (dopan) ini mempunyai tiga elektron valensi sehingga secara efektif hanya dapat membentuk tiga ikatan kovalen. Saat sebuah atom trivalen menempati posisi atom silikon dalam kisi kristal, terbentuk tigaikatan kovalen lengkap, dan tersisa sebuah muatan positif dari atom silikon yang tidak berpasangan (lihat Gambar dibawah) yang disebut lubang (hole). Material yang dihasilkan dari proses pengotoran ini disebut semikonduktor tipe-p karena menghasilkan pembawa muatan negatif pada kristal yang netral. Karena atom pengotor menerima elektron, maka atom pengotor ini disebut sebagai atom aseptor (acceptor). Secara skematik semikonduktor tipe-p digambarkan seperti terlihat pada Gambar dibawah ini.

KEGUNAANSEMIKONDUKTORBila dibanding dengan logam daya hantar listrik semikondutor lebih kecil. Aliran yang kecil menyebabkan aliran listrik pada semikonduktor mudah dikontrol.Dasar penggunaan semikonduktor adalah terbentuknya sambungan p-n (p-n juncktion) apabila semikonduktor tipe-p dan tipe-n digabungkan. Sambungan ini yang merupakan dasar terjadinya terjadinya revolusi industri akibat ditemukan transisistor oleh wiliam Shocklye, John Barden dan Walter Brattain di laboratorium Bell pada tahun 1948. Selain itu semikonduktor digunakan untuk membuat sel surya (solar cell) dan penyearah.Sel Surya (Solar Cell)Solar cell terdiri dari dua semikonduktor yaitu:1.Semikonduktor tipe-p. yang dibuat dari semikonduktor silikon yang dikotori dengan boron.2.Semikonduktor tipe-n, yang diperoleh dari semikonduktor silikon yang dikotori dengan arsen.Dua semikonduktor tersebut disambung seperti pada gambar berikut:

Sebelum kedua semikonduktor tersebut disambung, jumlah hole pada pita valensi semikonduktor tipe-p lebih banyak dibanding jumlah hole pada pita valensi semikonduktor tipe-n, sebaliknya jumlah elektron pada pita konduksi semikonduktor tipe-n lebih banyak dibanding jumlah elektron pada pita konduksi semikonduktor tipe-p. setelah keduanya disambungkan maka: Pada pita valensi akan terjadi aliran hole dari semikonduktor tipe-p ke semikonduktor tipe-n dan sebaliknya, serta aliran elektron dari semikonduktor tipe-n ke semikonduktor tipe-p dan sebaliknya sampai terjadi kesetimbangan. Pada pita konduksi akan terjadi aliran elektron dari semikonduktor tipe-n ke semikonduktor tipe-p dan sebaliknya sampai terjadi kesetimbangan.Pada keadaan setimbang jumlah hole yang bergerak dari pita valensi semikonduktor tipe-p ke semikonduktor tipe-n sama dengan jumlah hole yang bergerak ke arah yang berlawanan. Demikian juga halnya dengan jumlah elektron yang mengalir dari semikonduktor tipe-n ke semikonduktor tipe-p dan sebaliknya. Akibatnya dua proses tersebut maka pada semikonduktor tipe-n akan berkembang muatan positif dan pada semikonduktor tipe-p akan berkembang muatan negatif. Dengan kata lain antara kedua bagian tersebut timbul potensial listrik.Pada sel surya semikonduktor tipe-p dibuat lebih tipis dibanding semikonduktor tipe-n. Pada pengoperasian sel suria, bagian yang dikenakan sianr matahari adalah semikonduktor tipe-p.Pada waktu sel surya terkena sinar matahari maka elektron-elektron pada semikonduktor tipe-p mendapatkan tambahan energi termal. Elektron-elektron tersebut dapat melewati sambungan p-n (p-n junction) dan memasuki semikonduktor tipe-n. Apabila daya gerak elektron-elektron tersebut cukup besar maka mereka akan melewati kawat penghantar (menuju ke semikonduktor tipe-p kembali) sehingga arus listrik yang energinya daapat langsung dimanfaatkan atau disimpan dalam baterai. Jadi fungsi dari sel suria adalah merubah energi cahaya matahari menjadi energi listrik.Silikon yang digunakan pada sel surya selain sebagai kristal tunggal (single crystal), silikon dapat diperoleh dalam bentuk amorf. Silikon amor dapat diperoleh melalui deposisi uap silikon. Kemampuan silikon amorf dalam menyerap sinar matahri 40 kali lebih efisien dibanding kristal silikon. Oleh karena itu sel suria banyak digunakan semikonduktor dengan bahan dasar silikon amorf.Sel surya dengan bahan dasar amorf adalah lebih tahan lama dibanding sel suria dengan bahan dasar kristal tunggal. Disamping itu, silion amorf dapat dibuat pada temperatur rendah dan dapat di depositkan pada substrat yang harganya relatif murah. Sel suria dengan bahan dasar amor banyak digunakan sebagai sumber energi pada kalkulator.Harga silikon amor cenderung semakin murah. Oleh karena itu pemakian semikonduktor dengan bahan dasar silikon amor pada peralatan elektronik yang lain cenderung semakin meluas di massa yang akan datang.Penyearah (rectifer) atau DiodaPenyearah hanya membolehkan arus listrik dari sumber luar mengalir melaluinya pada satu arah. Sehingga dapat digunakan untuk mengubah arus bolak balik (alternating current = AC) menjadi arus searah (direc current = DC).Penyearah terdiri dari semikonduktor tipe-p dan semikonduktor tipe-n yang dihubungkan oleh sambungan p-n (p-n jucktion) seperti pada gambar:

Semikonduktor tipe-p yang disambungkan dengan semikonduktor tipe-n tersebut membentuk suatu diode. Semikonduktor tipe-p dapat dianggap kelebihan hole sedangkan semikonduktor tipe-n dapat dianggap kelebihan elektron. Simbol umum dioda adalah seperti yang tertera pada gambar:

Apabila pada semikonduktor tipe-p diberi potensial positif (kutub positif dari sumber) sedangkan pada semikonduktor tipe-n diberi potensial negatif, maka hole pada semikonduktor tipe-p akan bergerak menuju sambungan p-n dan elektron-elektron pada semikonduktor tipe-n akan bergerak menuju sambungan p-n seperti yang ditunjukan pada gambar:

Pada sambungan p-n hole dan elektron akan saling memusnahkan (saling meniadakan/ saling menetralkan). Aliran hole dan elektron ini akan terus berlangsung selama potensial tetap dihubungkan. Aliran inilah yang menyebabkan arus listrik dapat mengalir atau menyebabkan terbentuknya arus listrik.Apabila semikonduktor tipe-p dihubungkan dengan potensial negatif sedangkan pada semikonduktor tipe-n diberi potensial positif, maka hole pada semikonduktor tipe-p akan bergerak menjauhi sambungan p-n dan elektron pada pada semikonduktor tipe-n akan bergerak menjauhi sambungan p-n seperti yang ditunjukan pada gambar birikut. Karena tidak hole dan elektron elektron yang saling meniadakan maka tidak ada arus listrik yang menalir atau tidak terjadi arus listrik:

Berikut adalah beberapa jenis dioda1.Dioda biasa. Di buat dari silikon yang telah diberi pengotor dan dan germanium. Prinsip kerjanya seperti pada penjelasan di atas.2.Dioda cahaya. Dioda cahaya merupakan dioda yang pada sambungan p-n (p-n jucktion) dapat memancarkan cahaya. Misalnya LED.3.Dioda foto. Dioda foto merupakan jenis dioda yang berfunsi mendeteksi cahaya kemudian mengubahnya menjadi energi listrik. Jenis cahaya yang dapat di deteksi yakni infra merah, cahaya tampak, ultra ungu sampai sinar-x.4.Dioda laser. Dioda laser disingkat juga LD atau ILD. Sambungan p-n dioda laser menyerupai sambungan p-n pada dioda cahaya.5.Dioda zener. Dioda zener prinsip kerjanya seperti dioda biasa tetapi arus listrik dapat mengalir ke arah yang berlawanan jika tegangan yang diberikan melampaui batas atau mencapai tegangan rusak semikonduktor.LEDLED (Light Emitting Diode atau Light Emitting Device) merupakan salah satu diode semikonduktor yang dirancang untuk menghasilkan sejumlah besar cahaya monokromatis yang tidak koheren dengan rentang panjang gelombang yang sempit ketika diberi tegangan maju. LED dan bagian-bagiannya disajikan pada Gambar:

Arus maju yaitu arus dimana potensial positif (kutub positif (anoda) sumber arus) disambungkan pada bagian positif dari LED dan potensial negatif (kutub negatif sumber arus) dishubungkan pada bagian negatif (katoda) dari LED (lihat gambar 1). Sedangkan cahaya monokromatis tidak koheren yaitu cahaya dengan rentang panjang gelombang artinya walaupun sebagai cahaya monokromatis tetapi masih memiliki rentang panjang gelombang (lihat tabel). Untuk membedakan anoda dan katoda dapat dilihat dari kaki atau tangkai LED, yang bertangkai panjang merupakan anoda (kutub negatif) sedangkan yang lebih pendek merupakan katoda (kutup positif).Pada awal penemuan LED hanya terdiri dari warna merah, kuning dan hijau. Sekarang LED yang tersedia berfariasi mulai dari yang bekerja pada rentang panjang gelombang sinar tampak, ultraviolet hingga inframerah. LED yang berfariasi ini dapat diperoleh dengan cara mengganti bahan semikonduktor pada chip LED atau dengan menggabungkan bahan semikonduktor dari warna merah, kuning dan hijau yang telah diperoleh sebelumnya. Karena warna yang dihasilkan sangat banyak, aplikasi LED kini sangat beragam misalnya menambah keindahan desain interion dan eksterion. Bahkan kini LED dengan cahaya merah dan LED dengan cahaya biru dimanfaatkan untuk membantu melangsungkan proses fotosintesis pada tanaman-tanaman yang ada dalam sebuah ruangan.Bila dibanding lampu pijar LED memiliki keunggulan bila dibanding lampu pijar diantaranya: Dengan arus yang rendah cahaya yang dihasilkan lebih banyak dibanding dibanding lampu pijar. Tidak mudah rusak sebab dirancang dalam bentuk padat, sedangkan lampu neon atau lampu pijar rapuh dan mudah rusak. Waktu pemakaian lebih lama karena tidak ada filamen yang terbakar. Dimana penambahan gas seperti CO2 atau pengaturan tekanan tidak diperlukan. Cahaya yang dihasilkan lebih terfokus ke satu arah sehingga dalam hal-hal tertentu hal ini sangat menguntungkan.LED selain sebagai sistem pencayaan dimanfaatkan pula sebagai sensor dan digunakan pula pada peralatan elektronik seperti remote control.Chip LED yang dibungkus menggunakan bohlam plastik pada umumnya mempunyai tegangan rusak yang relatif rendah. Bila diberikan tegangan beberapa volt ke arah terbalik akan menyebabkan sifat isolator searah LED jebol sehingga arus dapat mengalir ke arah sebaliknya.

Warna berbagai LED dengan panjang gelombang masing-masing LED serta penyusunnya seperti yang tertera pada tabel di halaman selanjutnya:WarnaPanjang Gelombang (nm)Bahan Semikonduktor Penyusun

IR> 760Gallium arsenida (GaAs)Aluminium gallium arsenida (AlGaAs)

Merah610 < < 760Aluminium gallium arsenida(AlGaAs)Gallium arsenida fosfida (GaAsP)Aluminium gallium indium fosfida (AlGaInP)Gallium(III) fosfida (GaP)

Jingga590 < < 610Gallium arsenida fosfida (GaAsP)Aluminium gallium indium fosfida (AlGaInP)Gallium(III) fosfida (GaP)

Kuning570 < < 590Gallium arsenida fosfida (GaAsP)Aluminium gallium indium fosfida (AlGaInP)Gallium(III) fosfida (GaP)

Hijau500 < < 570Indium gallium nitrida (InGaN) / gallium(III)nitridaGallium(III) fosfida (GaP)Aluminium gallium indium fosfida (AlGaInP)Aluminium gallium fosfida (AlGaP)

Biru450 < < 500Seng selenida (ZnSe)Indium gallium nitrida (InGaN)Silikon karbida (SiC) sebagai substratSilikon (Si) sebagai substrat dalam pengembangan

Violet400 < < 450Indium gallium nitrida (InGaN)

UnguBerbagai jenisLED dua warna (biru dan merah, biru dengan fosfor merah, atau putih dengan plastik ungu)

UV < 400berlian (235 nm)Boron nitride (215nm) [ 34 ] [ 35 ] Boron nitrida (215 nm)Aluminium nitride (AlN) (210nm) [ 36 ] Aluminium nitrida (AlN) (210 nm)Aluminium gallium nitride (AlGaN) Aluminium galium nitrida (AlGaN)Aluminium gallium indium nitride (AlGaInN) (down to 210nm) [ 37 ] Indium gallium aluminium nitrida (AlGaInN) (hingga 210 nm)

PutihSpektrum luasDioda UV/biru dengan fosfor kuning

Fotosel CdSFotosel CdS biasa disebut juga fotoresistor, fotokonduktif atau LDR (ligh dependent resistor) merupakan salah satu detektor cahaya yang sangat peka terhadap perubahan intensitas cahaya yang mengenai permukaannya. Fotosel CdS terbuat dari bahan semikonduktor cadmium sulfida yang ditempelkan di atas keramik dengan diameter dari 5-25 mm. Bagian--bagian fotosel detektor seperti yang tertera pada Gambar:

Prinsip kerja fotosel CdS sebagai detektor adalah perubahan nilai resistansi atau hambatan fotosel berbanding terbalik dengan intensitas cahaya yang mengenai permukaannya. Jika dihubungkan dengan multimeter atau avometer CdS menjadi konduktor yang buruk atau CdS memiliki resistansi besar pada saat cahaya gelap atau redup, dan sebaliknya CdS menjadi konduktor yang baik atau CdS memiliki resistansi kecil pada saat cahaya terang.

Daftar Pustakahttp://cnej.wordpress.com/2008/11/22/dasar-teori-semikonduktor-1/http://budditechnonika.blogspot.com/2010/01/teori-semikonduktor.htmlhttp://wanibesak.wordpress.com/2010/10/04/kegunaan-semikonduktor.html