1

LAPORAN PRAKTIKUM R-LAB

KARAKTERISTIK VI SEMIKONDUKTOR

Nama : Raghda Novitaningrum

NPM : 1306370322

Fakultas : Teknik

Departemen : Teknik Mesin

Kode Praktikum : LR 03 KARAKTERISTIK VI SEMIKONDUKTOR

Tanggal Praktikum : Kamis, 6 Maret 2013

Minggu Percobaan : 2 (Dua)

Unit Pelaksanaan Ilmu Pengetahuan Dasar

(UPP-IPD)

Universitas Indonesia

2

KARAKTERISITIK VI SEMIKONDUKTOR

I. Tujuan Praktikum

Mempelajari hubungan antara beda potensial (V) dan arus listrik (I) pada suatu

semikonduktor

II. Peralatan

1. Bahan semikonduktor

2. Amperemeter

3. Voltmeter

4. Variable power supply

5. Camcorder

6. Unit PC

7. DAQ dan perangkat pengendali otomati

III. Landasan Teori

Bahan semikonduktor adalah bahan yang bersifat setengah konduktor

karena celah energi yang dibentuk oleh struktur bahan ini lebih kecil dari celah

energi bahan isolator tetapi lebih besar dari celah energi bahan konduktor,

sehingga memungkinkan elektron berpindah dari satu atom penyusun ke atom

penyusun lain dengan perlakuan tertentu terhadap bahan tersebut (pemberian

tegangan, perubahan suhu dan sebagainya). Oleh karena itu semikonduktor bisa

bersifat setengah menghantar.

Berikut karakteristik VI bahan semikonduktor 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

3

pada pembuatan semikonduktor laser. Semikonduktor gabungan (kompon) terdiri

atas senyawa yang dibentuk dari logam unsur periodik golongan IIB dan IIIA

(valensi 2 dan 3) dengan non logam pada golongan VA dan VIA (valensi 5 dan 6)

sehingga membentuk ikatan yang stabil (valensi 8). Semikonduktor gabungan III

dan V misalnya GaAs dan InP, sedangakan gabungan II dan VI misalnya CdTe

dan ZnS.

Tabel 1.1 Bahan Semi Konduktor

Tabel 1.2 Tabel Karakteristik Semi Konduktor

4

Berdasarkan mekanisme terbentuknya gejala semikonduktivitas,

semikonduktor terdiri atas:

Semikonduktor Intrinsik

Terbentuk dari semikonduktor murni yang memiliki ikatan kovalen

sempurna seperti Si, Ge, C dan sebagainya.

Semikonduktor Ekstrinsik

Terbentuk dari semikonduktor murni yang dikotori oleh atom

dopping sebagai penghasil elektron konduksi atau hole. Terdiri atas dua

tipe: Tipe N (Silikon + Phospor atau Arsenic) dan Tipe P (Silikon +

Boron, Galium atau Indium)

Sebuah bahan material bila dilewati oleh arus listrik akan

menimbulkan disipasi panas. Besarnya disipasi panas adalah I2R. Panas

yang dihasilkan oleh material ini akan mengakibatkan perubahan

hambatan material tersebut. Jika pada material semi konduktor ,

pertambahan kalor / panas akan mengurangi nilai hambatan material

tersebut. Peristiwa dispasi panas dan perubahan resistansi bahan semi

konduktor ini saling berkaitan.

Semikonduktor sangat berguna dalam bidang elektronik, karena

konduktansinya yang dapat diubah-ubah dengan menyuntikan materi lain

(biasa disebut Materi doping). Salah satu alasan utama kegunaan

semikonduktor dalam elektronik adala sifat aelktroniknya dapat diubah

banyak dalam sebuah cara terkontrol dengan menambah sejumlah kecil

ketidak murnian. Ketidakmurnia disepbut dopant.

5

Doping sejumlah besar ke semikonduktor dapat meningkatkan

konduktivitasnya dengan faktor lebih besar dari satu miliyar. Dalam sirkuit

terpadu modern, misalnya polycrystalline silicon didop-berat seringkali

digunakan sebagai pengganti logam. Alat semikonduktor atau

semiconductor devices adalah sejumlah komponen elketronik yang

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 (jutaan) dalam satu

keping silocon yang dinamakan sirkuit (IC)

IV. Prosedur Percobaan

1. Melakukan eksperimen R-Lab dengan membuka halama R-Lab

2. Mengaktifkan Webcam (mengklik icon video pada halaman web R-Lab)

3. Memerhatikan halaman web percobaan karakteristik VI semi konduktor

4. Memberikan beda potensial dengan member tegangan V 1

5. Mengaktifkan power supply/baterai dengan mengklik radio button di

sebelahnya

6. Mengukur beda potensial dan arus yang terukur pada hambatan

7. Mengulangi langkah 3 hingga 5 untuk beda potensial V 2 hingga V 8

Catatan: data yang diperoleh adalah 5 buah data terakhir jika rangkaian diberi

beda potensial tertentu (misalkan V 1) dengan interval 1 detik antara data ke satu

dengan data berikutnya.

V2

V (Volt) I (mA)

0.76 6.19

0.77 6.19

0.77 6.52

6

V. Hasil dan Evaluasi Percobaan

a. Pengolahan Data

Data yang diperoleh adalah sebagai berikut:

V1

V (Volt) I (mA)

0.00 0.00

0.00 0.00

0.00 0.00

0.00 0.00

0.00 0.00

V5

V (Volt) I (mA)

2.15 18.25

2.15 18.90

2.15 18.90

2.15 18.90

2.15 18.90

V7

V (Volt) I (mA)

3.08 28.67

3.07 29.33

3.08 29.33

3.07 29.33

3.06 29.98

Rata-rata beda potensial yang terukur tiap pengukuran adalah sebagai berikut:

Untuk V1

v1 = 0,0 + 0,0 +0,0+0,0+0,0

5= 0,0

Untuk V2

v2 = 0,76+0,77+0,77 +0,77+0,73

5= 0,76

0.77 6.19

0.73 5.87

V3

V (Volt) I (mA)

1.29 10.75

1.29 10.75

1.29 10.75

1.29 10.75

1.29 10.43

V4

V (Volt) I (mA)

1.83 15.31

1.83 15.31

1.83 15.64

1.83 15.64

1.83 15.64

V6

V (Volt) I (mA)

2.81 25.42

2.81 25.42

2.80 26.07

2.80 26.07

2.80 26.07

V8

V (Volt) I (mA)

3.60 35.52

3.59 36.17

3.59 36.17

3.58 36.82

3.57 37.47

7

Untuk V3

v3 = 1,29+1,29+1,29+1,29+1,29

5= 1,29

Untuk V4

v4 = 1,83+1,83+1,83 +1,83+1,83

5= 1, 83

Untuk V5

v5 = 2,15+2,15+2,15 +2,15+2,15

5= 2,15

Untuk V6

v6 = 2,81+2,81+2,80 +2,80+2,80

5= 2,80

Untuk V7

v7 = 3,08+3,07+ 3,08+3,07+3,06

5= 3,07

Untuk V8

v8 = 3,60+3,59+3,59+3,58+3,57

5= 3,58

Rata-rata dari Keseluruhan beda potensial adalah

= 0,0 + 0,76 + 1,29 + 1,83 + 2,15 + 2,80 + 3,07 + 3,58

8= 1,93

Rata-rata arus yang terukur tiap pengukuran adalah sebagai berikut

Untuk I1

I1 = 0,0 + 0,0 +0,0+0,0+0,0

5= 0,0

Untuk I2

I2 = 6,19+6,19+6,52 +6,19+5,87

5= 6,19 mA

Untuk I3

I3 = 10,75+10,75+10,75 +10,75+10,43

5= 10,68

Untuk I4

I4 = 15,31+15 ,31+15,64+15,64+15,64

5= 15,50

Untuk I5

I5 = 18,25+18,90+18,90+18,90+18,90

5= 18,77

Untuk I6

I6 = 25,42+25,42+26,07 +26,07+26,07

5= 25,81

Untuk I7

I7 = 28,67+29,33+29,33+29,33+29,98

5= 29,32

Untuk I8

I8 = 35,52+36,17+36,17 +36,82+37,47

5= 36,43

8

Rata-rata dari Keseluruhan Arus listrik adalah:

= 0,0 + 6,19 + 10,68 + 15,50 + 18,77 + 25,81 + 29,32 + 36,43

8= 17,83

Dari perhitungan diatas untuk mencari nilai hambatan yang didapat dari percobaan adalah

V = I x R

=

Dengan memasukkan nilai Vrata-rata dan Irata-rata maka didapat besar hambatannya adalah

sebagai berikut:

= 1,93

17,83 = 0,1082445317 = 0,11

Dibawah ini adalah grafik yang menunjukkan hubungan antara beda potensial rata-rata setiap

Vn dan In (untuk n = 1,2,3,4,5, ...)

Tabel Data Grafik

V (Tegangan) I (Arus)

V1 0 0

V2 0,76 6,19

V3 1,29 10,68

y = 10,036x - 1,581

0

5

10

15

20

25

30

35

40

1 2 3 4 5 6 7 8

Aru

s Li

stri

k (I

) mA

Tegangan (V)

Grafik V vs I

I (Arus)

Linear (I (Arus))

9

V4 1,83 15,5

V5 2,15 18,77

V6 2,8 25,81

V7 3,07 29,32

V8 3,58 36,43

Nilai kesalahan relatif pada percobaan ini:

V= I x R

y = bx a

10

b. Analisis

Percobaan

Percobaan karakteristik VI semikonduktor ini dilakukan dengan

menggunakan r- lab yaitu sebuah sistem yang dirancang secara khusus untuk

melakukan percobaan tanpa harus melakukannya di sebuah laboratorium.

Percobaan ini dilakukan secara online dengan menggunakan internet sehingga

bisa melakukan percobaan ini didalam ruang digital. Seluruh alat sudah

tersedia dan tersusun dengan rapih tanpa harus menyusunnya. Ketika

praktikan memulai percobaannya dengan menggunakan r- lab maka webcam

diaktifkan karena untuk melihat alat peraga yang digunakan. Data yang

dihasilkan dari percobaan r-lab ini tidak perlu dicatat karena telah disimpan

secara otomatis ketika selesai melakukan percobaan. Praktikan cukup

menyalin data tersebut dengan mengcopy nya. Ada beberapa kelebihan dan

kekurangan ketika melakukan percobaan dengan menggunakan r- lab ini.

11

Percobaan ini dilakukan untuk mengetahui hubungan antara arus listrik

dan tegangan pada semikonduktor. Dimana dalam perocobaan ini

menggunakan beberapa macam variasi untuk beda potensial atau ketegangan,

seperti pada saat V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7, dan V8 begitu juga nanti akan

didapat arus listrik setiap Vn untuk n= 1,2,3, ... .

Seluruh prosedur percobaan telah dilakukan dengan baik ketika

melakukan percobaan ini. Tetapi tetap ada kesalahan-kesalahan yang mungkin

saja terjadi ketika melakukan percobaan baik kesalahan yang dilakukan secara

sadar maupun tidak sadar. Sedikit sekali kemungkinan apabila kesalahan yang

terjadi diakibatkan oleh manusia/praktikan karena ketika melakukan [ercobaan

praktikan hanya tinggal mengklik saja, seluruh pekerjaan dilakukan secara

otomatis oleh sebuah sistem yang telah mengaturnya. Jadi sangat kecil sekali

apabila kesalahan-kesalahan yang terjadi diakibatkan oleh praktikan

Percobaan LR 03 karakteristik VI semikonduktor ini bertujuan untuk

Mempelajari hubungan antara beda potensial (V) dan arus listrik (I) pada suatu

semikonduktor. Sebenarnya dengan data yang diperoleh ketika melakukan

percobaan melalui r- lab ini terkadang menyulitkan untuk dapat langsung

diolah. Mungkin ini dikarenakan tidak adanya briefing bersama asiste

percobaan ketika selesai percobaan. Sedangkan percobaan r- lab tidak ada

asisten yang mendampingi, jadi kebingungan sering kali muncul ketika ingin

mengolah data karena tidak tahu bagaimana cara untuk mengolah data yang

tepat.

Percobaan dilakukan dalam jangka waktu yang cukup singkat dan data

hasil percobaan bisa langsung dilihat setelah melakukan percobaan. Ketika

seluruh percobaan sudah dilakukan dan seluruh data sudah diperoleh sesuai

dengan apa yang diinginkan maka alat-alat yang digunakan dalam melakukan

percobaan ini tidak perlu dibereskan hingga rapih tetapi cukup dengan

menutup lembaran kerja dengan mengklik logout maka secara otomatis akan

keluar dari halaman percobaan atau secara otomatis setiap 600 detik maka

akan tertutup secara sendirinya yang menandakan waktu percobaan telah

berakhir.

Hasil

12

Dari data pengamatan yang saya dapatkan, saya bisa memperoleh besar

hambatan semikonduktor dengan jalan memasukkan dat-data yang telah

didapatkan kedalam persamaan hukum Ohm. Hukum Ohm menyatakan bahwa

Kuat arus yang melalui penghantar sebanding dengan beda potensial pada

kedua ujung penghantar

V = I x R

=

= 1,93

17,83 = 0,1082445317 = 0,11

Pada semiklonduktor dapat digunakan rumus pada hukum Ohm karena

semikonduktor dapat bersifat sebagai isolator dan konduktor dan itu semua

bergantung pada suhu. Apabila sedang dalam kondisi sebagai konduktor maka

pada semikonduktor itu terdapat hambatan. Pengaruh temperatur pada

semikonduktor berpengaruh pada perhitungan konsentrasi dari elektron bebas

atau hole.

Dari grafik yang telah dibuat dapat dilihat hubungan antara beda

potensial dan arus. Grafik tersebut merupakan kurva linier. Semakin besar arus

yang diberikan maka beda potensialnya pun semakin besar. Hal ini

menyatakan bahwa arus berbanding lurus dengan beda potensial. Berdasarkan

grafik, kita dapat mengetahui nilai gradien dari kurva linier tersebut.

Disebutkan bahwa nilai gradien adalah 10,036. Nilai gradien disini

menunjukkan besar hambatan semikonduktornya yang kita cari.

Hasil yang didapat untuk percobaan ini memiliki kesalahan relatif yang

tidak begitu besar. Tetapi dengan adanya nilai kesalahan relatif menandakan

bahwa hasil yang diperoleh tidaklah valid hingga 100%, tetapi masih terdapat

beberapa kesalahan ketika melakukan percobaan ini.

Hal ini dapat terjadi, dimungkinkan karena adanya kesalahn dalam

pengolahan data mulai dari penyalinan data hingga perhitungannya, seperti

penggunaan rumus dan kalkulasi angka-angkanya.

13

Setiap hasil dalam percobaan ini cukup memuaskan tetapi tetap saja

ada kesalah relatif ketikan melakukan perhitungan. Dari percobaan ini tidak

ada kesalahan sistematik yang disebabkan oleh kesalahan membaca dan

kondisi dari alat yang digunakan karena percobaan ini dilakukan tanpa harus

menyentuh alat kerja dan juga tidak melibatkan pengukuran langsung saat

praktikumnya. Hasil yang diperoleh bisa langsung dilihat dalam table haisl

percobaan tanpa harus mengamati setiap detik percobaan ini. Jika melakukan

praktikum manual di dalam laboratorium maka kesalahan sistematik ini sering

dilakukan. Contohnya adalah ketika pengamat A dan C masing-maing

membaca terlalu kebawah dan keatas. Pembaca yang benar adalah apabila

pengamat membaca pada posisi mata sejajar dengan nilai yang ditunjukkan

oleh alat pengamatan.

Alasan mengapa melakukan percobaan dengan pengukuran berulang

adalah agar memperoleh variasi angka, yang diharapkan memberikan

informasi lebih banyak untuk nilai yang kita inginkan. Semakin banyka

pengkuruan yang dilakukan, maka nilai yang dihasilkan akan semakin kita

yakini kebenarannya atau ketepatannta. Untuk pengukuran yang dilakukan

secara berulang maka kesalahan dari hasil pengkuran tersebut diperoleh

dengan menganggap bahwa harga yang mendekati sebenarnya adalah harga

rata-rata yang dinamakan deviasi (penyimpangan). Dengan kata lain

pengukuran yang dilakukan secara berulang-ulang lebih baik jika

dibandingkan dengan pengyukuran yang dilakukan hanya satu kali saja.

Semakin banyka pengukuran yang diulang maka semakin mendekati nilai

ketelitiannya.

VI. KESIMPULAN

Dari percobaan yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa:

- Semikonduktor merupakan bahan yang bersifat isolator maupun konduktor

- Semikonduktor sangat berguna dalam bidang elektronik karena nilai

konduktansinya yang dapat diubah dengan menyuntikkan materi lain

- Untuk mencari besar hambatan pada semikonduktor dapat digunakan hukum

Ohm: :

14

=

- Hubungan antara beda potensial (V) dan Arus (I) adalah berbanding lurus.

Semakin besar beda potensial maka arus yang dihasilkan juga semakin besar.

- Semikonduktor dipengaruhi oleh suhu. Semakin tinggi suhu maka sifat

konduktor menjadi lebih kuat, sebaliknya jika suhu rendah maka isolator yang

menjadi lebih kuat.

VII. REFERENSI

http://sitrampil7.ui.ac.id/lr03

UPPIPDUI, Pedoman Praktikum Fisika Dasar, Lab. Fakultas MIPA UI, Depok, 2014

Halliday, Reisnick, Walker; Fundamnetals of Physics, 7th edition, Extended Edition,

John Wiley & Sons, Inc., NJ, 2005

http://www.slideshare.net/mansen3/dasar-semikonduktordioda