LAPORAN PRAKTIKUM

Karakteristik V I Semi Konduktor

Nama : Rizky Esa Respati

NPM : 1306368873

Fakultas : Teknik

Departemen/Prodi : Teknik Mesin / Teknik Mesin

Kelompok : 06

Kode Praktikum : LR03

Minggu Percobaan : 5

Tanggal Praktikum : Jumat,28 Maret 2014

Unit Pelaksana Pendidikan Ilmu Pengetahuan Dasar

(UPP-IPD)

Universitas Indonesia

Depok

I.Tujuan Percobaan

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

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.

Gambar 1. Rangkaian tertutup semikoduktor

IV. Langkah Kerja

Eksperimen rLab ini dapat dilakukan melalui rlab LR03

padahttp://sitrampil.ui.ac.id/elaboratory

1. Melihat halaman web percobaan karakteristik VI semi konduktor

2. Memberikan beda potensial dengan memberi tegangan V1.

3. Mengaktifkan power supply/baterai dengan mengklik radio button di sebelahnya.

4. Mengukur beda potensial dan arus yang terukur pada hambatan!

5. Mengulangi langkah 3 hingga 5 untuk beda potensial V2 hingga V8

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

potensial tertentu ( misalkan V1) dengan interval 1 detik antara data ke satu dengan data

berikutnya.

Gambar 3.Skemaalatpercobaankarakteristik V I semikonduktor

VI. Data Percobaan

V1 I(mA) V2 I(mA) V3 I(mA) V4 I(mA)

0.44 4.24 0.91 8.47 1.35 12.71 1.84 17.6

0.44 4.24 0.91 8.47 1.35 12.71 1.84 17.6

0.44 4.24 0.91 8.47 1.35 12.71 1.84 17.92

0.44 4.24 0.91 8.47 1.35 12.71 1.83 17.92

0.44 4.24 0.91 8.47 1.35 12.71 1.83 17.92

V5 I(mA) V6 I(mA) V7 I(mA) V8 I(mA)

2.24 22.16 2.82 28.67 3.11 34.86 3.53 41.71

2.23 22.48 2.82 29 3.1 34.54 3.53 42.03

2.23 22.48 2.81 29.98 3.1 34.54 3.52 42.68

2.23 22.81 2.8 29.98 3.1 34.86 3.51 43.34

2.23 22.48 2.8 30.3 3.09 35.19 3.5 43.99

VII. Pengolahan Data

a. Nilai rata-rata beda potensial dan arus untuk V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7, dan V8 1. Untuk V1

= 0.44 V

= A 2. Untuk V2

= V

= A 3. Untuk V3

= V

= 12.71 A

4. Untuk V4

= V

= 17.792 A

5. Untuk V5

= 2.232 V

= 22.482 A

6. Untuk V6

=

=

7. Untuk V7

= 3.1 V

= 34.798 A

8. Untuk V8

= 3.518 V

= 42.62 A

b. Grafik antara V dan I

No. X Y X^2 Y^2 XY

1 0.44 4.24 0.1936 17.9776 1.8656

2 0.91 8.47 0.8281 71.7409 7.7077

3 1.35 12.71 1.8225 161.5441 17.1585

4 1.836 17.792 3.370896 316.5553 32.66611

5 2.232 22.482 4.981824 505.4403 50.17982

6 2.81 29.586 7.8961 875.3314 83.13666

7 3.1 34.798 9.61 1210.901 107.8738

8 3.518 42.62 12.37632 1816.464 149.9372

JUMLAH 16.196 172.698 41.07934 4975.955 450.5254

= 12.17

= -3.051

Maka persamaan garis yang didapat adalah y = 12.17 x 3.051

Grafik antara V - I 45

40

35

30

25

20

15

10

5

0 0.44 0.91 1.35 1.836 2.232 2.81 3.1 3.518

VIII. Analisis

*Analisis Hukum Ohm, V = I R

Dalam hukum Ohm, hubungan V = I R dapat digunakan untuk menghitung nilai hambatan

dalam bahan semikonduktor selama suhu atau temperatur pada bahan semikonduktor

tersebut tertentu, sesuai dengan hasil percobaan dan pengolahan data diperoleh bahwa kuat

arus yang mengalir dalam suatu rangkaian tertutup sebanding dengan beda potensial yang

ditimbulkan oleh sumber listrik. Beda potensial tersebut juga telah dibuktikan tidak

mempengaruhi besarnya nilai hambatan suatu semikonduktor. Hambatan dari semikonduktor

yang ada memiliki nilai sesuai besaran hambat jenis yang dipengaruhi oleh suhu dan

dijelaskan melalui persamaan: dengan .0 adalah resistivitas bahan pada suhu acuan T0, a

adalah koefisien suhu rata-rata

resistivitas untuk kisaran suhu tertentu.

a. Analisis Percobaan

Percobaan karakteristik V I Semikonduktor dilakukan dengan mengalirkan tegangan

dengan besar yang berbeda-beda pada suatu kawat yang diberi semikonduktor. Untuk setiap

besar tegangan akan diperoleh data mengenai besarnya kuat arus yang mengalir pada kawat

dengan semikonduktor tersebut. Semakin besar tegangan yang diberikan, arus yang mengalir

pada kawat semakin besar. Besarnya arus listrik yang mengalir pada kawat tersebut

berbanding lurus dengan besar beda potensial yang diberikan seperti terlihat dalam grafik

pada bagian pengolahan data.

Nilai hambatan yang digunakan pada percobaan ini berarti bernilai relatif tetap. Hal

ini disebabkan karena dalam percobaan hampir tidak terjadi perubahan suhu. Nilai atau besar

hambatan dari suatu semikonduktor sangat dipengaruhi oleh suhu. Pada awal tegangan, suhu

semikonduktor masih merupakan suhu awal sebelum mulai memanas sehingga nilai

hambatannya agak lebih besar dari garis linier pada grafik. Semakin lama digunakan, suhu

semikonduktor memanas dan nilai hambatan semakin menurun. Karena dalam percobaan

suhunya dianggap relatif tetap, maka nilai hambatan dari semikonduktor tersebut juga tetap

dan menyebabkan besar arus yang terukur dalam percobaan sebanding dengan besar tegangan

yang diberikan.

b. Analisis Kuantitatif

Perhitungan yang dilakukan dalam percobaan ini adalah menghitung besar rata-rata

dari tiap tegangan yang dialirkan pada kawat dengan semikonduktor untuk suatu besar

tegangan yang sama. Misalnya rata-rata tegangan dari V1, rata-rata tegangan V2 dst. Hal ini

disebabkan karena voltmeter mencatat adanya perubahan tegangan yang sangat kecil ketika

pengukuran. Dihitung juga rata-rata kuat arus yang dicatat oleh amperemeter untuk tiap

besar tegangan yang sama. Rumus yang digunakan adalah

Vrata-rata=(Van+Vbn+Vcn+Vdn+Ven)/5

Demikian juga dilakukan hal yang sama untuk kuat arus yang terukur pada amperemeter.

Kemudian, dilakukan perhitungan dengan menggunakan metode least square untuk

mendapatkan nilai hambatan yang digunakan pada rangkaian. Dengan hubungan sebagai

berikut:

V = R I

y = b x + a

dengan, y = V, b = R, dan x = I

Dengan menggunakan metode least square diperoleh nilai b yang juga merupakan nilai

dari hambatan yang digunakan. Perhitungan kesalahan dilakukan sebagai berikut:

TK: dm/db x 100%

c. Analisis Kualitatif dan Grafik

Berdasarkan percobaan diatas, bahwa V sebanding dengan I, dan V tergantung pada R.

Dengan kata lain, semakin besar V, kuat arus semakin besar dan hambatan semakin kecil.

Pada grafik, terlihat grafik yang linear menunjukkan R hampir konstan dan setiap

kenaikan V disertai kenaikan kuat arus yang mengalir.

V ~ I , I ~ 1/R

Dalam hukum Ohm, hubungan V = I R dapat digunakan untuk menghitung nilai

hambatan dalam bahan semikonduktor selama suhu atau temperatur pada bahan

semikonduktor tersebut tertentu, sesuai dengan hasil percobaan dan pengolahan data

diperoleh bahwa kuat arus yang mengalir dalam suatu rangkaian tertutup sebanding dengan

beda potensial yang ditimbulkan oleh sumber listrik. Beda potensial tersebut juga telah

dibuktikan tidak mempengaruhi besarnya nilai hambatan suatu semikonduktor. Hambatan

dari semikonduktor yang ada memiliki nilai sesuai besaran hambat jenis yang dipengaruhi

oleh suhu dan dijelaskan melalui persamaan dengan .0 adalah resistivitas bahan pada suhu

acuan T0, a adalah koefisien suhu rata-rata

resistivitas untuk kisaran suhu tertentu. Dengan demikian, Hukum Ohm tetap berlaku pada

bahan semikonduktor, tetapi besar nilai hambatan jenisnya.

Grafik yang dilaporkan merupakan grafik hubungan antara tegangan dan kuat arus. Dari

bentuk grafik yang hampir berbentuk garis lurus dapat disimpulkan bahwa kuat arus

yang terukur merupakan hasil perkalian antara tegangan yang diberikan dengan suatu besaran

yang besarnya hampir tetap serta tidak dipengaruhi beda potensial atau tegangan tersebut.

Besaran tetap tersebut adalah nilai hambatan dari semikonduktor pada suhu yang relatif tetap.

Besar hambatan ini sebenarnya dipengaruhi oleh suhu. Semakin tinggi suhu, maka nilai

hambatan dari suatu semikonduktor akan mengecil.

Hal ini dapat dilihat pada grafik yang tidak linier sempurna karena terjadinya

sedikit perubahan suhu yang sangat kecil karena bahan dari semikonduktor tersebut

mulai memanas. Pada awal tegangan, suhu semikonduktor masih merupakan suhu awal

sebelum mulai memanas sehingga nilai hambatannya agak lebih besar dari garis linier.

Semakin lama digunakan, suhu semikonduktor memanas dan nilai hambatan semakin

menurun. Dalam percobaan suhu yang diberikan dianggap tetap, maka dapat dilihat

bahwa pertambahan kuat arus berbanding lurus dengan tegangan.

IX. Kesimpulan

Berdasarkan analisis diatas, dapat disimpulkan sebagai berikut

a. Besar hambatan dari suatu semikonduktor dipengaruhi oleh suhu.

b. Semakin besar suhu atau temperatur, maka elektron semakin mudah bergerak dan

memindahkan energi sehingga meningkatkan nilai konduktivitas semikonduktor dan

memperkecil nilai hambatannya.

c. Besar hambatan dari suatu semikonduktor tidak dipengaruhi oleh besar tegangan dari

sumber tegangan.

d. Hukum Ohm tetap berlaku pada bahan semikonduktor, tetapi besar nilai

hambatan jenisnya mengikuti persamaan:

e. Bahan semikonduktor mempunyai koefisien temperatur negatif sehingga

semakin tinggi temperatur makin rendah harga hambatan listriknya.

X. Daftar Pustaka

Giancoli, D.C.; Physics for Scientists & Engineers, Third Edition, Prentice Hall, NJ, 2000.

Halliday, Resnick, Walker; Fundamentals of Physics, 7th Edition, Extended Edition, John

Wiley & Sons, Inc., NJ, 2005.

P.A., Tipler. 2001. Fisika Untuk Sains dan Teknik.(Terjemahan Ed.3 Jilid. 2). Jakarta

Erlangga.