Nama : Tris saputra (137002008) Erga aprilian sandi (137002016)MK : Bahan-bahan elektrik

Konduktor

Konduktor adalah bahan yang dapat dengan mudah menghantarkan arus listrik sehingga konduktor seringdisebut juga penghantar listrik yang baik .Pada konduktor yang baik, Jumlah elektron-elektronnya bebasn yaitu elektron-elektron yang mempunyai energi cukup besar (terletak pada lintasan yang paling luar).Misalkan pada bahan tembaga,setiap atom tembaga menyumbangkan 1 atom bebas Tembaga sebagai zat yang memiliki nomor atom 29 mempunyai satu elektron bebas pada kulit terluarnya.Elektron ini bertugas untuk menghantarkan listrik ketika penghantar tersebut di beri teganganpenghantar dalam teknik elektronika adalah zat yg dapat mengahntarkan arus listrik,baik berupa zat padat,cair,atau gas.Karena sifatnya yang konduktif maka disebut konduktor.Konduktor yang baik adalah memiliki tahanan jenis kecil.Konduktor adalah bahan yang sangat baik kemampuannya dalam menghantarkan listrik,hampir seluruh logam" adalah konduktor .Contoh konduktor diantaranya adalah :

1. Emas2. Perak3. Tembaga4. Seng,besi d.l.l.

 bahan ini berturut memiliki tahannan jenis semakin membesar.Jadi sebagai penghantar emas sangat baik,tetapi sangat mahal harganya ,maka secara ekonomis tembaga,alumunium paling banyak di gunakan.

Bahan-bahan konduktor

Bahan-bahan yang bersifat konduktor ialah bahan yang mudah mengalirkan arus listrik jika di hubungkan dengan sumber tegangan .Misalnya: tembaga,besi,emas,d.l.l.dan bahan-bahan yang paling baik mengalirkan listrik adalah emas,karena pada bahan konduktor mempunyai banyak sekali elektron bebas ,dan yang paling banyak adalah emas/

Cara Kerja Konduktor  

Saat muatan lsitrik negatif di bawah awan sudah tercukupi maka muatan listrik positif di tanah akan segera tertarik.Muatan listrik kemudian segera merambat naik melalui konduktor,menuju ke ujung penangkal petir .Ketika muatan listrik negatif berada cukup dekat di atas atap ,daya tarik menarik antara kedua muatan semakin kuat,muatan positif di ujung penangkal petir tertarik ke arah muatan negatif .Pertemuan kedua muatan menghasilkan aliran listrik .Aliran listrik itu akan mengalir ke dalam tanah,melalui konduktor ,dengan demikian sambaran petir tidak mengenai bangunan .Tetapi sambaran petir dapat merambat ke elektronik di bangunan melalui kawat jaringan listrik dan bahayanya dapat merusak alat elektronik yang terhubung dengan jaringan listrik itu.selain itu dapat menyebabkan kebakaran atau ledakan.Untuk mencegah kerusakan akibat jaringan lsitrik tersambar,biasanya di dalam bangunan di pasangi alat yang di sebut penstabil arus listrik(surge arrestor).

“Sifat Kelistrikan Konduktor”

Seperti yang telah diketahui bahwa bahan konduktor adalah bahan yang dapat dengan mudah menghantarkan arus listrik atau disebut juga penghantar listrik yang baik. Bahan konduktor yamg baik adalah bahan yang mempunyai daya hantar listrik (Electrical Conductivity) yang besar dan tahanan listrik (Electrical Resistance) kecil. Pada konduktor yang baik, jumlah elektron-elektron bebas, yaitu elektron-elektron yang mempunyai energi cukup besar (terletak pada lintasan yang paling luar) adalah banyak dan dapat bergerak dengan bebas.Jika dimisalkan bahwa sejumlah elektron tambahan tiba-tiba muncul di bagian dalam konduktor, medan listrik yang dibangkitkan oleh elektron-elektron ini tidak diimbangi oleh medan dari muatan-muatan positif. Sehingga elektron-elektron tersebut bergerak saling menjauhi satu sama lain. Hal ini terus berlangsung hingga elektron-elektron tersebut mencapai permukaan konduktor. Pada permukaan, pergerakan elektron dari dalam menuju ke luar terhenti karena bahan yang ada di sekeliling konduktor adalah bahan isolator. Sehingga keadaan akhir yang tercipta adalah kerapatan muatan di bagian dalam konduktor adalah nol dan timbul kerapatan muatan di permukaan konduktor. Karena muatan tersebar merata di permukaan maka pada permukaan konduktor adalah permukaam ekipotensial yaitu permukaan yang memiliki potensial yang sama di setiap titiknya begitu pula pada bagian dalam potensialnya juga sama karena medan listrik di dalam bahan adalah nol.

Sedangkan di bagian dalam konduktor dengan anggapan bahwa terjadi kesetimbangan elektrostatis (kondisi elektorstatis menggariskan ketiadaan muatan listrik dan medan listrik di setiap titik di dalam sebuah benda konduktor) maka dengan kata lain medan listrik di dalam konduktor adalah nol. Karena jika medannya tidak nol, elektron-elektron bebas di dalam konduktor akan mengalami gaya listrik dan akan dipercepat karena gaya ini.Banyak contoh dari bahan konduktor diantaranya adalah emas, perak, tembaga, alumunium, seng, dan besi. Misalkan pada bahan tembaga, setiap atom tembaga menyumbangkan 1 elektron bebas. Tembaga sebagai zat yang memiliki nomor atom 29, mempunyai satu elektron bebas pada kulit terluarnya. Elektron ini bergerak ke permukaan karena adanya pengaruh dari electron lain sehingga rapat muatan di dalam bahan sama dengan nol.

isolator Isolator adalah suatu bahan yang sukar menghantar muatan listrik. Dalam bahan-bahan isolator, elektron-elektron pada setiap atom diikat dengan kuat sehingga pada keadaan normal elektron-elektron tidak bebas bergerak. Karena elektron-elektron tidak mudah berpindah, maka isolator sukar mengalirkan arus listrik. Akan tetapi, jika isolator diberi tegangan besar maka elektron dapat berpindah. Jadi pada tegangan tinggi isolator dapat berfungsi sebagai konduktor. Misalnya : gelas, kaca, karet, kayu, dll.

‘Sifat listrik isolator’

Bahan yang disebut sebagai bahan isolator adalah bahan dielektrik, ini disebabkan jumlah elektron yang terikat oleh gaya tarik inti sangat kuat. Elektro-elektronya sulit untuk bergerak atau bahkan tidak sangat sulit berpindah, walaupun telah terkena dorongan dari luar. Bahan isolator sering digunakan untuk bahan penyekat (dielektrik). Pentyekat listrik terutama dimaksudkan agar listrik tidak dapat mengalir jika pada bahan penyekat tersebut diberi tegangan listrik. Untuk dapat memenuhi persyaratan tersebut, diperlukan jenis bahan yang sesuai. Selain syarat tersebut juga diperlukan syarat yang lain yang dipertimbangkan untuk memenuhi pemakaianya, antara lain :

Sifat Kelistrikan

Bahan penyekat mempunyai tahanan listrik yang besar. Penyekat listrik ditujukan untuk mencegah terjadinya kebocoran arus listrik antara kedua penghantar yang berbeda potensial atau untuk mencegah loncatan listrik ketanah. Kebocoran arus listrik harus dibatasi sekecil-kecilnya (tidak melampui batas yang telah ditentukan oleh peraturan yang berlaku).

Sifat Mekanis

Mengingat luasnya pemakaiannya pemakaian bahan penyekat, maka dipertimbangkan kekuatan struktur bahannya. Dengandemikian, dapat dibatasi hal-hal penyebab kerusakan dikarenakan kesalahan pemakaiannya. Misal diperlukan bahan yang tahan tarikan, maka kita harus menggunakan bahan dari kain daripada kertas. Bahan kain lebih kuat terhadap tarikan daripada bahan kertas.

Sifat Termis

Panas yang ditimbulkan dari dalam oleh arus listrik atau oleh arus gaya magnet, berpengaruh terhadap kekuatan bahan penyekat. Demikian panas yang berasal dari luar (alam sekitar). Dalam hal ini, kalau panas yang ditimbulkan cukup tinggi, maka penyekat yang digunakan harus tepat. Adanya panas juga harus dipertimbangkan, agar tidak merusak bahan penyekat yang digunakan.

Sifat Kimia

Panas yang tinggi yang diterima oleh bahan penyekat dapat mengakibatkan perubahan susunan kimia bahan. Demikian jugapengaruh adanya kelembaban udara, basah yang ada di sekitar bahan penyekat. Jika kelembaban tidak dapat dihindari, haruslah dipilih bahan penyekat yang tahan terhadap air. Demikian juga adanya zat-zat lain dapat merusak struktur kimia bahan. Mengingat adanya bermacam-macam asal, sifat dan ciri bahan penyekat, maka untuk memudahkan kita dalam memilih untuk aplikasi dalam kelistrikan, kita akan membagi bahan penyekat berdasar kelompoknya. Pembagian kelompok bahan penyekat adalah sebagai berikut :

* Bahan tambang (batu pualam, asbes, mika, dan sebagainya)* Bahan berserat (benang, kain, kertas, prespon, kayu, dan sebagainya)* Gelas dan keramik* Plastik* Karet, bakelit, ebonit, dan sebagainya* Bahan yang dipadatkan.Penyekat bentuk cair yang penting dan banyak digunakan adalah minyak transformator dan macam-macam hasil minyak bumi. Sedang penyekat bentuk gas adalah nitrogen dan karbondioksida (CO2). Penggunaan bahan isolator selain sebagai bahan penyekat adalah sebagai bahan tahanan (resistor). Bahan tahanan yang umumnya dipakai merupakan paduan/ campuran logam-logam terdiri dari dua atau lebih unsur bahan campuran. Pemakaian bahan tahanan dalam kelistrikan, antara lain :

* Untuk pembuatan kotak tahanan standart dan shunt* Untuk tahanan dan rheostats* Untuk unsur pemanas, kompor listrik dan sebagainya.

Sesuai dengan penggunaanya bahan tahanan haruslah memiliki tahanan jenis yang tinggi, koefisien temperatur yang tinggi, dan memiliki daya elektro-motoris termo yang kecil. Pada penggunaan yang membutuhkan daya tahan panas tinggi, bahan tahanan harus dipilih yang memiliki titik cair yang tinggi, selain itu bahan tahanan. pada keadaan panas yang tinggi tidak mudak dioksidir sehingga menjadi berkarat.

Semikonduktor

Semikonduktor adalah suatu bahan yang pada kondisi tertentu akan bersifat sebagai isolator dan pada kondisi lain akan bersifat sebagai konduktor. Bahan – bahan semikonduktor akan bersifat isolator jika dalam temperatur yang rendah dan akan bersifat konduktor jika dalam temperatur tinggi. Dalam temperatur rendah seluruh lintasan elektron terisi penuh oleh elektron dan ketika dalam temperatur tinggi akan ada ikatan - ikatan yang pecah sehingga menyebabkan adanya elektron - elektron bebas. Misalnya: germaniun, silikon, dll.

PRINSIP KERJA SEMIKONDUKTOR

Teori Dasar

Untuk mengerti cara kerja semikonduktor, dimisalkan sebuah tabung atau gelas berisi air

murni. Jika sepasang konduktor dimasukan kedalamnya, dan diberikan tegangan searah (DC)

tepat dibawah tegangan elektrolisis, maka tidak akan ada arus yang mengalir karena air tidak

memiliki pembawa muatan, sehingga air murni dianggap sebagai isolator.

Jika ditambahkan sedikit garam dapur ke dalam air tersebut, maka konduksi arus akan mulai mengalir, karena sejumlah pembawa muatan bebas terbentuk. Dengan menaikan konsentrasi garam akan meningkatkan konduksi, namun tidak banyak. Garam dapur sendiri adalah bersifat isolator, karena pembawa muatanya tidak bebas.

Bahan silikon murni adalah termasuk sebuah isolator, namun jika sedikit pencemar ditambahkan, seperti Arsenik, dengan sebuah proses yang dinamakan doping, dalam jumlah yang cukup kecil sehingga tidak mengacaukan tata letak kristal silikon, arsenik akan memberikan elektron bebas dan hasilnya memungkinkan terjadinya konduksi arus listrik. Ini karena Arsenik memiliki 5 atom di orbit terluarnya, sedangkan Silikon hanya 4.

Konduksi terjadi karena pembawa muatan bebas telah ditambahkan. Dalam kasus ini, sebuah Silikon tipe-N (N untuk negatif, karena pembawa muatannya adalah elektron yang bermuatan negatif) telah terbentuk.

Selain dari itu, silikon dapat dicampur dengan Boron untuk membuat semikonduktor tipe-P. Karena Boron hanya memiliki 3 elektron di orbit terluarnya. Pembawa muatan yang baru, dinamakan "lubang" (hole, pembawa muatan positif), akan terbentuk di dalam tata letak kristal silikon.Dalam tabung hampa, pembawa muatan (elektron) akan dipancarkan oleh emisi thermionic dari sebuah katode yang dipanaskan oleh kawat filamen. Karena itu, tabung hampa tidak bisa membuat pembawa muatan positif (hole). 

Dapat dilihat bahwa pembawa muatan yang bermuatan sama akan saling tolak menolak, sehingga tanpa adanya gaya yang lain, pembawa-pembawa muatan ini akan terdistribusi secara merata di dalam materi semikonduktor.

Namun di dalam sebuah komponen seperti transistor bipolar dimana sebuah semikonduktor tipe-P dan sebuah semikonduktor tipe-N dibuat dalam satu keping silikon. Pembawa-pembawa muatan ini cenderung berpindah ke arah sambungan P-N tersebut, karena tertarik oleh muatan yang berlawanan dari seberangnya.

Kenaikan dari jumlah pencemar (doping level) akan meningkatkan konduktivitas dari materi semikonduktor, asalkan tata-letak kristal silikon tetap dipertahankan. Dalam sebuah transistor bipolar, daerah terminal emiter memiliki jumlah doping yang lebih besar dibandingkan dengan terminal basis. Rasio perbandingan antara doping emiter dan basis adalah 1, dari banyak faktor yang menentukan sifat penguatan arus dari transistor tersebut.

Jumlah doping yang diperlukan sebuah semikonduktor adalah sangat kecil, dalam ukuran 1 : 100.000.000, dan ini menjadi kunci dalam keberhasilan semikonduktor. Dalam sebuah metal, populasi pembawa muatan adalah sangat tinggi, yaitu satu pembawa muatan untuk setiap atom.

Dalam metal, untuk mengubah metal menjadi isolator, pembawa muatan harus disapu dengan memasang suatu beda tegangan. Dalam metal, tegangan ini sangat tinggi, jauh lebih tinggi dari yang mampu menghancurkannya. Namun, dalam sebuah semikonduktor hanya ada satu pembawa muatan dalam beberapa juta atom.

Jumlah tegangan yang diperlukan untuk menyapu pembawa muatan dalam sejumlah besar semikonduktor dapat dicapai dengan mudah. Dengan kata lain, listrik di dalam metal adalah tidak bisa dimampatkan, seperti fluida. Sedangkan dalam semikonduktor, listrik bersifat seperti gas yang bisa dimampatkan. Semikonduktor dengan doping dapat diubah menjadi isolator, sedangkan metal tidak bisa diubah.