- Untuk memahami materi bahan semikonduktor dan tingkatan energi
- Menambah wawasan tentang bahan elektronika semikonduktor dan tingkatan energi
- Untuk memenuhi tugas elektronika
- Alat
- Termometer
Skala Kelvin (simbol: K) adalah skala suhu di mana nol absolut didefinisikan sebagai 0 K. Satuan untuk skala Kelvin adalah kelvin (lambang K), dan merupakan salah satu dari tujuh unit dasar SI.
- Penggaris
Penggaris atau mistar adalah sebuah alat pengukur dan alat bantu gambar untuk menggambar garis lurus. Terdapat berbagai macam penggaris, dari mulai yang lurus sampai yang berbentuk segitiga (biasanya segitiga siku-siku sama kaki dan segitiga siku-siku 30°–60°).
- Bahan
- Germanium
Germanium adalah unsur kimia dengan simbol Ge dan nomor atom 32. Germanium adalah metaloid berkilau, keras, berwarna abu-abu keputihan dalam golongan karbon, secara kimiawi bersifat sama dengan unsur segolongannya timah dan silikon.
- Silikon
Silikon adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang Si dan nomor atom 14. Senyawa yang dibentuk bersifat paramagnetik. Unsur kimia yang juga disebut sebagai zat pasir ini ditemukan oleh Jöns Jakob Berzelius.
Istilah konduktor diterapkan pada bahan apapun yang akan mendukung aliran muatan yang besar ketika sumber tegangan dengan besaran terbatas diterapkan di terminalnya.
Isolator adalah bahan yang menawarkan tingkat konduktivitas yang sangat rendah di bawah tekanan dari sumber tegangan yang diberikan.
Semi konduktor, oleh karena itu, adalah material yang memiliki tingkat konduktivitas di suatu tempat di antara ekstrem isolator dan konduktor.
Berbanding terbalik dengan konduktivitas material adalah ketahanannya terhadap aliran muatan, atau arus. Artinya, semakin tinggi konduktivitas, semakin rendah tingkat resistansinya. Dalam tabel, istilah relativitas (ρ, huruf Yunani rho) sering digunakan saat membandingkan tingkat resistansi bahan. Dalam satuan metrik, resistivitas suatu material diukur dalam Ω-cm atau Ω-m. Satuan Ω-cm diturunkan dari substitusi satuan untuk setiap besaran dari gambar 1.4 dalam persamaan berikut (diturunkan dari persamaan tahanan dasar R = ρl/A):
𝝆 = RA / l = (Ω)(cm2) / cm ⇒ Ω-cm (1.1)
Jika luas dari gambar 1.4 adalah 1 cm² dan panjang 1 cm, besarnya resistansi kubus pada gambar 1.4 sama dengan resistivitas material seperti ditunjukkan di bawah:
|R| = 𝝆 l / A = 𝝆 (1 cm) / (1 cm² ) = |𝝆| ohms
Ikatan atom, diperkuat dengan pemabagian elektron, disebut ikatan kovalen.
Meskipun ikatan kovalen menghasilkan ikatan yang lebih kuat anatara elektron va;ensi dan atom induknya, elektron valensi masih memungkinkan untuk menyerap energi kinetik yang cukup dari alam untuk memutus ikatan kovalen dan mengambil status "bebas". Istilah "bebas" mengungkapkan bahwa gerakan mereka cukup sensitif terhadap medan listrik yang diterapkan seperti yang ditetapkan oleh sumber tegangan atau perbedaan potensial. Penyebab alamiah ini antara lain efek seperti energi cahaya berupa foton dan energi panas dari medium sekitarnya. Pada suhu kamar sekitar 1,5 x 10¹º pembawa bebas dalam satu sentimeter kubik.
Bahan intrinsik adalah semikonduktor yang telah dimurnikan secara hati-hati mengurangi pengotor ke tingkat yang sangat rendah ━ pada dasarnya semurni yang dapat dibuat tersedia melalui teknologi modern.
Pembawa instrinsik adalah elektron bebas dalam material yang disebabkan oleh alam. pada suhu yang sama , bahan germanium instrinsik akan memiliki sekitar 2,5 x 10¹³ pembawa bebas persentimeter kubik. Rasio jumlah pembawa di germanium dengan silikon lebih besar dari 10³ dan akan menunjukkan bahwa germanium adalah konduktor yang buruk keadaan instrinsik. Pada tabel 1.1, resistivitas juga berbeda dengan rasio sekitar 1000:1, dengan silikon memiliki nilai yang lebih besar. Ini tentu saja menjadi masalah karena resistivitas dan konduktivitas berbanding terbalik.
Peningkatan suhu dari semikonduktor dapat menhasilkan peningkata substansial dalam jumlah elektron bebas dalam material.
Ketika suhu naik dari nol (0K), kenaikan angka dari valensi elektron semakin banyak elektron valensi yang menyerap energi panas yang cukup untuk memutus ikatan kovalen dan berkontribusi pada jumlah pembawa bebas seperti dijelaskan di atas. Peningkatan jumlah pembawa ini akan meningkatkan indeks konduktivitas dan menghasilkan tingkat resistensi yang lebih rendah.
Bahan semikonduktor seperti Ge dan Si yang menunjukkan penurunan resistansi dengan kenaikan suhu dikatakan memiliki koefisien suhu negatif.
Anda mungkin ingat bahwa resistansi sebagian besar konduktor akan meningkat seiring suhu. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa jumlah pembawa dalam sebuah konduktor tidak akan meningkat secara signifikan dengan temperatur, tetapi pola getarannya pada lokasi yang relatif tetap akan membuat elektron semakin sulit untuk melewatinya. Oleh karena itu, peningkatan suhu menghasilkan peningkatan level resistansi dan koefisien suhu positif.
1.4 Tingkatan Energi
Dalam struktur atom yang terisolasi terdapat tingkat energi diskrit (individu) yang terkait dengan setiap elektron yang mengorbit, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.8a. Setiap bahan, pada kenyataannya, memiliki tingkat energi yang diizinkan untuk elektron dalam struktur atomnya sendiri.
Semakin jauh elektron dari inti, semakin tinggi tingkat energinya, dan setiap elektron yang meninggalkan atom induknya memiliki tingkat energi yang lebih tinggi daripada elektron mana pun dalam struktur atom.
Di antara tingkat energi diskrit terdapat celah
di mana tidak ada elektron dalam struktur atom yang terisolasi dapat muncul.
Ketika atom suatu bahan dirapatkan untuk membentuk struktur kisi kristal,
terjadi interaksi antar atom yang akan menghasilkan elektron pada orbit
tertentu dari satu atom yang memiliki tingkat energi yang sedikit berbeda dari
elektron pada orbit yang sama pada suatu atom yang berdampingan. atom. Hasil
akhirnya adalah perluasan tingkat diskrit status energi yang mungkin untuk
elektron valensi ke pita seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.8b. Perhatikan
bahwa ada tingkat batas dan keadaan energi maksimum di mana setiap elektron
dalam kisi atom dapat menemukan dirinya sendiri, dan masih ada daerah terlarang
antara pita valensi dan tingkat ionisasi. Ingat bahwa ionisasi adalah mekanisme
dimana elektron dapat menyerap energi yang cukup untuk melepaskan diri dari
struktur atom dan memasuki pita konduksi. Perhatikan bahwa energi yang terkait
dengan setiap elektron diukur dalam elektron volt (eV). Satuan ukuran tepat,
karena
diturunkan dari persamaan yang menentukan untuk
voltase VW / Q. Muatan Q adalah muatan yang terkait dengan satu elektron.
Mengganti muatan elektron dan beda potensial 1 volt menjadi Persamaan. (1.2)
akan menghasilkan tingkat energi yang disebut sebagai volt satu elektron.
Karena energi juga diukur dalam joule dan muatan satu elektron 1,6 1019
coulomb,
Pada 0 K atau nol absolut (273,15 ° C), semua
elektron valensi bahan semikonduktor menemukan diri mereka terkunci di kulit
terluar atom dengan tingkat energi yang terkait. dengan pita valensi pada
Gambar 1.8b. Namun, pada suhu kamar (300 K, 25 ° C) sejumlah besar elektron
valensi telah memperoleh energi yang cukup untuk meninggalkan pita valensi,
melintasi celah energi yang ditentukan oleh Eg pada Gambar 1.8b dan memasuki
pita konduksi. Untuk silikon Eg adalah 1,1 eV, untuk germanium 0,67 eV, dan
untuk gallium arsenide 1,41 eV. Eg yang jelas lebih rendah untuk germanium
menyebabkan peningkatan jumlah pembawa dalam bahan itu dibandingkan dengan
silikon pada suhu kamar. Perhatikan untuk isolator bahwa celah energi biasanya
5 eV atau lebih, yang sangat membatasi jumlah elektron yang dapat memasuki pita
konduksi pada suhu kamar. Konduktor memiliki elektron dalam pita konduksi
bahkan pada 0 K. Jelas sekali, oleh karena itu, pada suhu kamar terdapat lebih
dari cukup pembawa bebas untuk menopang aliran muatan atau arus yang
deras.
- Tambahkan alat dan bahan yang dibutuhkan pada library
- Susun pada schematic capture
- Hubungkan tiap-tiap komponen seperti gambar dibawah
- Run pada proteus (arah panah menunjukkan arah arus)
- Foto
- Prinsip Kerja
Batterai disini sebagai suplai terhubung ke dioda dan dioda langsung terhubung ke resistor dan resistor terhubung langsung ke led dan led ke baterai sehingga membuat loop sehingga led menyala.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar