1. Bahan Penghantar (Konduktor)
Penghantar dalam teknik elektronika adalah zat yang dapat menghantarkan arus
listrik, baik berupa zat padat, cair atau gas. Karena sifatnya yang konduktif
maka disebut konduktor. Konduktor yang baik adalah yang memiliki tahanan jenis
yang kecil. Pada umumnya logam bersifat konduktif. Emas, perak, tembaga,
alumunium, zink, besi berturut-turut memiliki tahanan jenis semakin besar. Jadi
sebagai penghantar emas adalah sangat baik, tetapi karena sangat mahal
harganya, maka secara ekonomis tembaga dan alumunium paling banyak digunakan.
Bahan Penghantar (konduktor) adalah bahan yang menghantarkan listrik dengan
mudah. Bahan ini mempunyai daya hantar listrik (Electrical Conductivity) yang
besar dan tahanan listrik (Electrical Resistance) kecil. Bahan penghantar listrik
berfungsi untuk mengalirkan arus listrik. Perhatikan fungsi kabel,
kumparan/lilitan pada alat listrik yang anda jumpai. Juga pada saluran
transmisi/distribusi. Dalam teknik listrik, bahan penghantar yang sering
dijumpai adalah tembaga dan alumunium.
2. Sifat bahan konduktor.
Yang termasuk bahan-bahan penghantar (konduktor) adalah bahan yang memiliki
banyak elektron bebas pada kulit terluar orbit. Elektron bebasini akan sangat
berpengaruh pada sifat bahan tersebut. Jika suatu bahan listrik memiliki banyak
elektron bebas pada orbit-orbit elektron, bahan ini memiliki sifat sebagai
penghantar listrik. Bahan penghantar memiliki sifat-sifat penting, yaitu : Daya
Hantar Listrik Arus yang mengalir dalam suatu penghantar selalu mengalami
hambatan dari penghantar itu sendiri.
3. Jenis Bahan Konduktor
Bahan-bahan yang dipakai untuk konduktor harus memenuhi persyaratan-persyaratan
sebagai berikut:
1. Konduktifitasnya cukup baik.
2. Kekuatan mekanisnya (kekuatan tarik) cukup tinggi.
3. Koefisien muai panjangnya kecil.
4. Modulus kenyalnya (modulus elastisitas) cukup besar.
Bahan-bahan yang biasa digunakan sebagai konduktor, antara lain:
1. Logam biasa, seperti: tembaga, aluminium, besi, dan sebagainya.
2. Logam campuran (alloy), yaitu sebuah logam dari tembaga atau aluminium yang
diberi campuran dalam jumlah tertentu dari logam jenis lain, yang gunanya untuk
menaikkan kekuatan mekanisnya.
3. Logam paduan (composite), yaitu dua jenis logam atau lebih yang dipadukan
dengan cara kompresi, peleburan (smelting) atau pengelasan (welding).
4. Klasifikasi Konduktor
Ø Klasifikasi konduktor menurut bahannya:
1. Kawat logam biasa, contoh:
a. BBC (Bare Copper Conductor).
b. AAC (All Aluminum Alloy Conductor).
2. kawat logam campuran (Alloy), contoh:
a. AAAC (All Aluminum Alloy Conductor)
b. kawat logam paduan (composite), seperti: kawat baja berlapis tembaga (Copper
Clad Steel) dan kawat baja berlapis aluminium (Aluminum Clad Steel).
3. kawat lilit campuran, yaitu kawat yang lilitannya terdiri dari dua jenis
logam atau lebih,
contoh: ASCR (Aluminum Cable Steel Reinforced).
Klasifikasi konduktorØ
menurut konstruksinya:
1. kawat padat (solid wire) berpenampang bulat.
2. kawat berlilit (standart wire) terdiri 7 sampai dengan 61 kawat padat yang
dililit menjadi satu, biasanya berlapis dan konsentris.
3. kawat berongga (hollow conductor) adalah kawat berongga yang dibuat untuk
mendapatkan garis tengah luar yang besar.
KlasifikasiØ
konduktor menurut bentuk fisiknya:
1. konduktor telanjang.
2. konduktor berisolasi, yang merupakan konduktor telanjang dan pada bagian
luarnya diisolasi sesuai dengan peruntukan tegangan kerja, contoh:
a. Kabel twisted.
b. Kabel NYY
c. Kabel NYCY
d. Kabel NYFGBY
5. Karakteristik Konduktor
Ada 2 (dua) jenis karakteristik konduktor, yaitu:
1. karakteristik mekanik, yang menunjukkan keadaan fisik dari konduktor yang
menyatakan kekuatan tarik dari pada konduktor (dari SPLN 41-8:1981, untuk
konduktor 70 mm? berselubung AAAC-S pada suhu sekitar 30? C, maka kemampuan
maksimal dari konduktor untuk menghantar arus adalah 275 A).
2. karakteristik listrik, yang menunjukkan kemampuan dari konduktor terhadap
arus listrik yang melewatinya (dari SPLN 41-10 : 1991, untuk konduktor 70 mm2
berselubung AAAC-S pada suhu sekitar 30o C, maka kemampuan maksimum dari
konduktor untuk menghantar arus adalah 275 A).
Konduktivitas listrikØ
Sifat daya hantar listrik material dinyatakan dengan konduktivitas, yaitu
kebalikan dari resistivitas atau tahanan jenis penghantar, dimana tahanan jenis
penghantar tersebut didefinisikan sebagai:
R . A
? = ———-
l
dimana;
A : luas penampang (m2)
l : Panjang penghantar (m)
? : tahanan jenis penghantar (ohm.m)
R : tahanan penghantar (ohm)
? : konduktivitas
1
a = ——
?
Menyatakan kemudahan – kemudahan suatu material untuk meneruskan arus listrik.
Satuan konduktivitas adalah (ohm meter). Konduktivitas merupakan sifat listrik
yang diperlukan dalam berbagai pemakaian sebagai penghantar tenaga listrik dan
mempunyai rentang harga yang sangat luas. Logam atau material yang merupakan
penghantar listrik yang baik, memiliki konduktivitas listrik dengan orde 107
(ohm.meter) -1 dan sebaliknya material isolator memiliki konduktivitas yang
sangat rendah, yaitu antara 10-10 sampai dengan 10-20 (ohm.m)-1. Diantara kedua
sifat ekstrim tersebut, ada material semi konduktor yang konduktivitasnya
berkisar antara 10-6 sampai dengan 10-4 (ohm.m)-1. Berbeda pada kabel tegangan
rendah, pada kabel tegangan menengah untuk pemenuhan fungsi penghantar dan
pengaman terhadap penggunaan, ketiga jenis atau sifat konduktivitas tersebut diatas
digunakan semuanya.
——————————————————————————————
Logam Konduktivitas listrik ohm meter
Perak ( Ag ) ………………………. 6,8 x 107
Tembaga ( Cu ) ………………….. 6,0 x 107
Emas ( Au ) …………………….. .. 4,3 x 107
Alumunium ( Ac ) ………………. .. 3,8 x 107
Kuningan ( 70% Cu – 30% Zn )… 1,6 x 107
Besi ( Fe ) ………………………… 1,0 x 107
Baja karbon ( Ffe – C ) …………. 0,6 x 107
Baja tahan karat ( Ffe – Cr ) …… 0,2 x 107
Tabel 1. Konduktivitas Listrik Berbagai Logam dan Paduannya Pada Suhu Kamar.
KriteriaØ mutu penghantar
Konduktivitas logam penghantar sangat dipengaruhi oleh unsur – unsur pemadu,
impurity atau ketidaksempurnaan dalam kristal logam, yang ketiganya banyak
berperan dalam proses pembuatan pembuatan penghantar itu sendiri. Unsur – unsur
pemandu selain mempengaruhi konduktivitas listrik, akan mempengaruhi sifat –
sifat mekanika dan fisika lainnya. Logam murni memiliki konduktivitas listrik
yang lebih baik dari pada yang lebih rendah kemurniannya. Akan tetapi kekuatan
mekanis logam murni adalah rendah.
Penghantar tenaga listrik, selain mensyaratkan konduktivitas yang tinggi juga
membutuhkan sifat mekanis dan fisika tertentu yang disesuaikan dengan
penggunaan penghantar itu sendiri.
Selain masalah teknis, penggunaan logam sebagai penghantar ternyata juga sangat
ditentukan oleh nilai ekonomis logam tersebut dimasyarakat. Sehingga suatu
kompromi antara nilai teknis dan ekonomi logam yang akan digunakan mutlak
diperhatikan. Nilai kompromi termurahlah yang akan menentukan logam mana yang
akan digunakan. Pada saat ini, logam Tembaga dan Aluminium adalah logam yang
terpilih diantara jenis logam penghantar lainnya yang memenuhi nilai kompromi
teknis ekonomis termurah.
Dari jenis–jenis logam penghantar pada tabel 1. diatas, tembaga merupakan
penghantar yang paling lama digunakan dalam bidang kelistrikan. Pada tahun
1913, oleh International Electrochemical Comission (IEC) ditetapkan suatu
standar yang menunjukkan daya hantar kawat tembaga yang kemudian dikenal
sebagai International Annealed Copper Standard (IACS). Standar tersebut menyebutkan
bahwa untuk kawat tembaga yang telah dilunakkan dengan proses anil (annealing),
mempunyai panjang 1m dan luas penampang 1mm2, serta mempunyai tahanan listrik
(resistance) tidak lebih dari 0.017241 ohm pada suhu 20oC, dinyatakan mempunyai
konduktivitas listrik 100% IACS.
Akan tetapi dengan kemajuan teknologi proses pembuatan tembaga yang dicapai
dewasa ini, dimana tingkat kemurnian tembaga pada kawat penghantar jauh lebih
tinggi jika dibandingkan pada tahun 1913, maka konduktivitas listrik kawat
tembaga sekarang ini bisa mencapai diatas 100% IACS.
Untuk kawat Aluminium, konduktivitas listriknya biasa dibandingkan terhadap
standar kawat tembaga. Menurut standar ASTM B 609 untuk kawat aluminium dari
jenis EC grade atau seri AA 1350(*), konduktivitas listriknya berkisar antara
61.0 – 61.8% IACS, tergantung pada kondisi kekerasan atau temper. Sedangkan
untuk kawat penghantar dari paduan aluminium seri AA 6201, menurut standar ASTM
B 3988 persaratan konduktivitas listriknya tidak boleh kurang dari 52.5% IACS.
Kawat penghantar 6201 ini biasanya digunakan untuk bahan kabel dari jenis All
Aluminium Alloy Conductor (AAAC).
Disamping persyaratan sifat listrik seperti konduktivitas listrik diatas,
kriteria mutu lainnya yang juga harus dipenuhi meliputi seluruh atau sebagian
dari sifat – sifat atau kondisi berikut ini, yaitu:
a. komposisi kimia.
b. sifat tarik seperti kekuatan tarik (tensile strength) dan regangan tarik
(elongation).
c. sifat bending.
d. diameter dan variasi yang diijinkan.
e. kondisi permukaan kawat harus bebas dari cacat, dan lain-lain.
Pendahuluan
Semikonduktor merupakan alat yang banyak kegunaannya dalam bidang teknik
elektro, terutama dalam pembuatan chip. Untuk itu penting bagi orang yang
sedang mempelajari teknik terutama teknik elektro untuk mengetahui tentang
semikonduktor. Alat-alat yang terbuat dan semikonduktor diantaranya seperti
diode, transistor, dan masih banyak lagi.
Semikonduktor dapat terbuat dari Silikon dan Germanium tetapi masih banyak
bahan-bahan semikonduktor lainnya. Semikonduktor intrinsik hanya terbuat dari
Silikon atau Germanium murni. Sedangkan untuk semikonduktor ekstrinsik
unsur-unsur tadi diberi pengotoran dengan tujuan agar konduktivitasnya
bertambah. Pengotor-prngotor tersebut disisipkan pada atom unsur utama dengan
proses yang disebut dopping (pengotoran). Unsur-unsur yang ditambahkan tadi
memberi karakterisitik yang berbeda pada semikonduktor. Maka semikonduktor
terbagi lagi mejadi dua yaitu semikonduktor tipe-n yang diberi pengotor atom
yang bervalensi lima,dan semikonduktor- tipe-p yang diberipengotor atom yang
bervalensi tiga.
Silikon dan germanium mempunyai elektron valensi empat sehingga bila diberi
tambahan atom yang bervalensi lima maka semikonduktor menjadi kelebihan
elektron.
PEMBAHASAN
Struktur Bahan Semikonduktor Tipe-n
1.1 Unsur-unsur dan Ikatan pada Bahan Semikonduktor Tipe-n
Semikonduktor tipe-n termasuk semikonduktor ekstrinsik yaitu semikonduktor yang
diberi tambahan elektron bebas atau lubang-lubang yang berasal dan atom asing.
Pada umumnya semikonduktor, baik semikonduktor intrinsik (semikonduktor netral)
maupun semikonduktor ekstrinsik bahan
utamanya terbuat dan Silikon (Si) atau Germanium (Ge). Unsur-unsur yang ada
pada semi konduktor tipe-n yaitu
- unsur utama : Silikon (Si) atau Germanium (Ge)
- unsur tambahan /pengotor : Arsen (As), Phospor (P), atau Antimon (Sb).
Silikon dan Germanium merupakan unsur-unsur dan golongan IV A. Beberapa elemen
yang bersebelahan dengan group IV A (golongan IV A) seperti B (Boron) golongan
III A dan Te (Telurium) golongan VI A umunya digunakan sebagai pengotor pada
silikon atau germanium sehingga didapat semikonduktor ekstrinsik.Semikonduktor
tipe-n diberi tambahan elektron bebas sedangkan semikonduktor tipep diberi
tambahan lubang (muatan positif). Untuk semikonduktor tipe-n digunakan pengotor
dan golongan V A yang bervaklensi 5.
Golongan III A — VIII A termasuk unsur blok p disebut juga golongan karbon.
Unsur-unsur dan golongan IV A mempunyai elektron valensi 4. Tetapi Si dan Ge
memiliki periode yang berbeda dimana Si merupakan unsur yang termasuk periode
ketiga sedangkan Ge merupakan unsur yang termasuk periode keempat. Si dan Ge
termasuk unsur semilogam (metaloid) yaitu unsur peralihan dan logam ke nonlogam
sehingga mempunyai sifat sebagian logam dan sebagian nonlogam. Selain Si dan
Ge, unsur-unsur lain yang termasuk metaloid yaitu Boron (B) dan Arsen (As) yang
sering diigunakan sebagai pengotor dalam semikonduktor ekstrinsik.
Meskipun Silikon dan Germanium merupakan bahan semikonduktor yang sering digunakan
masih banyak lagi bahan-bahan lain yang juga merupakan unsur-unsur dan
semikonduktor.
Pengotor juga membentuk ikatan kovalen dengan unsur utama. Ikatan antar atom Si
maupun ikatan antar atom Ge dapat dilihat pada gambar dibawah mi
Keterangan : Q = atom Si atau Ge.
Ikatan antar atom diatas merupakan ikatan kovalen. Ikatan kovalen merupakan
ikatan antar atom yang kuat dan tidak mudah dipisahkan. Susunan atom tersebut
tersusun dalam suatu struktur kisi dapat dikatakan susunan atomnya membentuk
susunan kristal. Dan gambar 1 dapat dilihat elektron valensi (elektron bebas)
dan Si atau Ge berjumlah empat dan saling berikatan dengan atom Iainnya,
sehingga pada Si atau Ge murni tidak terdapat elektron bebas yang menyebabkan
tidak adanya konduksi yang dapat terjadi kecuali bila ikatannnya diputus dan
struktur kristalnya dirusak. Untuk menimbulkan konduksi tanpa merusak susunan
kristal maka perlu mengganti atom yang bervalensi empat dengan atom bervalensi
tiga atau lima. Proses mi dikenal dengan sebutan doping. Jadi dapat disimpulkan
bahwa Si dan Ge murni (semikonduktor intrinsik) memiliki konduktivitas yang
lebih rendah dibandingkan Si dan Ge yang sudah didoping.
Kesimpulan
Bahan Silikon dan Germanium termasuk yang sering digunakan sebagai bahan
semikonduktor, dan masih banyak bahan lainnya seperti Timah, dan Silikon.
Unsur-unsur yang merupakan semikonduktor masuk di dalam golongan V A kecuali
Timbal. Ikatan antar atomnya termasuk ikatan kovalen. Unsur - unsur tesebut
termasuk senyawa karbon. Silikon banyak terdapat di alam dalam bentuk pasir
kuarsa, dan tanah liat. Germanium terdapat dalam lapisan kerak bumi dan sangat
sedikit jumlahnya (0,001%).
Germanium memihiki daya hantar yang Iebih baik dari pada Silikon, sedangkan
silikon memihiki daya tahan panas yang baik, dan banyak terdapat di alam. Oleh
karena itu Silikon Iebih banyak digunakan. Silikon dan Germanium yang terdapat
di alam masih belum murni sehingga perlu dimurnikan dengan proses kimia, dan
dimurnikan lagi. Untuk Germanium dimurnikan dengan ekstrusi cairan. Sedangkan
Silikon harus menggunakan tungku/ oven vertikal, karena silikon pada suhu
tertentu akan bereaksi dengan perahu graphite. Tungku vertikal dapat digunakan
untuk memurnikan silikon ataupun germanium.
Semikonduktor terbagi menjadi semikonduktor yang hanya tersusun dari Silikon
atau Ge murni yang disebut semikonduktor intrinsik, dan semikonduktor yang
diberi pengotor disebut semikonduktor ekstrinsik. Pengotor tersebut disisipkan
ke dalam unsur utama (intrinsik) dengan cara yang disebut doping. Bila diberi
atom yang bervalensi tiga maka akan terbentuk semikondukto tipe-p, atom
pengotornya disebut atom akseptor. Sedangkan bila atom pengotornya bervalensi
lima maka akan terbentuk semikonduktor tipe n, atom pengotornya disebut atom
donor. Atom pengotor harus sama ukurannya dengan atom murni/ utama.
Pada semikonduktor intrinsik tidak terdapat elektron bebas sehingga bersifat
isolator, hanya karena pengaruh suhu resistivitasnya menurun, sehingga
konduktivitasnya semakin meningkat seiring perubahan suhu. Konduktivitas dan
semikonduktor bergantung dan mobilitas muatan, jumlah pembawa muatan,
temperatur. Semikonduktor intrinsik pada suhu nol absolut merupakan isolator.
Tidak demikian pada semikonduktor ekstrinsik. Pada suhu rendah (l/T) bersifat
intrinsik. Maksudnya pada suhu tinggi konduktivitasnya lebih handal dari pada
konduktivitas pada suhu rendah. Keadaan diantaranya peralihan merupakan keadaan
dimana semua elektron dan atom donor telah pindah ke pita konduksi (exhaustion
range) pada semikonduktor tipe-n atau semua lubang telah terisi penuh
(saturation range) pada semikonduktor tipe-p.
Semikonduktor tipe-n dan tipe-p memiliki kesamaan dalam hal perubahan
konduktivitasnya terhadap suhu. Untuk membedakannya dapat digunakan percobaan
dikenal dengan Hall effect. Untuk semikonduktor tipe-n voltage Hall bernilai
positif, sedangakan pada semikonduktor tipe-p voltage Hall bernilai negatif.
Besarnya voltage Hall bergantung dari Hall coefficient, arus, kuat medan dan
ketebalan bahan.
Semikonduktor banyak digunakan pada alat-alat yang menggubah energi listrik
menjadi listrik, mengubah arus AC menjadi DC, menggubah energi panas menjadi
listrik (solar cell), dan pada alat-alat pengukuran. Pada arus tegangan tinggi
bahan semikonduktor digunakan pada arester agar dapat mengalirka tegangan
berlebih akibat petir (tegangan sorja) ke tanah. Ada juga semikonduktor yang
peka terhadap perubahan suhu (thermistor), cahaya (photoelectric), tegangan
(varistor), listrik (transisitor), dan impurities (rectifier). Pengujian pada bahan
semikonduktor dapat dilakukan dengan pemberian tegangan yang besar, atau
pemanasan, atau gabungan keduanya.
lagunya judulnya apa gan..
BalasHapus@Dicky kxol - taylor swift-you belong with me
Hapus