teori pengukuran

Makalah Teori Pengukuran

Tugas Metode Eksperimen Fisika

Nama            : Hesty Muhannah(A1C312007)

Desi Karnita

Suparyatun

Dosen Pengampu : Tugiyo A,S.Si,M.Si,Med

Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan

Fisika Reguler Universitas Jambi

I. PENDAHULUAN

Fisika merupakan ilmu pengetahuan yang mempunyai pengaruh besar terhadap perkembangan ilmu pengetahuan yang lainnya, misalnya teknologi elektronika, teknologi informasi, dan teknologi alat ukur. Hal ini disebabkan di dalam fisika mengandung prinsipprinsip dasar mengenai gejala-gejala alam yang ada di sekitar kita. Fenomena dan gejala-gejala alam tersebut meliputi besaran-besaran fisika di antaranya: gerak, cahaya, kalor, listrik, dan energi.

Penerapan besaran-besaran fisika dalam aktivitas kegiatan sehari-hari senantiasa berkaitan dengan pengamatan dan pengukuran. Sebagai contoh, informasi kecepatan gerak pesawat terbang bagi seorang pilot berguna untuk mengoperasikan pesawat yang dikendalikannya. Besarnya suhu badan kita merupakan informasi untuk mengetahui apakah badan kita sehat atau tidak. Sepatu dan pakaian yang kita gunakan mempunyai ukuran tertentu.

Pengukuran adalah tindakan yang bertujuan untuk menentukan kuantitas dimensi suatu besaran pada suatu sistem, dengan cara membandingkan dengan satu satuan dimensi  besaran tersebut.Pengukuran juga merupakan kegiatan membandingkan suatu besaran yang diukur dengan alat ukur yang digunakan sebagai satuan.

Sesuatu yang dapat diukur dan dapat dinyatakan dengan angka disebut besaran, sedangkan pembanding dalam suatu pengukuran disebut satuan. Satuan yang digunakan untuk melakukan pengukuran dengan hasil yang sama atau tetap untuk semua orang disebut satuan baku, sedangkan satuan yang digunakan untuk melakukan pengukuran dengan hasil yang tidak sama untuk orang yang berlainan disebut satuan tidak baku.

Kegiatan pengukuran tidak lepas dari kebutuhan kita sehari-hari. Penjual emas, penjual bensin ataupun tukang jahit, melakukan pengukuran pada setiap aktivitasnya. Apakah seorang ibu yang memasak nasi di dapur juga menggunakan pengukuran.

Mengukur adalah kegiatan membandingkan suatu besaran dengan satuan. Untuk melakukan pengukuran diperlukan alat ukur. Sebagai contoh untuk mengukur besaran panjang digunakan alat ukur mistar dan menggunakan satuan meter.

Penjual emas menggunakan neraca untuk mengukur massa emas. Penjual bensin menggunakan mesin khusus untuk mengukur volume minyak, sedangkan tukang kayu menggunakan mistar untuk mengukur panjang kayu.

Dalam fisika kegiatan mengukur memiliki peranan yang sangat penting. Semua besaran yang dikaji dalam fisika dapat diukur baik secara langsung maupun tidak langsung. Pengukuran dalam fisika bertujuan untuk memperoleh data empiris untuk mendukung suatu teori yang logis. Teori logis yang sesuai dengan data empiris inilah yang dimaksud dengan pengetahuan ilmiah.

II. PEMBAHASAN

A . Pengertian Pengukuran

Mengukur adalah membandingkan suatu besaran dengan besaran lain(sejenis) yang digunakan sebagai patokan. Dalam pengukuran, Anda mungkin menggunakan satu instrument (alat ukur) atau lebih untuk menentukan nilai dari suatu besaran fasis.

Pengukuran adalah tindakan yang bertujuan untuk menentukan kuantitas dimensi suatu besaran pada suatu sistem, dengan cara membandingkan dengan satu satuan dimensi besaran tersebut.

Dalam fisika maupun cabang ilmu lainnya, Pengukuran merupakan dasar utama guna mencari korelasi atau interpretasi dan juga untuk membandingkan hasil pengukuran dengan prediksi teorirtis.

Pengukuran merupakan kegiatan membandingkan suatu besaran yang diukur dengan alat ukur yang digunakan sebagai satuan.

Sesuatu yang dapat diukur dan dapat dinyatakan dengan angka disebut besaran, sedangkan pembanding dalam suatu pengukuran disebut satuan. Satuan yang digunakan untuk melakukan pengukuran dengan hasil yang sama atau tetap untuk semua orang disebut satuan baku, sedangkan satuan yang digunakan untuk melakukan pengukuran dengan hasil yang tidak sama untuk orang yang berlainan disebut satuan tidak baku.

Parameter Pengukuran

No.	Pengukuran	Besaran	Nilai	Satuan
1	Panjang meja 1 meter	Panjang	1	meter
2	Massa beras 1,5 kilogram	Massa	1,5	kilogram
3	Waktu tempuh dari rumah ke sekolah 10 menit	Waktu	10	menit
4	Panjang papan tulis 15 pensil	Panjang	15	pensil

Dari contoh di atas panjang, massa dan waktu disebut besaran, sedangkan untuk satuan meter, kilogram, dan menit disebut satuan baku. Untuk pensil disebut satuan tidak baku.

B . Tujuan Pengukuran

Dalam fisika maupun cabang ilmu lainnya, Pengukuran merupakan dasar utama guna mencari korelasi atau interpretasi dan juga untuk membandingkan hasil pengukuran dengan prediksi teorirtis.

 Pengukuran yang dilakukan dengan benar akan memberikan manfaat antara lain sebagai berikut :

1. Membuat gambaran melalui karakteristik dari suatu object yang kita teliti.

2. Dalam industri dapat digunakan sebagai alat komunikasi dari mulai riset, operator, pengujian sampai dengan jaminan mutu terhadap produk yang dihasilkan.

3. Dapat digunakan sebagai dasar melakukan prediksi terhadap sesuatu yang akan terjadi.

4. Sebagai pengendalian serta jaminan mutu.

Dalam fisika kegiatan mengukur memiliki peranan yang sangat penting. Semua besaran yang dikaji dalam fisika dapat diukur baik secara langsung maupun tidak langsung. Pengukuran dalam fisika bertujuan untuk memperoleh data empiris untuk mendukung suatu teori yang logis. Teori logis yang sesuai dengan data empiris inilah yang dimaksud dengan pengetahuan ilmiah

C . Teori Pengukuran

Pengukuran adalah suatu kegiatan yang ditujukan untuk mengidentifikasi besar kecilnya obyek atau gejala (Hadi, 1995). Pengukuran dapat dilakukan dengan dua cara; 1) menggunakan alat-alat yang standar, 2) menggunakan alat-alat yang tidak

standar.

Suryabrata (1984) mendefinisikan secara sederhana bahwa pengukuran terdiri

atas aturan-aturan untuk mengenakan bilangan-bilangan kepada sesuatu obyek untuk

mempresentasikan kuantitas atribut pada obyek tersebut. Hamalik (1989), menyatakan bahwa kualitas dan kuantitas hasil pengukuran itu banyak bergantung pada jenis dan mutu alat ukur yangdigunakan.

Menurut Umar (1991) pengukuran adalah suatu kegiatan untuk mendapatkan

informasi data secara kuantitatif. Hasil dari pengukuran dapat berupa informasi-informasi atau data yang dinyatakan dalam berntuk angka ataupun uraian yang sangat

berguna dalam pengambilan keputusan, oleh karena itu mutu informasi haruslah

akurat.

Menurut Campbell, orang yang pertama menangani masalah pengukuran, definisi pengukuran adalah: “The assignment of numerals to represent properties of material systems other than numbers yang berarti penentuan angka-angka yang menggambarkan  sifat-sifat  sistem material dan bilangan-bilangan didasarkan  pada hukum yang mengatur  tentang sifat-sifat”. Sedangkan menurut Stevens seorang ahli teori pengukuran ilmu sosial, pengukuran disebut sebagai: “assignment of numerals to objects or events according to rules yang berarti penentuan angka-angka yang ada kaitannya dengan objek-objek ataupun peristiwa-peristiwa sesuai dengan  peraturan”. Sepintas, definisi tersebut tampak sangat mirip, namun sesungguhnya yang pertama lebih tradisional dan sempit cakupannya. Pada definisi Campbells, perbedaan dibuat antara sifat sistem dan sistem itu sendiri. “Sistem” merupakan objek atau peristiwa seperti yang disebutkan Stevens: rumah, meja, orang, asset dan jarak tempuh. Aspek spesifik atau karakteristik dari sistem seperti: berat, panjang, lebar, atau warna. Kita selalu mengukur sifat dan bukan sistem itu sendiri. Dalam hal ini, definisi Campbells lebih tepat dari Stevens. Perhatikan bahwa dalam definisi Campbells tugas yang harus dilakukan sesuai dengan “hukum” yang mengatur sifat yang diberikan, sedangkan Stevens hanya memerlukan “aturan” terhadap setiap seperangkat aturan. Artinya, Campbells melihat pengukuran sebagai suatu sistem sedangkan Stevens melihatnya sebagai objek atau peristiwa.

   Sterling sendiri tidak sependapat dengan keluasan definisi Stevens, dia berpendapat bahwa, “Dibutuhkan pembatasan pada jenis aturan yang dapat digunakan”. Jika tidak, setiap penempatan angka dapat disebut pengukuran, tentu saja bertentangan dengan pemahaman yang kita miliki dari istilah tersebut.

            Pengukuran melibatkan hubungan sistem bilangan formal untuk beberapa sifat dari objek atau kejadian dengan rata-rata aturan semantik. Aturan-aturan ini terdiri dari operasi yang dirancang untuk membuat sambungan (definisi operasional). Pengukuran ini dimungkinkan karena hubungan satu ke satu (isomorfisma) antara karakteristik tertentu dari sistem angka, sebagaimana dinyatakan dalam model matematika dan hubungan antara objek-objek atau peristiwa yang berkaitan dengan sifat yang diberikan. Ketika angka tersebut ditempatkan ke objek atau peristiwa, dalam model matematika mencerminkan hubungan antara objek-objek atau peristiwa, maka sifat dari objek atau peristiwa dikatakan diukur jika skala telah ditetapkan. Stevens menyatakan:

 Saat ini korespondensi antara model formal dan empiris sangat erat kaitannya, kita mampu menemukan suatu kebenaran dengan menguji model itu sendiri.

            Dalam pandangan ini, proses pengukuran serupa dengan pendekatan teori formulasi dan pengujian yang telah disebutkan sebelumnya. Sebuah pernyataan dinyatakan secara matematis, adalah maju. Aturan semantik (operasi) yang dirancang untuk menghubungkan simbol pernyataan ke objek atau peristiwa tertentu. Ketika kita melihat hubungan antara pernyataan secara matematika yang berkorelasi dengan hubungan dari objek atau kejadian, maka pengukuran atas objek atau kejadian tersebut telah terjadi.

Berdasarkan pendapat-pendapat diatas, dapat disimpulkan bahwa pengukuran

adalah suatu prosedur yang sistematis untuk memperoleh informasi data kuantitatif

baik data yang dinyatakan dalam bentuk angka maupun uraian yang akurat, relevan,

dan dapat dipercaya terhadap atribut yang diukur dengan alat ukur yang baik dan

prosedur pengukuran yang jelas dan benar.

D . Alat Ukur

Mengukur adalah membandingkan suatu besaran dengan besaran lain(sejenis) yang digunakan sebagai patokan. Dalam pengukuran, Anda mungkin menggunakan satu instrument (alat ukur) atau lebih untuk menentukan nilai dari suatu besaran fasis. Ketika Anda mengukur suatu besaran fasis dengan menggunakan instrument, tidaklah mungkin anda akan mendapatkan nilai mutlak benar, melainkan selalu terdapat ketidakpastian. Ketidakpastian ini disebabkan oleh adanya kesalahan dalam pengukuran. Kesalahan (error) adalah penyimpangan nilai yang diukur dari nilai benar. Kesalahan dapat digolongkan menjadi kesalahan umum, kesalahan sistematik, dan kesalahan acak.

Alat pengukur adalah alat yang digunakan untuk mengukur benda atau kejadian tersebut. Seluruh alat pengukur terkenaerror peralatan yang bervariasi. Bidang ilmu yang mempelajari cara-cara pengukuran dinamakan metrologi.

Fisikawan menggunakan banyak alat untuk melakukan pengukuran mereka. Ini dimulai dari alat yang sederhana seperti penggaris dan stopwatch sampai ke mikroskop elektron danpemercepat partikel. Instrumen virtual digunakan luas dalam pengembangan alat pengukur modern.

Dalam fisika dan teknik, pengukuran merupakan aktivitas yang membandingkan kuantitas fisik dari objek dan kejadian dunia-nyata. Alat pengukur adalah alat yang digunakan untuk mengukur benda atau kejadian tersebut. Seluruh alat pengukur terkena error peralatan yang bervariasi. Bidang ilmu yang mempelajari cara-cara pengukuran dinamakanmetrologi.

Fisikawan menggunakan banyak alat untuk melakukan pengukuran mereka. Ini dimulai dari alat yang sederhana seperti penggaris dan stopwatch sampai ke mikroskop elektron danpemercepat partikel. Instrumen virtual digunakan luas dalam pengembangan alat pengukur modern.

Fisika tidak bisadilepaskan dari proses pengukuran berbagai besaran fisika dan alat ukur yang digunakan dalam fisika sedikit berbeda dengan alat ukur yang digunakandalam kehidupan sehari-hari. Hal ini dikarenakan dalam fisikamembutuhkan tingkat ketelitian yang sangat tinggi.

Berikut adalah beberapa alat ukur yang digunakan dalam proses pengukuran besaran fisika.

1. Alat ukur panjang

Alat ukur panjang terdiri dari beberapa jenis seperti meteran lipat (pita), mistar, jangka sorong, dan mikrometer dan masing-masing mempunyai tingkatketelitian yang berbeda.

Mistar 

- Untuk mengukur benda yang panjangnya kurang dari 50 cm atau 100 cm.

- Tingkat ketelitiannya 0,5 mm ( ‘/s x 1 cm)

- Satuan yang tercantum dalam mistar adalah cm, mm, serta inchi.Untuk mendapatkan basil pengukuran yang tepat, maka sudut pengamatanharus tegak lotus dengan obyek dan mistar.

Meteran Pita

Digunakan untuk megukur suatu obyek yang tidak bisadilakukan dengan mistar, misalnya karena ukurannya terlalu panjang atau bentuknya tidak lurus. Mempunyai tingkat ketelitian sampai dengan 1 mm.

Mikrometer Sekrup

- Gunakan untuk mengetahui ukuran panjang yang sangat kecil

- Mempunyai tingkat ketelitian sampai dengan 0,01 mm

2. Alat Ukur Massa

Neraca Pasar, yaitu neraca yang biasa digunakan di pasar-pasar tradisional, bentuknya seperti pada gambar di samping. Cara pemakaian neraca ini yaitu dengan meletakkan benda yang akan ditimbang di bagian yang berbentuk mirip baskom, lalu di bagian sebelahnya yang datar diletakkan bandul neraca yang hampir seimbang dengan bobot benda, selanjutnya lengan neraca akan bergerak dan hasil pengukuran dapat diketahui.

Neraca Dua Lengan, yaitu neraca yang biasanya terdapat di laboratorium, bentuknya seperti pada gambar di diatas. Cara pemakaian neraca ini hampir sama dengan cara pemakaian neraca pasar, bedanya bandul neraca yang terdapat pada neraca pasar dapat digantikan dengan barang lain.

Neraca Tiga Lengan,yaitu neraca yang juga biasanya terdapat di laboratorium, bentuknya seperti pada gambar di samping. Cara pemakaian neraca ini yaitu dengan cara menggeser ketiga penunjuk ke sisi paling kiri (skalanya menjadi nol), kemudian letakkan benda yang akan diukur pada bagian kiri yang terdapat tempat untuk benda yang akan diukur, lalu geser ketiga penunjuk ke kanan hingga muncul keseimbangan, dan hasil pengukuran dapat diketahui.

D .Tekhnik Pengukuran

 Pengukuran adalah kegiatan membandingkan suatu besaran yang diukur dengan alat ukur yang digunakan sebagai satuan.

Contoh :

Mengukur panjang meja dengan pensil.

Panjang pensil digunakan sebagai satuan.

Hasil : panjang meja = 5 pensil.

Besaran adalah sesuatu yang dapat diukur dan dapat dinyatakan dengan angka.

Satuan adalah pembagi dalam suatu pengukuran.

Satuan baku adalah satuan yang digunakan untuk melakukan pengukuran dengan hasil yang sama atau tetap untuk semua pengukuran.

Satuan tidak baku adalah satuan yang digunakan untuk melakukan pengukuran dengan hasil tidak sama untuk orang yang berlainan.

a. MODEL

Pemodelan yang ditujukan untuk mengukur dimensi-dimensi yang membentuk sebuah faktor atau variabel tersebut disebut Measurement Model atau Model Pengukuran. Measurement model berkaitan dengan sebuah faktor. Karenanya, analisis yang dilakukan sebenarnya sama dengan analisis faktor, dalam konteks apakah indikator yang digunakan dapat mengkonfirmasi faktor. Model pengukuran digunakan untuk mengukur suatu variable yang yang tidak langsung dapat diketahui(pengukuran tidak langsung).

b. METODE

Metode pengukuran adalah cara yang digunakan untuk memperoleh data kuantitatif dari suatu variable. Metode dapat berupa penggunaan alat ukur untuk mengetahui besaran kuantitatif maupun dengan cara menggunakan suatu model pengukuran. Dalam suatu pengukuran dapat digunakan lebih dari satu metode untuk mengurangi nilai ketidak pastian hasil pengukuran. Untuk itu metode yang digunakan harus disesuaikan dengan tujuan dan variable yang akan diukur agar hasil yang didapatkan akurat. Berikut adalah contoh metode pengukuran menggunakan suatu instrument/ alat pengukuran:

- Pengukuran Panjang

Ada tiga alat ukur panjang yang umum digunakan, mistar, jangka sorong, dan mikrometer sekrup.

- Pengukuran massa dan waktu

Massa diukur dengan neraca. Neraca yang biasa dipakai di laboratorium adalah waktu secara prinsip dapat diukur oleh kejadian yang berulang secara teratur, misalnya detak jantung, getaran pegas, rotasi bumi, dan revolusi bumi. Selang waktu singkat seperti catatan waktu lomba lari dengan stopwatch. Stopwatch analog memiliki ketelitian 0,1 sekon dan stopwatch digital memiliki ketelitian 0,01 sekon.

-Pengukuran luas dan volume

Pengukuran luas termasuk pengukuran tidak langsung. Luas benda dapat diukur dengan menggunakan rumus.

II. PENUTUP

I. KESIMPULAN

·         Pengukuran merupakan kegiatan membandingkan suatu besaran yang diukur dengan alat ukur yang digunakan sebagai satuan.

·         Pengukuran adalah tindakan yang bertujuan untuk menentukan kuantitas dimensi suatu besaran pada suatu sistem, dengan cara membandingkan dengan satu satuan dimensi besaran tersebut.

·         Dalam fisika kegiatan mengukur memiliki peranan yang sangat penting. Semua besaran yang dikaji dalam fisika dapat diukur baik secara langsung maupun tidak langsung.

·         Pengukuran adalah suatu prosedur yang sistematis untuk memperoleh informasi data kuantitatif . baik data yang dinyatakan dalam bentuk angka maupun uraian yang akurat, relevan,dan dapat dipercaya terhadap atribut yang diukur dengan alat ukur yang baik dan prosedur pengukuran yang jelas dan benar.

·         Alat pengukur adalah alat yang digunakan untuk mengukur benda atau kejadian tersebut.

·         Kesalahan (error) adalah penyimpangan nilai yang diukur dari nilai benar. Kesalahan dapat digolongkan menjadi kesalahan umum, kesalahan sistematik, dan kesalahan acak.

·         Model pengukuran digunakan untuk mengukur suatu variable yang yang tidak langsung dapat diketahui(pengukuran tidak langsung).

·         Metode pengukuran adalah cara yang digunakan untuk memperoleh data kuantitatif dari suatu variable.

·         Metode dapat berupa penggunaan alat ukur untuk mengetahui besaran kuantitatif maupun dengan cara menggunakan suatu model pengukuran

DAFTAR PUSTAKA

·         http://www.rumus-fisika.com/2012/07/pengertian-pengukuran.html

·         http://temukanpengertian.blogspot.com/2013/09/pengertian-mengukur.html

·         http://bangkititahermawati.wordpress.com/ipa-2/pengukuran/

·         http://devannobali.wordpress.com/2012/03/24/macam-macam-alat-ukur-dalam-fisika-dan-fungsinya/

ppt sbm fisika metode Metode belajar aktif firing line ( Metode garis tembak)

laporan semikonduktor

LAPORAN VIRTUAL LAB

 SEMIKONDUKTOR

Tugas Metode Eksperimen Fisika

KELOMPOK 5

Nama            : Hesty Muhannah(A1C312007)

Dosen Pengampu :  Haerul Pathoni, S.Pd, MP.Fis

Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan

Fisika Reguler Universitas Jambi

I. PENDAHULUAN

A.LATAR BELAKANG

Ilmu pengetahuan dan teknologi yang semakin berkembang saat ini, telah banyak sekali memunculkan  penemuan – penemuan baru berupa alat dan barang untuk mempermudah kita dalam melakukan sesuatu, contohnya saja dalam kehidupan sehari-hari kita tidak terlepas dari peralatan  elaktronik yang kita gunakan untuk mempermudah kita dalam melakukan segala hal. Peralatan elektronika tersebut merupakan suatu rangkaian terdiri dari beberapa macam/jenis komponen-komponen elektronika yang memiliki fungsi dan karakteristrik masing-masing.

Bahan semipenghantar mempunyai sifat-sifat di antara bahan konduktor/penghantar dan isolator. Semipenghantar mempunyai sifat yang unik dalam menghantarkan atau mengalirkan arus listrik. Beberapa tipe semipenghantar pembawa arus listriknya bukan elektron-elektronnya melainkan hole (pembawa arus pada konduktor adalah elektron-elektron). Pada suhu yang tinggi semipenghantar membentuk pembawa (carrier) baru yang disebut pembawa minoritas (minority carrier).

          Silikon dan germanium adalah bahan yang biasanya dipakai sebagai bahan semi konduktor. Kedua bahan tersebut terdapat dalam kolom ke empat dari sistem periodik unsur-unsur kimia. Pada material ini, lapisan terluar elektron-elektron yang sering juga disebut lapisan valensi (menurut model atom Bohr), terdiri dari empat elektron yang memungkinkan suatu hablur atau kristal murni untuk membentuk ikatan-ikatan kovalen yang kuat.

Pada struktur atom silikon murni terdapat tiga lapisan yaitu lapisan dalam mempunyai dua elektron, lapisan tengah mempunyai delapan elektron, dan lapisan luar mempunyai empat elektron. Sedangkan pada struktur atom germanium murni, terdapat empat lapisan masing-masing mengandung dua, delapan, delapan belas, dan empat elektron.

Ikatan kovalen yang terjadi adalah sangat kuat sekali, sehingga akan diperlukan energi yang cukup besar untuk membebaskan sebuah elektron dari ikatannya. Dapat dikatakan bahwa pada temperatur kamar, bahan semi konduktor murni mempunyai tahanan listrik yang sangat tinggi, oleh karena itu merupakan bahan isolator. Tahanan jenis bahan semi konduktor akan  turun dengan naiknya temperatur.

Untuk mempersiapkan bahan semi konduktor murni, misalnya digunakan sebagai transistor atau penyearah (rectifier), perlu dilakukan rekayasa (engineering) sehingga  energi dari elektron-elektron pada lapisan valensi bertambah. Hal ini dapat dilakukan dengan suatu proses yang biasanya disebut doping, dimana bahan semi konduktor dicampur dengan bahan lain.

Agar lebih jelas lagi tentang semikonduktor maka dapat dilihat dari virtual lab semi konduktor berikut ini.

B.TUJUAN

Virtual lab atau simulasi ini bertujuan sebagai berikut :

1. Mengetahui pengertian  semikonduktor.

2. Mengetahui karakteristik semikonduktor.

3. Mengetahui Macam-macam bahan semi konduktor.

4. Mengetahui cara kerja bahan semi konduktor pada dioda

II.LANDASAN TEORI

Semi konduktor adalah bahan dasar untuk komponen aktif dalam alat elektronika, digunakan misalnya untuk membuat dioda, transistor, dan IC(integrated circuit). Yang disebut terakhir merupakan komponen aktif yang berisi banyak transistor dan resistor dalam sekeping kristal semikonduktor dengan ukuran di bawah 1 mm². Pada umumnya semikonduktor bersifat sebagai isolator pada suhu dekat 0^oC dan pada suhu kamar bersifat sebagai konduktor.Semikonduktor yang digunakan untuk membuat dioda dan transistor terdiri dari campuran bahan semikonduktor intrinsik dengan unsur kelompok V atau kelompok III. Semikonduktor yang dihasilkan disebut semikonduktor ekstrinsik.(Sutrisno,1986:71)

Macam-macam bahan semi konduktor

1. Semi konduktor  Intrinsik (bahan semi konduktor murni)

Jenis bahan semi konduktor intrinsik umumnya mempunyai valensi empat dan ikatan dalam kristalnya adalah ikatan kovalen, hal ini dapat dimengerti karena elektron valensi pada kulit terluar dipakai bersama-sama.

Pada bahan semi konduktor intrinsik, hantaran listrik yang terjadi disebabkan oleh mengalirnya elektron karena panas. Apabila temperatur naik, maka akan terjadi random thermissehingga akan ada elektron yang terbebas dari ikatan atomnya (elektron pada kulit terluarnya). Dengan terlepasnya elektron ini, maka terjadilah kekosongan elektron yang sering disebut “hole”. Hole ini mempunyai sifat seperti partikel-pertikel yang dapat menghantarkan arus listrik karena dapat berpindah-pindah, dan dianggap sebagai partikel yang bermuatan positif sebesar muatan elektron. Gerakan hole ini menyebabkan gerakan elektron yang terikat.

Sifat-sifat semi konduktor intrinsik:

         Jumlah elektron bebas sama dengan hole

         Hantaran arus disebabkan oleh elektron bebas dan hole

         Arah pergerakan hole sama dengan arah polaritas medan listrik E dan berlawanan arah dengan pergerakan elektron

         Umur rata-ratanya adalah antara 100-1000 detik atau lebih. Umur rata-rata dari sepasang elektron-hole (electron-hole pair) adalah jumlah waktu saat tertutupnya pasangan elektron-hole sampai bertemunya elektron bebas dengan hole. Adapun yang mengisi hole pada umumnya adalah elektron yang terikat dilapisan sebelah bawahnya.

2. Semi konduktor Ekstrinsik (semi konduktor tidak murni)

Jenis bahan semi konduktor ekstrinsik didapat dengan jalan mengadakan doping antara bahan semi konduktor intrinsik dengan bahan yang valensinya berada dibawah atau di atas bahan intrinsik tersebut. Atas dasar tersebut, dibedakan dua jenis semi konduktor ekstrinsik, yaitu :

   N-type semi konduktor

   P-type semi konduktor

N-type semi konduktor

Apabila atom semi konduktor intrinsik yang bervalensi empat didoping dengan atom lain yang valensinya lebih tinggi (misalnya valensi 5), maka molekul bahan campuran tersebut akan mengalami kelebihan satu elektron, selanjutnya elektron ini merupakan elektron bebas (lihat gambar -3 diatas).

Pendopingan dapat dilakukan melalui proses pemanasan, sehingga akan terjadi penyesuaian diri dari dua macam atom yang berbeda valensinya dalam membentuk suatu molekul/kristal. Atom yang menyebabkan terjadinya elektron bebas dalam satu susunan kristal atom disebut atom donor, dan jenis bahan macam ini dinamakan N-type semi konduktor.

Di dalam tubuh N-type semi konduktor dapat diperoleh dua pembawa muatan yaitu :

1.      Elektron sebagai majority carrier

2.      Hole sebagai minority carrier

Dengan adanya kelebihan elektron, maka akan memberikan level energi baru dimana elektron akan mudah ber-eksitasi ke pita valensi. Jadi pada N-type semi konduktor akan terjadi level energi baru yang disebut energy level donor (Ed), dimana pada level ini berisi penuh dengan elektron, sehingga apabila ada elektron berpindah ke pita valensi, maka elekatron ini akan meninggalkan muatan positif pada level donor. Akibatnya pada atom bervalensi 5 terkumpul muatan positif

P-type semi konduktor

Apabila atom semi konduktor intrinsik yang bervalensi 4, didoping dengan atom yang bervalensi 3, maka pada pencampuran ini akan terjadi kekurangan elektron atau akan terdapat lubang (hole). Seperti halnya pada N-type semi konduktor, maka doping ini dilakukan dengan pemanasan, sehingga setiap atom dapat menyesuaikan dirinya dengan baik dan akan membentuk kristal.

Dengan adanya hole (kekurangan elektron), maka hole ini akan menarik elektron dari atom yang berdekatan dan selanjutnya atom yang telah  kehilangan elektron tersebut akan menjadi lubang. Dengan demikian maka hole dapat berganti-ganti, seakan-akan merupakan muatan listrik positif yang sedang bergerak.

Atom yang menyebabkan timbulnya hole dalam susunan kristal disebut atom acceptor, dan jenis bahannya dinamakan P-type semi konduktor. Ada dua pembawa muatan pada P-type semi konduktor , yaitu:

1.      Hole sebagai majority carrier

2.      Elektron sebagai minority carrier

III. Bahan-bahan semi konduktor

Bahan-bahan semi konduktor yang sering digunakan adalah Germanium dan Silikon. Sifat-sifat bahan tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut :

  A. Germanium

Germanium merupakan salah satu bahan semi konduktor yang banyak dipakai. Germanium diperoleh sebagai serbuk berwarna kelabu melalui proses kimia, yaitu dengan mereduksi germanium oksida. Selain itu juga dapat diperoleh dari pemurnian Kadmium dan seng.

Germanium adalah bahan semi konduktor yang bervalensi 4 dan mempunyai susunan seperti karbon atau silikon. Spesifikasi germanium adalah sebagai berikut:

Daya hantar panas                                                   : 0,14 Cal/cm dt °C

Kapasitas panas                                                        : 0,08 Cal/gr °C

Koefisien muai panjang (0-100°C)     : 6 x       

Titik lebur                                                                    : 936°C

Permitivitas                                                                : 16 C²/_{N m}²

Tahanan jenis listrik pada 20°C                            : 0,47 Ω m

Pada temperatur yang rendah, bahan semi konduktor ini bersifat sebagai isolator, kemudian pada suhu yang cukup tinggi, bahan ini berubah sifatnya menjadi bahan penghantar yang baik. Germanium merupakan bahan yang sangat luas pemakaianya didalam pembuatan rectifier, transistor, dan peralatan semi konduktor yang lain.

Germanium yang dicampur dengan Arsen (As) disebut N-Germanium. N artinya negatif, karena pada temperatur kamar, germanium tipe N ini mempunyai banyak elektron bebas yang bermuatan negatif. Arsen yang memberikan elektron disebut donor. Germanium yang dicampur dengan Indium (In) yang mempunyai 3 elektron valensi disebut P-Germanium. P artinya positif, dan menunjukkan bahwa banyak sekali hole yang bermuatan positif yang ada dalam Germanium tipe P ini.

2. Silikon

Silikon (Si) tidak ditemukan dalam bentuk aslinya, akan tetapi ditemukan dalam bentuk silika yang direduksi dengan kokas dan kemudian dimurnikan dengan converter, menghasilkan SiO  atau SiHCl, atau dengan proses didestilasi berulang-ulang dan kemudian direduksi dengan hydrogen menghasilkan SiH.

Sifat-sifat silikon :

         Mempunyai mobilitas yang tinggi

         Konstanta dielektriknya kecil

         Konduktivitas termis yang besar

         Disipasi panas yang baik.

         Impurity ionization energy yang sangat kecil

Dari sifat-sifat silikon tersebut diatas, maka silikon banyak digunakan sebagai bahan semi konduktor, misalnya sebagai dioda rectifier, thyristor (SCR), dan lain-lain. Senyawa silikon, SiO (quartz), sering dipergunakan pada alat-alat optik dengan index bias 1,54.

.

 Dioda sebagai semikonduktor

Jika dua tipe bahan semi konduktor yaitu type-P dan type-N digabung menjadi satu, maka akan didapat sambungan P-N (p-n junction) yang dikenal sebagai dioda.  Pada pembuatannya memang material tipe P dan tipe N bukan disambung begitu saja, melainkan dari satu bahan semi konduktor diberi doping (impurity material) yang berbeda.

Jika diberi tegangan maju (forward bias), dimana tegangan sisi P lebih besar dari sisi N, elektron dengan mudah dapat mengalir dari sisi N dan mengisi kekosongan elektron (hole) di sisi P. Sebaliknya jika diberi tegangan balik (reverse bias), maka tidak ada elektron yang dapat mengalir dari sisi N mengisi hole di sisi P,  karena tegangan potensial di sisi N lebih tinggi. Hal itu menyebabkan dioda hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja, sehingga dipakai untuk aplikasi rangkaian penyearah (rectifier). (Anonim,2014)

III. PEMBAHASAN

          Pada virtual lab atau simulasi Phet kali ini menjelaskan tentang semikonduktor.Bentuk simulasi nya dapat dilihat sebagai berikut .

 

Semi konduktor adalah bahan dasar untuk komponen aktif dalam alat elektronika, digunakan misalnya untuk membuat dioda, transistor, dan IC(integrated circuit). Bahan semipenghantar mempunyai sifat-sifat di antara bahan konduktor/penghantar dan isolator. Semipenghantar mempunyai sifat yang unik dalam menghantarkan atau mengalirkan arus listrik. Beberapa tipe semipenghantar pembawa arus listriknya bukan elektron-elektronnya melainkan hole (pembawa arus pada konduktor adalah elektron-elektron). Pada suhu yang tinggi semipenghantar membentuk pembawa (carrier) baru yang disebut pembawa minoritas (minority carrier).

Pertama-tama kami mebuat simulasi sebagai berikut untuk membedakan yang mana dopan positif dan dopan negatif

. 

                        Dopan positif                                                  dopan negatif

Dopan positif dan dopan negatif yang tidak di gabungkan merupakan termasuk ke dalam semikonduktor intrinsik. Pada bahan semi konduktor intrinsik, hantaran listrik yang terjadi disebabkan oleh mengalirnya elektron karena panas. Apabila temperatur naik, maka akan terjadi random thermis sehingga akan ada elektron yang terbebas dari ikatan atomnya (elektron pada kulit terluarnya). Dengan terlepasnya elektron ini, maka terjadilah kekosongan elektron yang sering disebut “hole”. Hole ini mempunyai sifat seperti partikel-pertikel yang dapat menghantarkan arus listrik karena dapat berpindah-pindah, dan dianggap sebagai partikel yang bermuatan positif sebesar muatan elektron. Gerakan hole ini menyebabkan gerakan elektron yang terikat. Dapat dilihat pada gambar diatas terdapat hole yang trejadi karena pelepasan elektron. Dapat dilihat juga pada dopan positif tingkat energinya rendah dibanding dopan negatif.

Selanjutnya kami membuat simulasi tentang dioda semikonduktor sebagai berikut ;

        

            Gambar1                                                         gambar 2

Untuk gambar 1 terjadi tegangan maju (forward bias), dimana tegangan sisi P lebih besar dari sisi N, elektron dengan mudah dapat mengalir dari sisi N dan mengisi kekosongan elektron (hole) di sisi P. Sebaliknya pada gambar 2 terjadi tegangan balik (reverse bias), maka tidak ada elektron yang dapat mengalir dari sisi N mengisi hole di sisi P,  karena tegangan potensial di sisi N lebih tinggi. Hal itu menyebabkan dioda hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja, sehingga dipakai untuk aplikasi rangkaian penyearah (rectifier).

Pada simulasi ini tegangan sangat berpengaruh pada pergerakan elektron. Semakin jauh tegangan dari angka 0 baik itu negatif maupun positif, pergerakan elektron semakin kencang atau kecepatannya semakin bertambah. Pada percobaan kali ini saya mengamati pergerakan elektron dari tegangan sebesar -2,5 volt sampai dengan -4 volt.

           

III. KESIMPULAN

Setelah diamati simulasi tentang  “Semi Konduktor” ini maka dapat di tarik  kesimpulan sebagai  berikut :

·      Semi konduktor adalah bahan dasar semipenghantar mempunyai sifat-sifat di antara bahan konduktor/penghantar dan isolator. Semipenghantar mempunyai sifat yang unik dalam menghantarkan atau mengalirkan arus listrik.

·      Pada  temperatur kamar, bahan semi konduktor murni mempunyai tahanan listrik yang sangat tinggi, oleh karena itu merupakan bahan isolator. Tahanan jenis bahan semi konduktor akan  turun dengan naiknya temperatur.

·      Semi konduktor dibagi menjadi :

-          Semi konduktor intrinsik

-          Semi konduktor ekstrinsik , Tipe N dan Tipe P

·      Jika diberi tegangan maju (forward bias), dimana tegangan sisi P lebih besar dari sisi N, elektron dengan mudah dapat mengalir dari sisi N dan mengisi kekosongan elektron (hole) di sisi P. Sebaliknya jika diberi tegangan balik (reverse bias), maka tidak ada elektron yang dapat mengalir dari sisi N mengisi hole di sisi P,  karena tegangan potensial di sisi N lebih tinggi. Hal itu menyebabkan dioda hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja, sehingga dipakai untuk aplikasi rangkaian penyearah (rectifier).

DAFTAR PUSTAKA

·         http://alfredbudiono.blogspot.com/2010/12/dioda-semikonduktor.html

·         Sutrisno.1986. Elektronika Dasar. Bandung:ITB

LAMPIRAN

Bentuk elektron yang mengalir pada tegangan -2,5 volt

Bentuk elektron yang mengalir pada tegangan -4 volt

Pada simulasi ini tegangan sangat berpengaruh pada pergerakan elektron. Semakin jauh tegangan dari angka 0 baik itu negatif maupun positif, pergerakan elektron semakin kencang atau kecepatannya semakin bertambah. Pada percobaan kali ini saya mengamati pergerakan elektron dari tegangan sebesar -2,5 volt sampai dengan -4 volt.