Band Gap Superkonduktor

Energi Gap Superkonduktor Deri Lasmana 140310120043 Program Studi Fisika, FMIPA Universitas Padjadjaran Selasa, 5 Desember 2014 Agtri Henboral

Abstrak – Bahan Semikonduktor adalah bahan yang dapat bersifat sebagai konduktor atau isolator. Semikonduktor akan bersifat isolator pada suhu rendah dan akan bersifat konduktor pada suhu tinggi. Pada praktikum ini dilakukan beberapa percobaan dengan variasi suhu dan besar arus yang mengalir untuk mengetahui pengaruh suhu terhadap konduktivitas dan besarnya energi gap bahan semikonduktor. Hasil pengamatan yang dilakukan disajikan dalam bentuk table hubungan tegangan terhadap suhu, dan didapatkan bahwa tegangan yang dibutuhkan untuk mengalirkan arus konstan akan semakin kecil ketika suhunya naik. Ketika suhu semikonduktor semakin tinggi maka nilai konduktivitassnya semakin besar dan nilai energy gap akan semakin kecil. KSR yang didapat dari energy grafik sekitar 2% sedangkan KSR yang didapat dari percobaan adalah 90%.

Kata Kunci : Semikonduktor, suhu, konduktivitas, energi gap. I. PENDAHULUAN Setiap bahan mempunyai respon yang berbeda-beda ketika diberikan tegangan listrik, sifat ini tergantung dari besarnnya energy gap dari setiap bahan. Menurut respon terhadap tegangan listrik ini bahan digolongkan ke dalam 3 golongan yaitu isolator, semikonduktor, dan konduktor. Pada semikonduktor besarnya nilai energy gap dapat berubah II. TEORI DASAR Secara sederhana, material menurut sifat konduktivitasnya tersebut merupakan material-material yang dikenal dengan sebutan zat padat. Klasifikasi tersebut ditinjau dari bagaimana sebuah material dialiri oleh arus listrik.  Material Isolator. Material isolator merupakan material zat padat yang tidak mampu menghantarkan arus listrik.

terhadap suhu sehingga dapat bersifat konduktor atau isolator. Dari praktikum ini akan didapatkan hubungan antara energy gap terhadap variasi suhu dan juga menentukan konduktivitasnya pada bahan semikonduktor germanium.





Material Semikonduktor. Material yang merupakan material yang memiliki sifat isolator dan konduktor dengan perbandingan 1:1 sehingga sifatnya ada di antara isolator dan konduktor Material Konduktor. Material yang memiliki sifat penghantar arus listrik yang baik namun masih memiliki resistansi.

Struktur Pita Energi Isolator : pita terlarang yang besar ini memisahkan pita valensi yang terisi dengan pita konduksi yang kosong. Struktur Pita Energi Semikonduktor : lebar pita relatif kecil, EG = 1 eV. Pada saat suhu naik, elektron pada pita valensi mampu berpindah ke pita konduksi. Karena adanya elektron di pita konduksi akibatnya bahan itu menjadi sedikit konduktif. Struktur Pita Energi Konduktor : pita konduksi terisi sebagian, jika ada medan listrik luar elektron akan memperoleh tambahan energi sehingga berpindah yang berakibat timbul arus listrik.

III. PERCOBAAN Pada praktikum ini dilakukan beberapa percobaan untuk mengetahui pengaruh suhu terhadap energy gap dari germanium. Pada percobaan ini hall effect module, multimeter dan power supply dirangkai sesuai dengan rangkaian pada modul. Kemudian mengatur arus pada 4 mA setelan itu panaskan semikonduktor dengan menekan switch pemanas koil pada bagian belakang module. Mencatat nilai tegangan pada multimeter setiap

Pita Valensi : adalah pita energi yang mungkin diisi oleh elektron dari zat padat hingga komplit. Pita Konduksi : adalah pita energi yang merupakan tempat lain yang akan diisi oleh elektron setelah Pita valensi komplit. Bahan semikonduktor dapat berubah sifat kelistrikannya apabila temperatunya berubah. Dalam keadaan murninya mempunyai sifat sebagai penyekat, sedangkan pada temperatur kamar ( 27 ° C) dapat berubah sifatnya menjadi bahan penghantar. Sifat-sifat kelistrikan konduktor maupun isolator tidak mudah berubah oleh pengaruh temperatur, cahaya atau medan magnet, tetapi pada semikonduktor sifat-sifat tersebut sangat sensitif. Untuk mencari nilai konduktivitas dari bahan pada percobaan yang dilakukan yaitu dengan menggunakan persamaan :

Untuk mencari nilai energy gap dari bahan pada percobaan yang dilakukan yaitu dengan menggunakan persamaan :

kenaikan temperatur sebesar 3°C yang ditunjukan module. Saat suhu mencapai 170°C pemanasan akan berhenti secara otomatis, mengamati dan mencatat kembali nilai pada multimeter saat pendinginan yang dibantu dengan menggunakan air blower untuk mempercepat pendinginan semikonduktor. Memvariasikan besarnya arus yaitu 5, 6, dan 7 mA dan melakukan hal yang sama seperti sebelumnya.

IV. DATA DAN ANALISIS Data hasil percobaan ditampilkan dalam grafik tegangan terhadap suhu berikut :

Data tersebut menunjukkan bahwa besarnya tegangan yang dibutuhkan untuk setiap suhu konstan adalah semakin kecil ketika suhunya naik. Untuk mencari nilai konduktivitas dari bahan pada percobaan yang dilakukan yaitu dengan menggunakan persamaan :

Untuk mencari nilai energy gap dari bahan pada percobaan yang dilakukan yaitu dengan menggunakan persamaan :

Nilai konduktivitas dan energy gap pada setiap variasi arus dirata-rata menjadi Arus 4 5 6 7

Konduktivitas rata 1.950364274 2.114427239 2.013639272 2.273979556

Eg rata 0.065213738 0.063981449 0.064468088 0.06147303

Grafik diatas menunjukkan bahwa besarnya nilai konduktivitas superkonduktor berbanding lurus dengan suhu atau berbanding terbalik dengan 1/T. Arus 4 5 6 7

at -3996.5 -3982.1 -3966.2 -3960.9

Eg graf 0.6889966 0.68651404 0.68894488 0.68285916

Eg literatur 0.67

KSR Eg graf KSR Eg percobaan 2.835313433 90.26660624 2.46478209 90.45052998 2.82759403 90.3778973 1.919277612 90.82492085

Dari percobaan ini didapatkan nilai konduktivitas dan energy gap semikonduktor germanium pada berbagai suhu. Nilai konduktivitas akan semakin besar ketika suhunya naik pada variasi arus

konstan. Nilai energy gap akan semakin kecil ketika suhunya naik karena nilai energy gap berbanding terbalik dengan konduktivitas benda. Dari grafik hubungan ln σ terhadap 1/T didapatkan nilai Energi gap grafik, selanjutnya membandingkan energy gap yang didapat dengan energy gap literature germanium, KSR untuk energy gap grafik sangat kecil sedangkan KSR untuk percobaan sangat besar.

V. KESIMPULAN Percobaan menggunakan modul hall effect dapat mengamati pengaruh suhu terhadap perubahan besarnya nilai band gap pada suatu konduktor. Bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah semikonduktor germanium yang merupakan seemikonduktor intrinsik, semikonduktor intrinsik mempunyai nilai

energy gap yang lebih kecil dibanding semikonduktor ekstrinsik. Nilai energy gap pada semikonduktor germaium berbanding terbalik terhadap suhu bahan tersebut sehingga konduktivitas bahan semakin tinggi ketika suhunya tinggi.

DAFTAR PUSTAKA Kusuma, Alifka Alan. ___. Pita konduksi dan Pita Valensi. (http://www.academia.edu/5527941/ Pita_konduksi_dan_valensi) . diakses tanggal 5 Desember 2014.

Rahma, Atika. ___. Semikonduktor. (http://www.academia.edu/5091092/ SEMIKONDUKTOR). Diakses tanggal 5 Desember 2014.