FISIKA ZAT PADAT ISOLATOR, SEMIKONDUKTOR, DAN KONDUKTOR IDENTITAS PENYUSUN Nama : I Gede Dana Santika (1113021077) Jurusan : Pendidikan Fisika, FMIPA, UNDIKSHA PENDAHULUAN Isolator, semikonduktor, dan konduktor merupakan jenis material yang dikelompokkan berdasarkan sifat konduktivitasnya. Sifat konduktivitas yaitu ukuran dari kemampuan suatu bahan untuk menghantarkan arus listrik. Untuk menjelaskan konduktivitas bahan, sering digunakan konsep pita energi. Ada dua pita energi, yaitu pita valensi dan pita konduksi. Pita valensi adalah pita energi yang mungkin diisi oleh elektron dari zat padat hingga penuh. Setiap pita terdiri atas 2N elektron, dengan N adalah jumlah atom. Jika masih ada elektron yang tersisa, maka elektron ini akan mengisi pita konduksi. Pita konduksi adalah pita energi yang merupakan tempat lain yang akan diisi oleh elektron setelah pita valensi terisi penuh. Pada suhu 0 K, pita konduksi terisi sebagian untuk bahan konduktor. Sedangkan untuk pita isolator dan seminkonduktor tidak ada yang terisi. Semakin banyak elektron yang mengisi pita konduksi, maka konduktivitas bahan akan semakin tinggi. PERBEDAAN ISOLATOR, SEMIKONDUKTOR, DAN KONDUKTOR Perbedaan isolator, semikonduktor, dan konduktor terletak pada energi gap (Eg). Energi gap (Eg) menunjukkan selang energi antara pita konduksi minimum dan pita valensi maksimum. Gambar (a) di samping menunjukkan bahwa gap antara pita konduksi minimum dan pita valensi maksimum pada isolator sangat besar. Pada keadaan ini, pita konduksi isolator kosong, tidak terisi elektron, sehingga konduktivitasnya sangat rendah. Gambar (b) menunjukkan struktur pita energi semikonduktor. Lebar pita relative kecil, Eg = 1 eV. Pada saat suhu naik, elektron pada pita valensi dapat berpindah ke pita konduksi. Karena ada elektron pada pita konduksi, maka bahan ini bersifat sedikit konduktif, sehingga disebut semikonduktor. Gambar (c) menunjukkan struktur pita energi konduktor. Pita konduksi konduktor terisi sebagian oleh elektron. Jika ada medan listrik luar, maka elektron akan memperoleh tambahan energi untuk berpindah dari pita valensi ke pita konduksi, yang berakibat timbulnya arus listrik. Elektron yang berpindah ini disebut elektron bebas. Sedangkan daerah yang ditinggalkan oleh elektron ini disebut dengan hole.
Copyright @ I Gede Dana Santika | 2014
ISOLATOR Isolator merupakan material zat padat yang tidak mampu menghantarkan arus listrik. Isolator dapat berupa karet, kayu, kertas, dan biasanya adalah benda-benda selain golongan logam. Isolator contohnya dapat kita lihat pada setiap kabel yaitu berupa karet yang berguna untuk melapisi tembaga (logam) agar arus tetap mengalir pada tembaga. Dengan kata lain berguna untuk melindungi kita dari sengatan listrik, oleh karena itu isolator merupakan penghantar listrik yang paling buruk diantara konduktor dan semikonduktor. Isolator memiliki karakteristik lebih lunak daripada logam namun tidak berair, karena sebagus apapun suatu isolator jika terkena air maka arus listrik akan dapat mengalir. Isolator memiliki daya resistansi yang tinggi terhadap arus listrik. Karena sifatnya yang resistant/ menghambat aliran arus listrik maka benda-benda tersebut disebut isolator. Di dunia ini isolator yang paling baik adalah tanah karena sifatnya yang dapat menetralkan arus listrik dengan cara mengalirkan arus listrik ke tanah (ground) seperti pada penangkal petir yang telah dibuat untuk mengalirkan arus listrik dari ujung suatu bangunan dan menanamkan lempengan besi kedalam tanah yang bertujuan untuk menetralkan arus listrik yang luar biasa besarnya dari alam (petir) ke tanah. SEMIKONDUKTOR Semikonduktor merupakan material yang memiliki sifat isolator dan konduktor dengan perbandingan 1:1, sehingga sifatnya ada di antara isolator dan konduktor. Bahan semikonduktor merupakan material yang memiliki sfiat penghantar arus listrik yang paling bagus dikarenakan tidak memiliki hambatan/ resistansi ataupun nilai resistansi mendekati nol. Sebuah semikonduktor akan bersifat sebagai isolator pada temperatur yang sangat rendah, akan tetapi pada temperatur ruang akan bersifat sebagai konduktor. Semikonduktor elemental terdiri atas unsur-unsur pada sistem periodik golongan IV A seperti silikon (Si), Germanium (Ge) dan Karbon (C). Karbon semikonduktor ditemukan dalam bentuk kristal intan. Semikonduktor intan memiliki konduktivitas panas yang tinggi sehingga dapat digunakan dengan efektif untuk mengurangi efek panas pada pembuatan semikonduktor laser. KONDUKTOR Konduktor merupakan material zat padat yang memiliki sifat penghantar arus listrik yang baik, tetapi masih memiliki resistansi (hambatan). 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 sangat baik, tetapi karena sangat mahal harganya, maka secara ekonomis tembaga dan alumunium yang paling banyak digunakan.
Copyright @ I Gede Dana Santika | 2014
