Eksperimen ini bertujuan untuk mempelajari hubungan antara beda potensial dan arus pada semikonduktor. Percobaan dilakukan dengan memberikan beda potensial berbeda dan mengukur arusnya. Data diolah untuk mendapatkan grafik hubungan V-I dan persamaan garisnya, yang menunjukkan hambatan rata-rata semikonduktor sebesar 113 ohm dengan kesalahan relatif 5%.

1. LAPORAN PRAKTIKUM
FISIKA DASAR 2
Nama / NPM : Mathias Bimo / 1306404462
Fakultas/Prog. Studi : Fakultas Teknik / Teknik Perkapalan
Group : 13
No dan Nama Percobaan : LR03 - Karakteristik V I Semikonduktor
Minggu Percobaan : Pekan 2
Tanggal Percobaan : 24 - 09 - 2014
LABORATORIUM FISIKA DASAR
( UPP IPD )
UNIVERSITAS INDONESIA

2. Tujuan
Memperlajari hubungan antara beda potensial (V) dan arus listrik (I)
pada suatu semikonduktor.
Alat
1. Bahan semikonduktor
2. Amperemeter
3. Voltmeter
4. Variable power supply
5.Camcorder
6. Unit PC
7. DAQ dan perangkat pengendali otomatis
Teori
Sebuah bahan material bila dilewati oleh arus listrik akan menimbulkan
disipasi panas. Besarnya disipasi panas adalah 푊 = I2R. Panas yang dihasilkan
oleh material ini akan mengakibatkan perubahan hambatan material tersebut.
Jika pada material semi konduktor, pertambahan kalor / panas akan
mengurangi nilai hambatan nilai hambatan material tersebut. Peristiwa dispasi
panas dan perubahan resistansi bahan semi konduktor ini saling berkaitan.
Gambar1 : Rangkaian tertutup semikonduktor

3. Teori Tambahan
Secara sederhana, material menurut sifat konduktivitasnya material-material
dikenal dengan sebutan zat padat memiliki klasifikasi yang ditinjau
dari bagaimana sebuah material dialiri oleh arus listrik sebagaimana berikut :
a) Material Isolator merupakan material isolator merupakan material zat
padat yang tidak mampu menghantarkan arus listrik. Pada gambar struktur
pita energi isolator, pita terlarang yang besar ini memisahkan pita valensi yang
terisi dengan pita konduksi yang kosong.
b) Material Semikonduktor merupakan material yang merupakan
material yang memiliki sifat isolator dan konduktor dengan perbandingan 1:1
sehingga sifatnya ada di antara isolator dan konduktor . Pada gambar 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.
c) Material Konduktor merupakan material yang memiliki sifat
penghantar arus listrik yang baik namun masih memiliki resistansi. Pada
gambar 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.
d) Material Superkonduktor. Merupakan material yang memiliki sfiat
penghantar arus listrik yang paling bagus dikarenakan tidak memiliki
hambatan/ resistansi ataupun nilai resistansi mendekati nol.
Pada praktikum ini akan dibahas lebih mendalam tentang semi
konduktor dimana semi konduktor adalah sebuah bahan dengan konduktivitas
listrik yang berada di antara insulator dan konduktor. Semikonduktor disebut
juga sebagai bahan setengah penghantar listrik. Sebuah semikonduktor
bersifat sebagai insulator pada temperatur yang sangat rendah, namun pada
temperatur ruangan besifat sebagai konduktor. Bahan semikonduksi yang
sering digunakan adalah silikon, germanium, dan gallium arsenide.
Semikonduktor merupakan elemen dasar dari komponen elektronika seperti
dioda, transistor dan atau IC (integrated circuit). Bahan- bahan logam adalah

4. konduktor yang baik sebab logam memiliki susunan atom yang sedemikian
rupa, dan elektronnya dapat bergerak bebas.
Sebenarnya atom tembaga 29 ion (+) dan dikelilingi 29 elektron (-).
Sebanyak 28 elektron menempati orbit-orbit bagian dalam membentuk inti
(nukleus). Dibutuhkan energi yang sangat besar untuk dapat melepaskan
ikatan elektronelektron ini. Satu buah elektron lagi yaitu elektron yang ke-29,
berada pada orbit paling luar yang disebut juga pita valensi. Elektron yang
berada pada pita ini dinamakan elektron valensi. Karena hanya ada satu
elektrondan jaraknya 'jauh' dari nukleus, ikatannya tidak terlalu kuat. Untuk
melepaskan ikatan ini hanya diperlukan sedikit energi.
Pada suhu kamar, elektron tersebut dapat bebas bergerak atau
berpindah ke nukleus lain. Jika diberi tegangan potensial listrik, elektron-elektron
tersebut akan dengan mudah berpindah kearah potensial yang sama.
Fenomena ini dikenal sebagai arus listrik. Isolator adalah atom yang memiliki
elektron valensi 8, sehingga dibutuhkan energi yang besar untuk dapat
melepaskan elektron-elektron ini. Dapat ditebak, semikonduktor adalah unsur
yang susunan atomnya memiliki elektron valensi lebih dari 1 dan kurang dari 8.
Tentu saja yang paling "semikonduktor" adalah unsur yang atomnya memiliki 4
elektron valensi
Semikonduktor dengan properti elektronik yang dapat diprediksi dan
handal diperlukan untuk produksi massa. Tingkat kemurnian kimia yang
diperlukan sangat tinggi karena adanya ketidaksempurnaan, bahkan dalam
proporsi sangat kecil dapat memiliki efek besar pada properti dari material.
Kristal dengan tingkat kesempurnaan yang tinggi juga diperlukan, karena
kesalahan dalam struktur kristal (seperti dislokasi, kembaran, dan retak
tumpukan) mengganggu properti semikonduktivitas dari material. Retakan
kristal merupakan penyebab utama rusaknya perangkat semikonduktor.
Semakin besar kristal, semakin sulit mencapai kesempurnaan yang diperlukan.
Proses produksi massa saat ini menggunakan ingot (bahan dasar) kristal
dengan diameter antara empat hingga dua belas inci (300 mm) yang
ditumbuhkan sebagai silinder kemudian diiris menjadi wafer.

5. Cara Kerja
Eksperimen ini dilakukan dengan R-Lab (Remote Laboratory) dengan
mengakses situs http://sitrampil.ui.ac.id/elaboratory kemudian masuk ke
jadwal praktikum dan memilih LRO3 Karakteristik VI Semikonduktordan
mengikuti langkah-langkah berikut:
1. Memperhatikan halaman web percobaan karakteristik VI semi
konduktor.
2. Memberikan beda potensial dengan memberi tegangan V1.
3. Mengaktifkan power supply/baterai dengan mengklik radio button di
sebelahnya.
4. Mengukur beda potensial dan arus yang terukur pada hambatan.
5. Mengulangi langkah 3 hingga 5 untuk beda potensial V2 hingga V8.
Catatan : data yang diperoleh adalah 5 buah data terakhir jika rangkaian diberi
beda potensial tertentu ( misalkan V1) dengan interval 1 detik antara data ke
satu dengan data berikutnya.
Data Hasil Pengamatan
No. V ( Volt ) I ( m A)
1 0.45 3.58
2 0.45 3.58
3 0.45 3.58
4 0.45 3.58
5 0.45 3.58
6 0.91 7.49
7 0.91 7.49
8 0.91 7.49
9 0.91 7.49
10 0.91 7.49
11 1.35 11.40
12 1.35 11.40
13 1.35 11.40
14 1.35 11.40
15 1.35 11.40

6. 16 1.87 15.97
17 1.88 15.64
18 1.87 15.97
19 1.87 15.97
20 1.87 15.97
21 2.24 19.55
22 2.24 19.55
23 2.23 19.88
24 2.23 19.88
25 2.23 19.88
26 2.83 25.74
27 2.83 26.07
28 2.82 26.39
29 2.82 26.72
30 2.82 27.04
31 2.12 29.98
32 3.12 29.98
33 3.12 29.65
34 3.11 30.30
35 3.11 30.30
36 3.58 36.49
37 3.58 36.82
38 3.57 37.47
39 3.56 37.80
40 3.55 38.12

7. Pengolahan Data
Berdasarkan data hasil percobaan yang diperoleh, maka dapat dilakukan
pengolahan data. Dapat diketahui dari tabel data hasil percobaan bahwa
terdapat delapan besaran rata-rata arus yang berbeda yang mana arus
tersebut melalui material semi konduktor. Dari sini kita bisa mendapatkan nilai
rata-rata dari setiap arus yang didapatkan dan setiap beda potensial yang kita
masukkan sebagai berikut :
Beda potensial volt rata2 I rata2
V1 0,45 3,58
V2 0,91 7,49
V3 1,35 11,4
V4 1,872 15,904
V5 2,234 19,748
V6 2,824 26,392
V7 3,116 30,042
V8 3,622 37,34
Setelah mendapatkan arus dan beda potensial rata-rata, kita dapatkan grafik antara
beda potensial dan arus.
4
3.5
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
Grafik Beda Potensial terhadap Arus
3.58 7.49 11.4 15.904 19.748 26.392 30.042 37.34
Grafik

8. Metode Least Square
No Xi Yi Xi2 Yi2 XiYi
1 3.58 0.45 12.81 0.2025 1.6
2 7.49 0.91 56.1 0.8281 6.8
3 11.4 1.35 129.96 1.8225 15.4
4 15.9 1.872 252.93 3.504 29.8
5 19.74 2.234 389.98 4.99 44.1
6 26.39 2.824 696.53 7.97 74.53
7 30.04 3.116 902.52 9.70 93.6
8 37.34 3.622 1394.27 13.11 135.2
Σ 151.896 16.378 3835.132 42.16 401.1
Lalu kita bisa dapatkan
= 792.8 / 7608.66 = 0.1419
= 1886.30 / 7608.66 = 0.24
Dari pengolahan data, didapatkan
No Arus Tegangan Hambatan
1 0,00358 0,45 125,698324
2 0,00749 0,91 121,4953271
3 0,0114 1,35 118,4210526
4 0,0159 1,872 117,7358491
5 0,01974 2,234 113,1712259
6 0,02639 2,824 107,0102311
7 0,03004 3,116 103,7283622
8 0,03734 3,622 97,00053562
Rata2
113,0326135

9. Dengan Simpangan:
Δ푠 = √
1
8(8 − 1)
푥 401.1 = 5.57
Maka Didapatkan
R = 113.03 ± 5.57
Dengan Kesalahan Relatif sebesar
K =
5.57
113.032
x 100 % = 4.92 %
Analisis
a) Analisis Percobaan
Percobaan kali ini bertujuan untuk mempelajari hubungan antara beda
potensial atau beda tegangan listrik dengan arus listrik dalam suatu material
semi konduktor. Percobaan dengan judul Karakteristik V I Semikonduktor ini
difasilitasi oleh situs Remote Laboratory Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam Universitas Indonesia yang dimulai dengan mengaktifkan
webcam dan dilanjutkan dengan memberikan beda potensial listrik sebesar V1.
Kemudian power supply atau baterai diaktifkan dengan mengeklik radio button
disebelahnya dan dilanjutkan dengan mengkur beda potensial dan arus yang
terukur pada Amperemeter yang terhubung dengan material semi konduktor
yang telah disediakan oleh situs Remote Laboratory. Langkah-langkah tersebut
kami ulangi sampai besar tegangan yang ke-delapan (V8) dengan tujuan agar
mendapatkan data yang cukup bervariatif untuk diolah.
b) Analisis Hasil
Dari delapan kali pemberian beda potensial listrik yang berbeda-beda,
kami berhasil mendapatkan data-data yang cukup bervariatif untuk diolah.
Kemudian dengan menggunakan software pengolah angka, kami mulai untuk
mengolah data-data tersebut. Dari setiap data beda potensial listrik yang kami

10. berikan dan arus keluarannya, kami mencari rata-rata baik rata-rata dari setiap
arus keluarannya maupun rata-rata dari setiap pemberian beda potensial.
Kemudian dari data rata-rata beda potensial dan rata-rata arus listrik yang
melalui material semi konduktor tersebut, kami bisa mendapatkan sebuah
grafik.
Dengan metode least square, dapat pula kita cari persamaan dari grafik
yang sudah kita dapatkan sebelumnya dengan cara menentukan plot titik-titik
arus berdasarkan beda potensial listrik sesuai dengan tabel pengolahan data.
Maka, grafik yang kita dapatkan akan membentuk sebuah garis linier dengan
persamaan garis yang ekuivalen dengan persamaan yang menjelaskan
hubungan antara beda potensial listrik, arus listrik dan resistansi listrik atau
hambatan listrik.
c) Analisis Grafik
Setelah penentuan plot-plot titik setiap data yang kita masukkan ke
grafik, maka akan kita dapatkan sebuah garis dimana gradient dari persamaan
garis tersebut ekuivalen dengan resistansi atau hambatan listrik. Sementara
itu, variabel x merupakan variabel bebas yang ekuivalen dengan nilai arus
listrik dan variabel y yang sebagaimana kita ketahui bersama merupakan
variabel terikat merupakan variabel yang setara atau ekuivalen dengan
besarnya beda potensial listrik.
Dari grafik dapat kita lihat bahwa semakin besar arus listrik yang
dihasilkan maka akan semakin besar pula beda potensial yang dibutuhkan
untuk menghasilkan arus listrik tersebut. Untuk besarnya resistansi atau
hambatan listrik bergantung dengan arus listrik dan beda potensial listrik yang
mana hubungannya adalah semakain besar arus listrik yang diberikan maka
akan semakin kecil pula nilai resistansi atau hambatan listrik yang diberikan
oleh material semi konduktor.
d) Analisis Kesalahan
Untuk analisis kesalahan pada percobaan kali ini, saya akan
mengemukakan beberapa pendapat yang terjadi mengenai faktor - faktor
kesalahan yang mungkin terjadi pada pengolahan data kali ini. Yang paling

11. mungkin terjadi adalah kesalahan dalam ketidaktelitian kami dalam
menggunakan beberapa aturan dasar matematika dalam pengolahan data
praktikum seperti aturan penggunaan angka penting dan aturan-aturan
lainnya.
Untuk factor lainnya yang mungkin terjadi adalah terburu-burunya kami
dalam pengambilan data sehingga memungkinkan keluaran data yang memiliki
kualitas yang kurang baik. Untuk factor kesalahan relatif yang mana
merupakan hasil pembagian antara simpangan data yang berhasil kami
dapatkan sebesar ±5.57 Ω, dengan rata-rata dari hambatan listrik yang
dihasilkan, sudah berhasil kami dapatkan yaitu sebesar 4.92% yang mana
memiliki level kesalahan yang cukup rendah.
Referensi
a) Tipler, P.A.,1998, Fisika untuk Sains dan Teknik-Jilid 2 (terjemahan),
Jakarta : Penebit Erlangga
b) Halliday, Resnick, Walker; Fundamentals of Physics, 9th Edition,
Extended Edition, John Wiley & Sons, Inc., NJ, 2005
c) www.sitrampil.ui.ac.id