Pita Energi
Perbedaan jenis bahan berdasarkan pita
energinya :
1.Isolator
2. Semikonduktor
3. Konduktor
Pita energi adalah kumpulan garis pada tingkat energi yangsama akan saling berimpit dan membentuk pita
SEMIKONDUKTOR
Disebut semi atau setengah konduktor,
karena bahan ini memang bukan konduktor
murni.
Bahan semikonduktor yang banyak dikenal contohnya
adalah Silicon (Si), Germanium (Ge) dan Galium
Arsenida (GaAs). Germanium dahulu adalah bahan
satu-satunya yang dikenal untuk membuat komponen
semikonduktor. Namun belakangan, silikon menjadi
popular setelah ditemukan cara mengekstrak bahan ini
dari alam. Silikon merupakan bahan terbanyak ke dua
yang ada dibumi setelah oksigen (O2).
DOPING
Tipe-N
Bahan silikon diberi doping phosphorus atau arsenic
yang pentavalen yaitu bahan kristal dengan inti atom memiliki 5 elektron valensi. Dengan doping, Silikon yang tidak lagi murni ini (impurity semiconductor) akan memiliki kelebihan elektron.
Tipe-P
Kalau silikon diberi doping
Boron
,
Gallium
atau
Arus Hole
Bila ikatan kovalen pada kristal silikon terputus, maka
akan terjadi kekosongan atau lubang (Hole) yang mempunyai kelebihan muatan positif.
Hole juga dapat bergerak dan menghasilkan arus,
-Tipe N banyak mengandunu unsur pembawa arus bermuatan negatif (elektron)
P
N
Tipe P banyak mengandunu unsur pembawa arus
-Perbedaan kosentrasi timbul difusi pada persambungan
Arus difusi adalah
suatu penghantar arus I di dalam semikonduktor karena tidak meratanya konsentrasi hole p
partikel atau terjadi gradient konsentrasi
Difusi Hole Difusi elektron
Arus Maju
PN junction
P
N
Rekombinasi hole menjadi ion positif
Daerah kosong /defleksi regional
PN junction
Defleksi terdapat banyak ion yang berhadapan terdapat beda potensial darisi P ke N. (germanium 0.3 & silikon 0.7)
Besarnya tingginya barier akan tetap bila tidak ada tegangan dari luar.
Terbentuknya daerah barien akan menghentikan arus difusi Kehadiran ion-ion akan ditolak
PRATEGANGAN MAJU (FORWARD BIAS)
Bias Maju mengakibatkan tinggi barier / potensial barier mengecil dan difusi arus dari P ke N bertambah besar melebihi revers bias.
PRATEGANGAN BALIK (REVERSE BIAS)
Bias revers mengakibatkan tinggi barier / potensial barier Membesar dan difusi arus hole minoritas pada N ke P . Sedangkan hole
D
IODA
Karakteristik dioda :
BAHAN ISOLATOR
Klasifikasi Bahan Isolator :
1. Keadaan padat (Solid)
Mika, Porselain, absestos, Slate, marble, Rubber, PVC. 2. Keadaan cair
Varnish, Tranfsformer oil, cable oil, silikon fluide, viscous vaseline,syntetic liquide, fluoroorganic fluida dll
3. Keadaan gas / gaseous
Pemakaian isolator dibidang elektronika dan Listrik
a. Gasecus Insulating Matrials (IM) b. Liquide IM
c. Fiberous IM
d. Impregneted IM e. Flastic IM
f. Rubber IM g. Mineral IM h. Cramic IM i. Glass IM
a. Gaseous Insulating Matrials (IM)
- Gas Untuk Bahan Isolator terdiri dari Air, Nitrogen, Hydrogen
dll
- udara isolaor yang penting dan berada diatara konduktor tegangan tinggi.
- Freon banyak di gunakan sebab tidak mudah ter bakar atau
non-explodive.
Gas dalam klasifikasinya menjadi 4 bahan dielektrik :
a. Gas sederhana (Nitrogen,Hydrogen, Helium).
b. Hydrocarbon gasses (Carbondioxide, Sufur dioxide). c. Oxide Gasses (Methane, Ethane, Propane dll)
Air / Udara
- Dielecric udara semakin tinggi tekanan udara maka seakin naik dielectric constant
- Sigunakan sebagai pengganti liquie dan solide
Sifat-sifat dielectric udara dibedakan menjadi 4 yaitu: - Dielektric loss
- Reliable at low voltage
• Nitrogen
Penggunaan bahan nitrogen berhubungan dengan proses kimia untuk melindungi oxidasi dan reduksi seperti transiometer yang diisi oli / minyak.
• Inert Gases
Banyak digunakan pada berbagai elektronika tube.
Terdiri dari Neon, Argon, Mercury Vapours, Sodium Vapours.
• Hologen
Jarang digunakan sebagai dielectric , pada tekanan tinggi bisa terjadi electric strength dan permittivitynya meninggi.
• Sulfur Hexaflouride
Digunakan sebagai dielectric yang baik dengan kelebihan
- Non flammable (tidak mudah terbakar)
- Dielecric stength yang tinggi.
b. Liquide Insulating Matrials (IM)
- Banyak digunakan dalam pembuatan transformer, elektrik switch circuit breaker, Rheo stats.
Sebagi insulator untuk keperluan
- Meninggkatkan sifat sifat insolator dari solid material lain dengan mengurangi udara dan gas.
- Sebagai penyerap panas yang baik
- Sebagai alat pendingin pada kumparan dan rangkaian magnetik yang mengeluarkan panas.
Ciri utama isolator bahan cair
- Oxidasi
Memiliki kapasitas yang besar untuk menyerap air berpengaruh terhadap electric strength seperti pada CD, maka perlu di ganti secara rutin.
- Moisture
Uap air menurunkan dielectric strength
Tetapi menaikan dielektric loss dan oxidasi.
- Temperatur
Insulating liquid dibedakan menjadi 3 group :
- Mineral Insulating oil
Tranformer oil, cable oil dan capasitor oil.
Diperoleh dari cruide petroleum dengan cara destilasi.
Sifat nya dipengaruhi oleh oxidasi, moisture, imputities dan panas
- Syntetic insulating oil
Askarels, areclors
Sangat tahan terhadap oxidasi dan api, banyak dipakai pada tranformer
- Miscellaneous insulating oil
Vaseline, flournated liquids
C Fiberous IM
Diambil dari hewan ataupun cellulose Daya mekanik sangat kuat
Tipe utama dari fibrous IM
- Paper
Terbuat dari kayu proses pemnuatan disebut sulfate proses Digunakan pada generator, transmisi enaga lstrik
Sifatnaya tahan terhadap temperatur tinggi, mechanical strength tinggi, dielectric loss rendah
Kelemahan
Hygroscopicity, Reaction with oxygen dan thermal instability
- Wood
Digunakan pada tegangan rendah, murah dan mudah didapat.
Sangat hygroscopic dan menyerap moisture dan rendah sifat mekaniknya
- Cotton, jute, silk
Daya mekanik tinggi
- Asbeston
Bahan mineral dari struktur fibrous
Temperatur bisa mencapai 400 derajat C Terdapat 2 tipe
• Carysotile asbeston (dielectric loss, rendah dielectric stength dan
hygroscopic, diguakan pada tegangan kurang dari 33kv)
• Amphibole asbeston (tinggi hygroscopic)
- Fiber glass
Impregnated Fibrouse Materials
Impregnetade paper insulator (kertas isolator yang telah diresapi) Kelebihan
• Mecanical dan chemical stability sangat baik
• Menahan temeperatur tinggi
• Uniflammable.
Bahan Sintetis
Bahan sintetis adalah bahan yang dibentuk dari perpaduan atau kombinas ibahan-bahan
organik dan bahan-bahan sintetis
Perbedaan Bahan Organik dan Sintetis
Bahan Organik:
• Tersedia di alam
• Berat molekul rendah
(monomer)
• Jumlah atom sedikit
dan ikatannya sederhana
• Karet, kayu, keramik,
gelas
Bahan Sintetis:
• Buatan
• Berat molekul tinggi
(polimer)
• Jumlah atom lebih
banyak dan
ikatannya lebih panjang
Polimer
Polimer disebut juga makromolekul merupakan molekul besar yang dibentuk dengan pengulangan molekul sederhana yang disebut monomer.
Polimer berasal dari dua kata : poly(banyak) dan meros
Bahan Isolator
Bahan-bahan yang biasa digunakan dalam
pembuatan isolator
1. poliester
2. resin
poliester
• Dibentuk dari poliester poliglass yang
diperkuat dengan fiberglass
• tidak mudah pecah
• mempunyai karakteristrik listrik dan mekanik
yang tinggi
• dapat digunakan pada temperatur ruang yang
resin
• dibentuk dari polimeric epoxyresin atau
cycloalphatic resin dapat juga diperkuat
dengan fiber glass atauf iber carbon
• Mempunyai ketahanan mekanik dan
ketahanan terhadap bahan kimia yang baik
porselin
• Porselin terbuat dari tanah liat china (China Clay) yang terdapat di alam dalam bentuk
aluminium silikat yang dicampur dengan kaolinfealspar dan Quarts (kwarsa).
• Kemudian campuran ini dipanaskan dalam tungku yang suhunya dapat diatur, dibakar sampai keras, halus mengkilat dan bebas dari lubang lubang
• Untuk pembuatan isolator porselin
diperlukan suhu berkisar antara 1300 C– 150 C dalam waktu 20–70
Micaver (mika)
• dibentuk dari bahan-bahan mineral yang
tahan terhadap panas
• Mempunyaikarakteristriklistrik maju dan
mundur yang aman
• dapat beroperasi hingga temperatur 350 C
Jenis Isolator
Isolator untuk saluran transmisi diklasifikasikan menurut penggunaan dan konstruksinya
menjadi :
1. Isolator gantung (suspension) 2. Isolator pasak (pin)
Isolator gantung (suspension)
Gandengan isolator gantung pada umumnya dipakai pada saluran transmisi tegangan tinggi.
Ada dua jenis isolator gantung, yaitu
- jenis clevis
Isolator pasak (pin)
Isolator pasak adalah isolator yang memiliki pasak baja yang disekrup pada bagian bawahnya.
Isolator batang panjang (long-rod)
Isolator batang panjang mempunyai sedikit bagian logam sehingga tidak mudah
menjadi rusak.
Bentuk rusuknya yang sederhana
menyebabkan isolator batang panjang
Isolator pos saluran
Isolator pos saluran terbuat dari porselin dengan pasak baja yang dipasang pada bagian bawah
Karakteristik listrik isolator dibagi menjadi :
1. Tegangan lompatan api frekuensi rendah kering
Karakteristik Listrik Isolator
1. Tegangan lompatan api frekuensi rendah kering Tegangan lompatan api (flashover voltage)
frekuensi rendah kering adalah tegangan lompatan api yang terjadi bila tegangan diterapkan diantara kedua elektroda isolator yang bersih dan kering
Karakteristik Listrik Isolator
Karakteristik Listrik Isolator
3. Tegangan lompatan api impuls
Tegangan lompatan api impuls adalah tegangan lompatan api yang terjadi bila tegangan impuls dengan gelombang standar diterapkan.
Material Konduktor
Penghantar ialah suatu benda yang berbentuk logam ataupun non logam yang dapat mengalirkan arus listrik dari satu titik ke titik lain. ke titik lain.
Penghantar dapat berupa kabel (penghantar
dengan selubung isolasi) atau kawat
Jenis Bahan Konduktor Bahan-bahan yang digunakan sebagai konduktor harus memenuhi persyaratan berikut :
1. Konduktifitasnya cukup baik
2. Koefisien muai panjangnya kecil
Jenis Bahan Konduktor Bahan-bahan yang biasa digunakan sebagai konduktor :
1. Logam biasa, seperti : tembaga, alumunium dan besi alumunium dan besi
2. Logam campuran (alloy) yaitu logam dari tembaga atau alumunium yang dicampur dengan jumlah tertentu dari logam jenis lain untuk meningkatkan kekuatan mekanisnya
Klasifikasi Konduktor
Klasifikasi konduktor menurut bahannya :
1. Kawat logam biasa, contoh : BCC (bare copper conductor) dan AAC (all alumunium conductor)
2. Kawat logam campuran(alloy), contoh : AAAC (all alumunium alloy conductor)
3. Kawat logam paduan(composite),contoh : kawat baja berlapis tembaga (copper clad steel)
Klasifikasi Konduktor Klasifikasi konduktor menurut konstruksinya:
1. Kawat padat (solid wire)berpenampang bulat
2. Kawat berlilit (stranded wire) terdiri dari 7
sampai 61 kawat padat yang dililit menjadi satu
3. Kawat berongga (hollow conductor) adalah
Klasifikasi konduktor menurut isolasinya
1. Konduktor telanjang
Ada dua jenis karakteristik konduktor, yaitu :
1. Kekuatan mekanik, contoh : kekuatan
Tarik
Resistifitas Listrik
Resistifitas listrik dinyatakan sebagai : Ω R = tahanan dalam bahan (Ω)
ρ = tahanan jenis bahan (Ω.mm2/m)
l = panjang bahan (m)
A = luas penampang bahan (mm2)
Penamaan Konduktor
1. Penghantar N – tembaga NA – alumunium
2. Isolasi
Y – isolasi PVC 2Y – isolasi XLPE
3. Selubung dalam G – karet
2G – karet butyl
K – timah hitam K – timah hitam
KL – alumunium dengan permukaan licin KWK – selubung dari XLPE
Y – selubung dari PVC
4. Perisai
B – pita baja F – baja pipih
L – jalinan kawat baja
Q – kawat baja berlapis seng R – kawat baja bulat satu lapis RR – kawat baja bulat dua lapis
Z – kawat baja berbentuk huruf “Z”
5. Spiral
D – spiral anti tekan
Gb – spiral dari pita baja
6. Selubung luar
A – selubung dari yute Y – selubung dari PVC
7. Bentuk penghantar kabel se – sektor pejal
sm – sektor serabut re – bulat pejal
Sifat Alloy
Alloy merupakan paduan logam yang
memiliki sifat sifat yang berbeda dari
komponen-komponen
pembentuknya.
SIFAT LISTRIK
Sifat listrik :
1.Jika elektron bergerak bebas, mudah terjadi arus
listrik, maka dapat disebut sebagai penghantar
listrik (logam).
2.Jika bahan mudah membentuk kutub positif dan
negatif, memiliki sifat dielektrik, dapat disebut
3.Jika elektron terikat pada atom, tidak mudah terjadi
arus listrik, dapat disebut sebagai isolator atau
non-konduktor
4.Jika bahan dielektrik diberi medan listrik cukup kuat
yang melebihi “kekuatan dielektrik”nya, isolator dapat
1. Tahanan
kemampuan menahan arus listrik
2. Konduktivitas
kemampuan menghantarkan arus listrik
3. Kekuatan dielektrik
kemampuan menahan tembus tegangan (batas
kemampuan isolasi bahan bila diberi tegangan tertentu
sampai isolasinya bocor, arus mengalir)
Data kekuatan dielektrik beberapa bahan :
Jika tubuh manusia menjadi konduktor, dan dialiri > 1 mA, jantungnya dapat kacau denyutnya, di samping terjadi konversi energi listrik
How Capacitors Work - YouTube
How Electromotive Force Works - YouTube
Transitional Page
