PENDAHULUAN, MATERIAL KONDUKTOR

PENDAHULUAN, MATERIAL

KONDUKTOR

Dr. Ir. Bambang Mulyo R, M.Si

Energy Gap (Pita energi)

https://toshiba.semicon-storage.com/content/dam/toshiba-ss-v3/master/en/semiconductor/knowledge/e-learning/basics-of-schottky-barrier- diodes/chap1-2-1_en.jpg

Struktur Energi Terhadap Jarak Antar Atom

https://www.e-education.psu.edu/matse81/sites/www.e-education.psu.edu.matse81/files/images/lesson12/bands.png

https://www.researchgate.net/publication/270663139/figure/fig13/AS:668365513322504@1536362164309/Energy-band-diagram-demonstrating-different-band-gap- energies.ppm

Ikatan Antar Atom

https://cdn.britannica.com/72/105672-050-32A376C1/types-bonding-crystals.jpg

Susunan Atom Material Solid (padat)

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/eb/Schematic_of_allotropic_forms_of_silcon_horizontal_plain.svg/550px- Schematic_of_allotropic_forms_of_silcon_horizontal_plain.svg.png

Penggunaan Material Teknik Listrik

• Material konduktor, dipakai untuk mengalirkan arus listrik (daya listrik)

• Material isolator atau dielektrik, dipakai sebagai insulator peralatan listrik untuk mencegah aliran arus listrik, dan sebagai bahan pembuat komponen seperti resistor, kapasitor

• Material semikonduktor, dipakai sebagai bahan pembuat komponen elektronik seperti diode, transistor, optoelektronik, fotovoltaik

• Material magnetik, dipakai komponen untuk peralatan listrik, peralatan medis, computer (memory)

• Material superkonduktor, dipakai pada perlatan medis, maglev (magnetic levitation, kereta supercepat)

• Material konversi energi, digunakan untuk mentransfer satu bentuk energi seperti energi panas, energi getaran, energi cahaya menjadi energi listrik dan sebaliknya.

Material Konduktor

Bahan yang digunakan secara komersial untuk menghantarkan listrik dapat digolongkan sebagai bahan penghantar, dan bahan yang digunakan untuk mencegah aliran listrik dapat digolongkan sebagai bahan non penghantar atau bahan isolasi. Bahan penghantar mempunyai nilai resistivitas yang sangat rendah dibandingkan dengan bahan isolasi. Untuk menentukan sejauh mana suatu bahan mempunyai sifat menghantarkan atau mengisolasi, kita harus mengetahui nilai resistivitasnya. Bahan penghantar selanjutnya dapat dibagi lagi menjadi bahan dengan resistivitas rendah dan bahan dengan resistivitas tinggi.

Resistivitas dan faktor yang mempengaruhi resistivitas:

Resistivitas : Pembaca sudah mengetahui hukum Ohm yang dapat dituliskan V =IR, dimana, V adalah nilai tegangan antar terminal suatu penghantar berarus, I adalah arus yang mengalir melalui penghantar tersebut dan R adalah hambatan dari penghantar tersebut. konduktor.

Hambatan R suatu bahan tertentu berbanding lurus dengan panjangnya 𝑙 dan berbanding terbalik dengan luas penampang 𝑎. Jadi, 𝑅 ∝ 𝑙/𝑎 atau 𝑅 = ⍴.𝑙/𝑎 ohm. Dimana ‘⍴’ adalah koefisien proporsionalitas yang disebut resistivitas atau resistansi spesifik material; R = hambatan bahan dalam ohm; r = resistivitas material dalam ohm-m; a = luas penampang=penampang bahan dalam meter persegi; l = panjang benda dalam meter.

Pengaruh suhu terhadap resistivitas:

Faktor terpenting yang mempengaruhi nilai resistivitas adalah suhu.

Resistansi sebagian besar bahan penghantar meningkat dengan suhu.

Perubahan resistansi suatu bahan per ohm per derajat berubah suhu disebut "koefisien suhu ketahanan bahan itu.

𝑅_𝑡 = 𝑅₀ (1+∝ 𝑡)

Dimana, 𝑅_𝑡 dan 𝑅₀ berturut-turut adalah resistansi penghantar pada derajat t dan nol derajat celcius dan ∝ koefisien resistansi suhu.

Jika resistansi bahan yang sama pada suhu lain 𝑡1 derajat celcius menjadi 𝑅𝑡1 maka:

Artinya resistansi pada suhu berapa pun 𝑡1 derajat dapat dihitung jika resistansi pada t derajat diketahui.

+

Electrical resistivity and conductivity - Wikipedia

Contoh Soal

1. Kumparan dari sebuah relai terbuat dari tembaga. Pada suhu 20^o C, resistansi kumparan 400 ohm. Tentukan nilai resistansi kumparan pada suhu 80^o C. Koefisien suhu dari tembaga 0.0038 ohm/^oC pada suhu nol derajat Celsius.

2. Hitung resitansi dari kawat alumunium pada suhu 50^o C, yang

mempunyai panjang 300 m dan luas penampang 25 mm². Diketahui resistivitas alumunium pada 15^o C sebesar 2.78 ohm-m, dan

koefisien suhu 0.004 ohm/^oC pada suhu nol derajat Celsius.

3. Sebuah kumparan terbuat dari kawat tembaga. Pada suhu 15o C mempunyai resistansi sebesar 250 ohm. Tentukan berapa suhu dari kumparan tersebut jika resitansinya berubah menjadi 300 ohm.