Chapter 1 - Dioda; Sub-Chapter 1.4 - Tingkat Energi

DAFTAR ISI 

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

3. Dasar Teori

4. Percobaan

5. Rangkaian Simulasi

6. Video 

7. Link Download

1. Tujuan [kembali]

• Untuk mengetahui apa itu level energi
  
• Untuk mengetahui level energi dalam dioda
• Untuk mempelajari level energi

2. Alat dan Bahan [kembali]

A. Alat

• Ground

• DC generator

• Power Supply

B. Bahan [kembali]

• Dioda

Dioda (diode) yaitu komponen elektronika aktif yang terbuat dari bahan semikonduktor dan punya fungsi buat menghantarkan arus listrik ke satu arah, tapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya.

3. Dasar Teori [kembali]

Gambar 1.8 Tingkat energi: (a) tingkat
diskrit dalam atom terisolasi struktur

    Dalam struktur atom yang terisolasi ada tingkat energi diskrit (individu) yang terkait dengan setiap elektron yang mengorbit, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.8a. Setiap materi memiliki tingkat energi yang diizinkan untuk elektron dalam struktur atomnya sendiri.

Semakin jauh elektron dari inti, semakin tinggi tingkat energinya, dan setiap elektron yang meninggalkan atom induknya memiliki tingkat energi yang lebih tinggi dari elektron apa pun dalam struktur atom.

Gambar 1.8b Konduksi dan pita valensi dari suatu isolator, semi-konduktor, dan koduktor

    Diantara tingkat energi diskrit ada celah dimana tak ada elektron struktur atom dapat muncul. Saat atom suatu material didekatkan, terbentuknya kristal dikarenakan adanya interaksi antara atom yang akan menghasilkan elektron pada orbit tertentu dari suatu atom yang energinya sedikit beda tingkatnya dari elektron di orbit yag sama dari atom yang berdampingan dimana hasilnya perluasan dari tingkat diskrit keadaan energi yang mungkin untuk elektron valensi pita itu dan bisa kita lihat pada gambar 1.8b.

Bisa kita lihat bahwa pada gambar 1.8b ada tingkat batas dan status energi maksimum dimana tiap elektron dalam kisi atom bisa menemukan dirinya sendiri dan disana menjadi daerah terlarang antara pita valensi dan tingkat ionisasi. Ionisasi ialah mekanisme dimana elektron dapat menyerap energi yang cukup melepaskan diri dari struktur atom dan memasuki pita koduksi. Energi yg terkait dengan setiap elektron diukur dalam satuan elektron volt (eV).

W= QV dalam satuan eV

W= QV = (1,6x10^-19 C) (1 V)

1 eV = 1,6x10^-19 J

    Pada suhu 0 K (-273,15 °C), semua elektron valensi bahan semikonduktor berada di kulit terluar atom dengan tingkat energi yang berkaitan dengan pita valensi seperti pada gambar 1.8b. Namun, saat suhu kamar (300 K, 25 °C) angka terbesar dari elektron valensi memperoleh energi yang cukup untuk meninggalkan pita valensi, menyebrangi celah energi yang telah ditentukan oleh Eg yang bisa dilihat pada gambar 1.8b dan memasuki pita konduksi.

    Untuk isolator yang celah energinya biasanya >= 5 eV, dibatasi jumlah elektron yg bisa memasuki pita konduksi pada suhu kamar. Konduktor mempunyai elektron dalam pita konduksi walaupun pada 0 K sedangkan pada suhu kamar ada lebih dari cukup menopang beban berat aliran muatan atau arus.

 

4. Percobaan [kembali]

    a. Prosedur Percobaan:

1. Bukalah aplikasi proteus terlebih dahulu.
2. Buka schematic capture, pilih bagian component mode (), dan pada bagian devices klik 'P'.
3. Pastikan kategorinya berada pada all categories agar mudah dalam melakukan pencarian.
4. Ketikkan semua nama bahan komponen yang dibutuhkan dalam rangkaian.
5. Double klik komponen yang kita butuhkan agar komponen tersebut muncul dikolom Devices.
6. Buka bagian Terminals mode ().
7. Pilih terminal yang diperlukan.
8. Setelah semua komponen didapatkan, letakkan komponen pada papan rangkaian.
9. Rangkailah semua komponen sesuai prinsipnya.
10. Klik play () pada bagian kiri bawah aplikasi untuk menjalankan rangkaian simulasi.
11. Saat di play, jika rangkaian simulasi sudah benar dan sesuai, maka akan muncul output

    b. Rangkaian Simulasi [kembali]

Foto rangkaian simulasi

Prinsip kerja rangkaian simulasi [kembali]

Batterai disini sebagai suplai terhubung ke dioda dan dioda langsung terhubung ke resistor dan resistor terhubung langsung ke led dan led ke baterai sehingga membuat loop sehingga led menyala.

    c. Video [kembali]

    d. Download File [kembali]

Download File Rangkaian -> disini

Download File Video -> disini

Download File Library -> disini 

Download File HTML -> disini

Download File Datasheet Komponen -> disini

Example
1.  Jika energi yang kita perlukan dalam memindahkan muatan listrik 8 Coulomb dari titik A ke titik B adalah 40 Joule. Hitunglah perbedaan potensial antara titik A dan B ?

Q = 8 Coulomb
W = 40 Joule
Cari potensialnya dengan rumus :
W = Q . V
V = W/Q
V = 40 joule/8C

    = 5 Volt

2. 2. Berapa banyak energi yang diperlukan untuk menaikkan elektron dari n = 1 ke tingkat energi n = 4 atom hidrogen?

1eV = 1.6 X 10^-19 C

Gunakan rumus energi elektron di tingkat energi atom hidrogen:

E_n=-13,6 eV/n²

Masukkan n = 1 dan n = 4 lalu cari selisihnya:

∆E=(-13,6eV/1²) – (-13,6eV/4²)

     = -13,6eV + 0,85eV

     = -12,75eV

Ubah dari eV menjadi Joule:

∆E= -12,75eV (1,6x10^-19J/1eV)

     = 2,04x10^-18 J

Problem

1. 1. Berapa banyak energi yang dibutuhkan dalam joule untuk memindahkan muatan 6 C dengan beda potensial 3V?

a.       10 J

b.      2 J

c.       18 J

d.      15 J

e.        4 J

Jawaban: C

 

2.  2. Jika diperlukan energi 48eV untuk memindahkan muatan melalui beda potensial 12 V, tentukan muatan yang terlibat....

a.       6 x 10^-19C

b.      6.4 x 10^-19 C

c.       7,6 x 10^-19 C

d.      7.8 x 10^-19 C

e.       8 x  10^-19 C

Jawaban: B

Pilihan Ganda

1. Semakin tinggi tingkat level energi sebuah atom maka :

 a. Semakin kecil orbitnya   

 b. Semakin besar orbitnya

 c. Semakin banyak elektron   

 d. Semakin sedikit electron

 e. Semakin seimbang electron

Jawaban: b

2. Elektron – elektron yang berada di pita konduksi sering kali disebut dengan.........

 a. Electron bebas 

 b. Electron valensi 

 c. Electron isolasi

d. Electron variasi

e. Elektron konduksi

Jawaban: a