KERAMIK Mimin Sukarmin, S.Si., M.Pd.

dokumen-dokumen yang mirip
Semikonduktor. Sifat. (ohm.m) Tembaga 1,7 x 10-8 Konduktor Silikon pd 300 o K 2,3 x 10 3 Semikonduktor Gelas 7,0 x 10 6 Isolator

SEMIKONDUKTOR oleh: Ichwan Yelfianhar dirangkum dari berbagai sumber

02 03 : CACAT KRISTAL LOGAM

1. Semikonduktor intrinsik : bahan murni tanpa adanya pengotor bahan lain. 2. Semikonduktor ekstrinsik : bahan mengandung impuritas dari bahan lain

Bab 1 Bahan Semikonduktor. By : M. Ramdhani

MOLEKUL, ZAT PADAT DAN PITA ENERGI MOLEKUL ZAT PADAT PITA ENERGI

BAB I PENDAHULUAN. Dalam kehidupan modern ini manusia tidak bisa dilepaskan dari peranan dan

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

Bahan Listrik. Sifat Listrik Bahan

MODUL 1 KULIAH SEMIKONDUKTOR

Bab 1. Semi Konduktor

01 : STRUKTUR MIKRO. perilaku gugus-gugus atom tersebut (mungkin mempunyai struktur kristalin yang teratur);

Modul - 4 SEMIKONDUKTOR

Keramik. Ikatan atom pada keramik. Sifat-sifat bahan keramik 04/10/2016. Lukhi mulia s

E 2 E 1. E 3s r 2 r 1. energi. Jarak antar atom

MIKROELEKTRONIKA. Gejala Transport dalam Semikonduktor. D3 Teknik Komputer Universitas Gunadarma

BAHAN DIELEKTRIK. Misal:

HASIL DAN PEMBAHASAN. Struktur Karbon Hasil Karbonisasi Hidrotermal (HTC)

What Is a Semiconductor?

MAKALAH PITA ENERGI. Di susun oleh, Pradita Ajeng Wiguna ( ) Rombel 1. Untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Fisika dan Teknologi Semikonduktor

Atom silikon dan germanium masingmempunyai empat elektron valensi. Oleh karena itu baik atom silikon maupun atom germanium disebut juga dengan atom

KIMIA. Sesi KIMIA UNSUR (BAGIAN IV) A. UNSUR-UNSUR PERIODE KETIGA. a. Sifat Umum

Karakterisasi XRD. Pengukuran

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Uji Kekerasan Material dengan Metode Rockwell

DETEKTOR RADIASI. NANIK DWI NURHAYATI, S.Si, M.Si nanikdn.staff.uns.ac.id

ATOM BERELEKTRON BANYAK

PENGARUH VARIASI MILLING TIME dan TEMPERATUR KALSINASI pada MEKANISME DOPING 5%wt AL NANOMATERIAL TiO 2 HASIL PROSES MECHANICAL MILLING

Struktur atom merupakan satuan dasar materi yang terdiri dari inti atom beserta awan elektron bermuatan negatif yang mengelilinginya.

BAB III BAHAN KERAMIK. Bahan keramik merupakan senyawa inorganik dan merupakan logam (non metallic material). Keramik tersusun dari unsur logam

BAB 7 KERAMIK Part 2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BENDA WUJUD, SIFAT DAN KEGUNAANNYA

ELEKTRONIKA. Bab 2. Semikonduktor

I. PENDAHULUAN. kinerjanya adalah pemrosesan, modifikasi struktur dan sifat-sifat material.

I. KEASAMAN ION LOGAM TERHIDRAT

STRUKTUR CRISTAL SILIKON

BAB II LANDASAN TEORI. Muatan-muatan listrik yang bergerak akan menghasilkan arus listrik.

Senyawa Koordinasi. Ion kompleks memiliki ciri khas yaitu bilangan koordinasi, geometri, dan donor atom:

Elektrokimia. Tim Kimia FTP

HASIL DAN PEMBAHASAN

Mengubah energi kimia menjadi energi listrik Mengubah energi listrik menjadi energi kimia Katoda sebagi kutub positif, anoda sebagai kutub negatif

BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah

REDOKS dan ELEKTROKIMIA

KRISTAL SEMIKONDUKTOR

1. Semikonduktor dikelompokkan menjadi dua kelompok besar, yaitu semikonduktor murni

Bab IV. Hasil dan Pembahasan

Penyisihan Besi (Fe) Dalam Air Dengan Proses Elektrokoagulasi. Satriananda *) ABSTRAK

DETEKTOR RADIASI INTI. Sulistyani, M.Si.

PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA PENERAPAN VARIASI KONSENTRASI FE TERHADAP KONDUKTIVITAS BESI NIKEL (Ni 1-x Fe x O) BIDANG KEGIATAN PKM-GT

Redoks dan Elektrokimia Tim Kimia FTP

BAB 3 IKATAN KRISTAL. 3.1 Macam-Macam Ikatan Kristal

BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN. karakterisasi luas permukaan fotokatalis menggunakan SAA (Surface Area

Bab II Tinjauan Pustaka

BAB II TINJAUAN PUSTAKA. yang tersebar dipesisir utara pulau jawa, Sumatra, Kalimantan dan Bangka adalah

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah

Yang akan dibahas: 1. Kristal dan Ikatan pada zat Padat 2. Teori Pita Zat Padat

PENDAHULUAN. Di dalam modul ini Anda akan mempelajari Kristal Semikonduktor yang mencakup:

Material Teknik BAB III: Gerakan Atom pada Benda Padat

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN. A. Hasil Penelitian

Komposisi kimia keramik bervariasi dari senyawa sederhana hingga campuran dari berbagai fasa komplek yang terikat bersamaan.

BABU TINJAUAN PUSTAKA. Di dalam fisika dan optika, garis-garis Fraunhofer adalah sekumpulan

BAB I PENDAHULUAN. Keramik umumnya dikenal sebagai bahan isolator tetapi sebenarnya keramik

DASAR PENGUKURAN LISTRIK

BAB II TINJAUAN PUSTAKA. Hidrogen (bahasa Latin: hidrogenium, dari bahasa Yunani: hydro: air, genes:

BAB II PEMBAHASAN. II.1. Electrorefining

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

DAFTAR ISI KATA PENGANTAR... UCAPAN TERIMA KASIH... ABSTRAK... ABSTRACT... DAFTAR ISI... DAFTAR TABEL... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR LAMPIRAN...

Dioda Semikonduktor dan Rangkaiannya

ELEKTROKIMIA Konsep Dasar Reaksi Elektrokimia

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN. terhadap pergeseran cermin untuk menentukan faktor konversi, dan grafik

4 Hasil dan pembahasan

Peranan elektron dalam pembentukan ikatan kimia

IKATAN KIMIA BAB 3. Pada pelajaran bab tiga ini akan dipelajari tentang ikatan ion, ikatan kovalen, dan ikatan logam.

BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang

Sel Volta (Bagian I) dan elektroda Cu yang dicelupkan ke dalam larutan CuSO 4

REAKSI REDUKSI DAN OKSIDASI

Satuan Acara Perkuliahan Pengantar Kimia Material KI570 3 SKS

BAB II DASAR TEORI. FeO. CO Fe CO 2. Fe 3 O 4. Fe 2 O 3. Gambar 2.1. Skema arah pergerakan gas CO dan reduksi

IKATAN KIMIA DALAM BAHAN

Mengenal Sifat Material. Teori Pita Energi

LARUTAN ELEKTROLIT DAN NONELEKTROLIT (Diskusi Informasi) INFORMASI Larutan adalah campuran yang homogen antara zat terlarut dan zat pelarut.

Senyawa Koordinasi (senyawa kompleks)

I. PENDAHULUAN. komposit. Jenis material ini menjadi fokus perhatian karena pemaduan dua bahan

BAB II TINJAUAN PUSTAKA. (C), serta unsur-unsur lain, seperti : Mn, Si, Ni, Cr, V dan lain sebagainya yang

3. ELEKTROKIMIA. Contoh elektrolisis: a. Elektrolisis larutan HCl dengan elektroda Pt, reaksinya: 2HCl (aq)

Tembaga 12/3/2013. Tiga fasa materi : padat, cair dan gas. Fase padat. Fase cair. Fase gas. KIMIA ZAT PADAT Prinsip dasar

DAFTAR PUSTAKA. 1. Dra. Sukmriah M & Dra. Kamianti A, Kimia Kedokteran, edisi 2, Penerbit Binarupa Aksara, 1990

1. Jenis kristal ion 2. Elektrolit zat padat 3. Pengukuran konduktifitas 4. Aplikasi elektrolit zat padat

Sudaryatno Sudirham ing Utari. Mengenal. Sudaryatno S & Ning Utari, Mengenal Sifat-Sifat Material (1)

BAB I PENDAH ULUAN 1.1.Latar Belakang

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN

BAB III KETIDAKSEMPURNAAN BAHAN PADAT

2016 PENGARUH SUHU PEMBAKARAN TERHADAP KARAKTERISTIK LISTRIK KERAMIK FILM TEBAL BERBASIS

Struktur Atom. Struktur atom merupakan satuan dasar materi yang terdiri dari inti atom beserta awan elektron bermuatan negatif yang

BAB I PENDAHULUAN. Indonesia merupakan negara berkembang yang berada dikawasan Asia

WinHEC /15/2015. Materi. Pengenalan elektronika Dasar. Pertemuan ke II

BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN. cahaya matahari.fenol bersifat asam, keasaman fenol ini disebabkan adanya pengaruh

struktur dua dimensi kristal Silikon

BAB II TINJAUAN PUSTAKA. sehingga dapat menghasilkan data yang akurat.

Transkripsi:

KERAMIK Mimin Sukarmin, S.Si., M.Pd. m.sukar1982xx@gmail.com A. Keramik Bahan keramik merupakan senyawa antara logam dan bukan logam. Senyawa ini mempunyai ikatan ionik dan atau ikatan kovalen. Jadi sifat-sifatnya berbeda dengan logam. Walaupun secara umum fasa keramik mempunyai stuktur kristalin, akan tetapi struktur keramik tidak memiliki banyak elektron bebas. Elektron-elektronnya dipakai bersama pada atom-atom yang berdekatan dalam ikatan kovalen atau berpindah dari atom yang satu ke atom yang lainnya membentuk ikatan ionik, jadi atom terionisasi dan bermuatan. Ikatan ionik menyebabkan keramik mempunyai stabilitas yang relatif tinggi. Sehingga keramik mempunyai titik cair yang tinggi (1500 o C - 2500 o C), dibandingkan logam atau bahan organik (Van vlack,1983: 305). Dikalangan orang awam istilah keramik biasanya dikaitkan dengan barang-barang kerajinan. Untuk ahli teknik, keramik mencakup berbagai jenis bahan seperti gelas, bata, batuan, beton, amplas, enamel porselen, batu tahan api pada suhu tinggi dan seiring perkembangan teknologi keramik digunakan juga sebagai isolator listrik dan rangkaian elektromagnetik karena memiliki konstanta dilektrik tinggi, sifat piozoelektrik, sifat magnetik dan sifat semikonduktor. Sifat dielektrik pada keramik terjadi, karena beberapa keramik tertentu dapat menjadi isolator yang baik. Keramik bisa menjadi isolator yang baik diakibatkan oleh elektron valensi dari logam pindah secara permanen ke atom oksigen, membentuk ion O 2-. Misalkan Al 2 O 3, MgO dan SiO 4 merupakan beberapa keramik yang memiliki sifat isolator. Sifat piezoelektrik terjadi pada keramik yang memiliki pusat muatan tidak identik, akibatnya setiap sel satuan berperan sebagai dua kutub listrik kecil dengan ujung positif dan negatif, misalkan BaTiO 3. Kutub positif dan negatif terpisah dengan jarak d, jarak d ini bisa

bergeser pada suhu tertentu, atau apabila kita tarik dengan tegangan tertentu, maka jarak d bergeser semakin panjang. Bila dua kutub ini diisolir maka terjadi bedapotensial dan apabila ada hubungan listrik maka elektron akan mengalir dari kutub yang satu ke kutub yang lainnya. Begitupun sebaliknya, apabila kita berikan tegangan pada kedua ujungnya, maka muatan positif akan tertarik ke ujung yang satu dan muatan negatif tertarik keujung yang lainnya. Hal ini menyebabkan terjadi pergeseran panjang d. Efek seperti ini terjadi pada keramik yang memiliki sifat piezoelektrik, sehingga dapat dimanfaatkan untuk mengubah energi mekanik menjadi energi listrik atau sebaliknya. Sementara sifat magnet muincul pada keramik yang memiliki spin elektron yang tidak berpasangan seperti halnya Fe 3 O 4 dan keramik yang bersifat semikonduktor akan dibahas khusus pada sub bab semikonduktor keramik. B. Semikonduktor Keramik Meskipun bahan keramik pada umumnya merupakan isolator, keramik dapat berubah menjadi semikonduktor bila mengandung elemen transisi valensi ganda (Van Vlack, 1983: 324). Dimana kekosongan elektron dapat membawa muatan dengan berpindah dari atom yang satu ke atom lainnya. Pada semikonduktor, elektron yang meninggalkan hole dan hole yang ditinggalkan elektron dapat menjadi pembawa muatan, jadi pembawa muatan pada semikonduktor adalah hole dan elektron. Hal ini berlaku pada semua jenis bahan semikonduktor, baik semikonduktor unsur transisi, maupun semikonduktor keramik. Namun pada semikonduktor keramik pergerakan pembawa muatan ada tiga cara, yaitu Pertama, Eksitasi elektron (semikonduktor intrinsik). Elektron dan hole yang dihasilkan oleh eksitasi elektron dari pita valensi teratas ke pita konduksi terbawah melalui band gap (celah terlarang) dengan energi minimum tertentu yang disebut dengan energi gap. Peristiwa eksitasi ini menyebabkan timbulnya elektron bebas pada pita

konduksi dan hole bebas pada pita valensi. Jumlah elektron bebas dan hole bebas di masingmasing pita tersebut adalah sama. Kedua, Impurity (semikonduktor ekstrinsik). Konduktivitas semikonduktor ekstrinsik sangat dipengaruhi oleh keberadaan atom pengotor (impurity). Jika ke dalam semikonduktor intrinsik ditambahkan atom golongan V, maka atom tersebut akan memberikan (donor) elektron ke dalam semikonduktor tersebut. Sehingga semikonduktor ini bertipe-n. Jika ke dalamnya ditambahkan golongan III akan menghasilkan kekosongan pada elektron valensi yang disebut dengan hole. Hole tersebut bertindak sebagai akseptor oleh karena itu semikonduktor ini bertipep. Ketiga, Nonstoikiometri. Pada keadaaan ini, kejadiannya mirip sekali dengan semikonduktor ekstrinsik, hanya munculnya cacat elektron sebagai hasil stoikiometri kristal. Elektron dan hole semikonduktor nonstoikiometri tereksitasi dalam pita konduksi dan valensi sebagai hasil reduksi dan oksidasi. Pita konduksi Pita konduksi Pita konduksi Ec Tingkat donor Eg Tingkat akseptor Vo Vo Ev Pita valensi Pita valensi Pita valensi (a ) hole (b) elektro n (c) Gambar 2.1 Skema Tingkat Energi dari (a) Semikonduktor Intrinsik, (b) Semikonduktor Ekstrinsik, (c) Semikonduktor Nonstoikiometri (Barsoum, 1997:221)

Senyawa semikonduktor keramik yang paling sederhana terdiri dari dua unsur, yaitu logam dan non logam yang membentuk senyawa kristal keramik AX, misalkan MgO, ZnS, NiO dan ZnO (Van Vlack, 1983: 307-311). NiO dan ZnO salah satu pergerakan muatannya mengikuti pergerakan muatan nonstoikiometri yang diakibatkan cacat elektron. Misalkan NiO teroksidasi membentuk ion Ni 3+, suatu hal yang lazim pada ion transisi memiliki valensi ganda. Pada oksida nikel, tiga Ni 2+ digantikan oleh dua Ni 3+ dan satu kekosongan, seperti terlihat pada Gambar 2.2a. Dengan begitu keseimbangan muatan terpelihara, difusi elektron dan konduktivitas ion lebih mudah. Hal yang penting, bahwa elektron dapat melompat dari ion Ni 2+ ke letak akseptor dalam ion Ni 3+. Sebaliknya, suatu lubang elektron (hole) bergerak dari ion nikel yang satu ke ion nikel yang lainnya dalam pergerakannya ke elektroda positif. Oksida nikel yang mempunyai struktur M 1-x O yang cacat adalah semikonduktor jenis p. Gambar 2.2 Semikonduktor cacat (a) Ni 1-x. Ion Ni 3+ menjadi akseptor elektron, sehinnga lubang O terbentuk pada pita valensi. (b) Zn 1+y O. Ion Zn + merupakan donor elektron pada pita konduksi untuk semikonduktor jenis-n (Van Vlack, 1983: 183).

Selain oksida jenis p, terdapat pula oksida jenis n. Oksida seng (ZnO) apabila berada dalam atmosfer reduksi, menjadi Zn 1+y O dengan hilangnya oksigen. Akan tetapi dalam hal ini kekosongan oksigen tidak terbentuk. Ion seng memiliki letak interstisi (Gambar 2.2b). Ion Zn + yang timbul untuk mengimbangi muatan, memiliki kelebihan satu elektron dibandingkan dengan ion-ion Zn 2+ lainnya. Ion-ion lainnya ini dapat memberikan elektron pada pita konduksi menghasilkan semikonduktor jenis- n (Van Vlack, 1983: 182-183). Selain senyawa kristal AX yang sederhana, terdapat juga kristal keramik dengan senyawa ganda (multiple compounds) jenis senyawa A m B n X p. Senyawa jenis ini adalah spinelfero dengan komposisi MFe 2 O 4, dimana M adalah kation dengan bervalensi dua (Van Vlack, 1983: 315). Misalkan magnetik FeFe 2 O 4 adalah semikonduktor keramik yang mempunyai senyawa spinelfero dengan tahanan jenis 10-2 ohm.cm yang setara dengan grafit dan timah putih. Asal mula konduktivitasnya identik dengan NiO, namun jumlah kekosongan elektron untuk membawa muatan jauh lebih besar karena fraksi ion Fe 3+ lebih besar. Tahanan dapat ditingkatkan dengan larutan padat, dimana ion besi bervalensi ganda dapat digantikan dengan ion lainnya. Tahanan larutan padat MgCr 2 O 4 dan FeFe 2 O 4 dapat dilihat pada Tabel 2.1. Baik ion Mg 2+ maupun ion Cr 3+ tidak dapat bereaksi dengan elektron maupun kekosongan elektron. Oleh karena itu tahanan dapat diatur sampai nilai level tertentu. Dari Tabel 2.1 ternyata perubahan tahanannyan sebesar 1% / o C dan untuk larutan tertentu dapat mencapai 4% / o C. Kepekaan ini dapat dimanfaatkan untuk pengukuran suhu dengan tepat dan dapat digunakan sebagai bahan pembuatan termistor yang digunakan untuk pengukuran suhu. Karena termistor NTC mempunyai tahanan suhu yang negatif (Van Vlack, 1983: 324-325).

Tabel 2.1 Tahanan Semikonduktor Keramik (Van Vlack, 1983: 325) Komposisi (% mol) Tahanan (ohm.m) ρ/ T FeFe 2 O 4 MgCr 2 O 4 25 o C 60 o C % / o C 100 0 0,00005 0,000045-0,3 75 25 0,007 0,0045-1,0 50 50 1,8 0,75-1,6 25 75 420 120-2,0 0 100 >10 10 <10 10 - Jenis senyawa yang lain, selain AX dan A m B n X p adalah jenis A m X p, karena tidak semua senyawa linear mempunyai jumlah atom atau ion A dan X yang sama, misalnya Al 2 O 3, ZrO 2, SiO 2 dan TiO 2. Tiga unsur terakhir memiliki struktur dasar VO 2 (Van Vlack, 1983: 312-313).