Selasa, 02 Juli 2013

Band Gap Germanium (BGG)

Semikonduktor adalah sebuah bahan dengan konduktivitas listrik yang berada di antara isolator dan konduktor. Sebuah semikonduktor bersifat sebagai isolator pada temperatur yang sangat rendah, namun pada temperatur tinggi bersifat sebagai konduktor. Bahan semi konduktor yang sering digunakan adalah silikon, germanium, dan galium arsenide. Semikonduktor dapat diatur sedemikian rupa sehingga dapat bersifat sebagai konduktor dan dapat pula bersifat sebagai isolator. Pada suhu kamar, semikonduktor dapat bersifat sebagai penghantar arus listrik. Semakin besar suhu, maka akan semakin bagus pula sifatnya sebagai bahan konduktor. Hal ini disebabkan karena ketika suhu atau temperatur dinaikkan maka jarak antar pita valensi dan pita konduksi (band gab) akan semakin kecil, sehingga makin banyak elektron yang berpindah dari pita valensi ke pita konduksi. (http://ariefcute.blogspot.com/2008/05/sifat-dasar-bahan-semikonduktor-bahan.html ).
    A.    Struktur Bahan Semi-konduktor
Bahan semikonduktor murni akan menjadi isolator pada suhu mutlak ( -273°C ), hal ini dikarenakan elektron valensi terikat erat pada tempatnya. Elektron valensi adalah elektron-elektron yang terletak di kulit terluar sebuah unsur.
Susunan elektron pada beberapa atom:
Nama Unsur
Lingkar Orbit ( K L M N )
Jumlah Elektron
Elektron Valensi
boron
2 3
5
3
alumunium
2 8 3
13
3
silikon              
2 8 4
14
4
fosfor              
2 8 5
15
5
galium             
2 8 18 3
31
3
germanium      
2 8 18 4
32
4
arsenikum        
2 8 18 5
33
5
indium   
2 8 18 18 3
49
3
antimon  
2 8 18 18 5
51
5
barium  
2 8 18 18 8 2
56
2

Silikon dan Germanium adalah bahan semikonduktor yang paling banyak digunakan dalam pembuatan komponen elektronika. Silikon lebih banyak digunakan daripada Gemanium karena sifatnya yang lebih stabil pada suhu tinggi. Silikon adalah material dengan struktur pita energi tidak langsung ( indirect bandgab ), di mana nilai minimum dari pita konduksi dan nilai maksimum dari pita valensi tidak bertemu pada satu harga momentum yang sama. Ini berarti agar terjadi eksitasi dan rekombinasi dari pembawa muatan diperlukan perubahan yang besar pada nilai momentumnya atau dapat dikatakan dibutuhkan bantuan sebuah partikel dengan momentum yang cukup (seperti phonon) untuk mengkonservasi momentum pada semua proses transisi. Dengan kata lain, silikon sulit memancarkan cahaya. Sifat ini menyebabkan silikon tidak layak digunakan sebagai piranti fotonik / optoelektronik. (http://situsresmierzadiego.blogspot.com/2012/01/teori-semikonduktor.html).
    B.     Sifat Konduktor, Isolator, Dan Semikonduktor Pada Pembuatan Komponen Elektronika
Konduktor adalah bahan yang konduktivitasnya tinggi sehingga dapat mengalirkan listrik dengan baik. Konduktor sering disebut dengan penghantar karena dapat menghantarkan arus listrik. Contoh, tembaga, seng, alumunium, baja, dsb. Isolator adalah bahan yang tidak dapat menghantarkan listrik karena konduktivitasnya rendah. Contoh, plastik, kayu kering, karet, kain, dll.
Semikonduktor adalah bahan yang terletak di antara konduktor dan isolator. Contoh, silikon, germanium, antimon, dll.
Sifat bahan, baik konduktor, isolator, maupun semikonduktor terletak pada struktur jalur atau pita energi atom-atomnya. Pita energi adalah kelompok tingkat energi elektron dalam kristal. Sifat-sifat kelistrikan sebuah kristal tergantung pada struktur pita energi dan cara elektron menempati pita energi tersebut. Pita energi dibedakan menjadi 3, yaitu:
1.      Jalur Valensi ( Pita Valensi )
Penyebab terbentuknya jalur valensi adalah adanya ikatan atom-atom yang membangun kristal. Pada jalur ini elektron dapat lepas dari ikatan atomnya jika mendapat energi.
2. Jalur Konduksi ( Pita Konduksi )
Jalur konduksi adalah tempat elektron-elektron dapat bergerak bebas karena pengaruh gaya tarik inti tidak diperhatikan lagi. Dengan demikian elektron dapat bebas menghantarkan listrik.
3. Jalur Larangan ( Pita Gab )
Jalur larangan adalah jalur pemisah antara jalur valensi dengan jalur konduksi.
Yang membedakan apakah bahan itu termasuk konduktor, isolator, atau semikonduktor adalah energi Gab (Eg). Satuan energi gab adalah elektron volt (eV). Satu elektron volt adalah energi yang diperlukan sebuah elektron untuk berpindah pada beda potensial sebesar 1 volt. Satu elektron volt setara dengan 1,60 x 10-19 Joule.

Energi gab adalah energi yang diperlukan oleh elektron untuk memecahkan ikatan kovalen sehingga dapat berpindah jalur dari jalur valensi ke jalur konduksi. Energi gab germanium pada suhu ruang (300K) adalah 0,72 eV, sedangkan silikon adalah 1,1 eV. Bahan-bahan semikonduktor dengan energi gab yang rendah biasanya dipakai sebagai bahan komponen elektronika yang dioperasikan pada suhu kerja yang rendah pula. Berikut ini Diagram Pita Energi Germanium :

  • Sumbu vertikal menyatakan energi elektron (eV) dan sumbu horizontal vektor gelombang K (pseudo momentum, 2π/a).
  •  Dari grafik terlihat bahwa pita valensi terdiri dari dua bagian terpisah karena ikatan spin-garis edar elektron.
 Jurang energi terkecil antar puncak pita valensi dan dasar lembah pita konduksi adalah Eg = 0,66. (http://www.materialsdesign.com/appnote/energy-band-structure-germanium)

     C. Jenis – jenis Semi-konduktor Berdasarkan Bahan Penyusunnya 
a.       Semikonduktor Intrinsik
 Semikonduktor instrinsik adalah semikonduktor yang belum disisipkan atom-atom lain (atom pengotor). Semikonduktor jenis ini memiliki jumlah elektron dan hole (pembawa muatan positif) yang sama. Konduktivitas semikonduktor intrinsik sangat rendah, karena terbatasnya jumlah pembawa muatan hole maupun elektron bebas. Elektron valensi pada germanium lebih mudah tereksitai termik menjadi elektron bebas dari pada elektron valensi pada atom silikon, hal ini berhubungan dengan adanya pita pita energi untuk elektron didalam kristal semikonduktor. Dalam atom bebas elektron hanya dapat mempunyai nilai energi tertentu saja.
Dikatakan elektron hanya dapat berada pada tingkat energi tertentu dalam kristal semikonduktor oleh karena atom-atom terletak berdekatan didalam susunan yang berkala, maka elektron dapat berada pada pita-pita energi .Oleh adanya prinsip Larangan Pauli yang menyatakan bahwa tiap keadan orbital atom hanya dapat berisi dua buah elektron saja, maka untuk semikonduktor pita-pita enrgi yang bawah akan terisi penuh hingga suatu pita energi tertentu. Oleh karena setiap atom mempunyai empat buah elektron valensi, maka ada satu pita energi yang terisi penuh dan pita energi berikutnya kosong.
b.      Semikonduktor Ekstrinsik
Semikonduktor ekstrinsik adalah semikonduktor yang sudah dimasukkan sedikit ketidakmurnian (doping). Akibat doping ini maka hambatan jenis semikonduktor mengalami penurunan. Semikonduktor jenis ini terdiri dari dua macam, yaitu semikonduktor tipe-P (pembawa muatan hole) dan tipe-N (pembawa muatan elektron). Semikonduktor intrinsik dapat diberi unsur tak murni tertentu sesuai dengan karakteristik listrik yang dikehendaki. Atom yang tidak murni yang bervalensi lebih tinggi dari atom semikonduktor murni akan befungsi sebagai donor elektron konduksi dan menghasilkan semikonduktor ekstrinsik jenis–n. Atom tak murni yang bervalensi kurang dari atom semikonduktor murni akan berfungsi sebagai akseptor elektron atau penyumbang lubang konduksi dan menghasilkan semikonduktor ekstrinsik jenis–p. Dalam semikonduktor jenis–n ,elektron dalam pita konduksi merupakan pembawa mayoritas sedangkan dalam semikonduktor jenis-p pembawa mayoritas adalah hole dalam pita valensi. (http://www.its.ac.id/endi/semikonduktor.html)
    D.     Konduktivitas
Konduktivitas adalah kemampuan bahan untuk membawa arus listrik. Konduktivitas bahan yang memiliki resistivitas  dan panjang  serta luas penampang A didefinisikan sebagai :
                                         
Dimana I adalah arus dan V adalah tegangan. Konduktivitas bahan semikonduktor seperti germanium dipengaruhi oleh temperatur secara karakteristik. Berdasarkan rentang temperatur, konduktivitas dapat dibedakan sebagai berikut :
1.      Konduktivitas ekstrinsik ( Rentang I, Temperatur rendah )
Pada temperatur rendah yang terjadi adalah konduktivitas ekstrinsik. Pada rentang ini kenaikan temperatur menyebabkan pembawa muatan dari impuriti teraktivasi.
2.      Deplesi Impurity ( Rentang II, Temperatur medium )
Pada rentang ini, kenaiakan temperatur tidak lagi menghasilkan aktivasi impurity dan konduktivitas konstan.
3.      Konduktivitas intrinsik ( Rentang III, Temperatur tinggi )
Pada temperatur tinggi pembawa muatan intrinsik mendominasi proses konduksi. Pada rentang ini tambahan pembawa muatan diperoleh dari hasil eksitasi termal dari pita valensi ke pita konduksi. Ketergantugan terhadap temperatur dalam kasus ini dinyatakan dalam fungsi eksponensial
                                   
Eg adalah energi gab, k adalah konstanta Boltzman dan T adalah temperatur absolute.
Logaritma dari persamaan ini :
Dengan y = ln  dan x = 1/T ; sebuah persamaan linear pada  dimana
merupakan kemiringan dari garis lurus.
 Dengan mengukur konduktivitas sebagai fungsi temperatur, energi gab germanium dapat ditentukan. (Petunjuk Praktikum Fisika Eksperimen IIA, jurusan Fisika, Unpad 2012 )

Senin, 01 Juli 2013

The Great Love Story: Fatimah Az Zahra and Ali bin Abi Thalib RA.


Siapa yang tidak kenal dengan Fatimah,sang Putri Rasul? Walaupun gak pernah dijabarkan seperti apa rupanya,tapi jaminan mutu pasti cantik banget. Fatimah itu Puteri Rasululullh SAW yang notabene masih keturunan bangsawan. Yah kita lihatlah ya keturunan bangsawan keraton aja bening-bening.. Gimana keturunan bangsawan Arab? Untuk selingan aja dulu ya. Rasulullah itu tampan banget.

Ada rahasia terdalam di hati Ali yang tak dikisahkannya pada siapapun. Fathimah. Karib kecilnya, puteri tersayang dari Sang Nabi yang adalah sepupunya itu, sungguh memesonanya. Kesantunannya, ibadahnya, kecekatan kerjanya, parasnya. Lihatlah gadis itu pada suatu hari ketika ayahnya pulang dengan luka memercik darah dan kepala yang dilumur isi perut unta. Ia bersihkan hati-hati, ia seka dengan penuh cinta. Ia bakar perca, ia tempelkan ke luka untuk menghentikan darah ayahnya.
Semuanya dilakukan dengan mata gerimis dan hati menangis. Muhammad ibn ’Abdullah Sang Tepercaya tak layak diperlakukan demikian oleh kaumnya! Maka gadis cilik itu bangkit. Gagah ia berjalan menuju Ka’bah. Di sana, para pemuka Quraisy yang semula saling tertawa membanggakan tindakannya pada Sang Nabi tiba-tiba dicekam diam. Fatimah menghardik mereka dan seolah waktu berhenti, tak memberi mulut-mulut jalang itu kesempatan untuk menimpali. Mengagumkan!

‘Ali tak tahu apakah rasa itu bisa disebut cinta. Tapi, ia memang tersentak ketika suatu hari mendengar kabar yang mengejutkan. Fathimah dilamar seorang lelaki yang paling akrab dan paling dekat kedudukannya dengan Sang Nabi. Lelaki yang membela Islam dengan harta dan jiwa sejak awal-awal risalah. Lelaki yang iman dan akhlaqnya tak diragukan; Abu Bakr Ash Shiddiq, Radhiyallaahu ’Anhu.

”Allah mengujiku rupanya”, begitu batin ’Ali.
Ia merasa diuji karena merasa apalah ia dibanding Abu Bakr. Kedudukan di sisi Nabi? Abu Bakr lebih utama, mungkin justru karena ia bukan kerabat dekat Nabi seperti ’Ali, namun keimanan dan pembelaannya pada Allah dan RasulNya tak tertandingi. Lihatlah bagaimana Abu Bakr menjadi kawan perjalanan Nabi dalam hijrah sementara ’Ali bertugas menggantikan beliau untuk menanti maut di ranjangnya.

’Ali hanya pemuda miskin dari keluarga miskin. ”Inilah persaudaraan dan cinta”, gumam ’Ali.
”Aku mengutamakan Abu Bakr atas diriku, aku mengutamakan kebahagiaan Fathimah atas cintaku.”

Cinta tak pernah meminta untuk menanti. 
Ia mengambil kesempatan atau mempersilakan. 
Ia adalah keberanian, atau pengorbanan.

Beberapa waktu berlalu, ternyata Allah menumbuhkan kembali tunas harap di hatinya yang sempat layu.
Lamaran Abu Bakr ditolak. Dan ’Ali terus menjaga semangatnya untuk mempersiapkan diri. Ah, ujian itu rupanya belum berakhir. Setelah Abu Bakr mundur, datanglah melamar Fathimah seorang laki-laki lain yang gagah dan perkasa, seorang lelaki yang sejak masuk Islamnya membuat kaum Muslimin berani tegak mengangkat muka, seorang laki-laki yang membuat syaithan berlari takut dan musuh- musuh Allah bertekuk lutut.

’Umar adalah lelaki pemberani. ’Ali, sekali lagi sadar. Dinilai dari semua segi dalam pandangan orang banyak, dia pemuda yang belum siap menikah. Apalagi menikahi Fathimah binti Rasulillah! Tidak. ’Umar jauh lebih layak. Dan ’Ali ridha.

Cinta tak pernah meminta untuk menanti.
Ia mengambil kesempatan, Itulah keberanian.
Atau mempersilakan, Yang ini pengorbanan.
Maka ’Ali bingung ketika kabar itu meruyak. Lamaran ’Umar juga ditolak. Menantu macam apa kiranya yang dikehendaki Nabi? Ah, dua menantu Rasulullah itu sungguh membuatnya hilang kepercayaan diri.

”Mengapa bukan engkau yang mencoba kawan?”, kalimat teman-teman Ansharnya itu membangunkan lamunan. ”Mengapa engkau tak mencoba melamar Fathimah? Aku punya firasat, engkaulah yang ditunggu-tunggu Baginda Nabi.. ”

”Aku?”, tanyanya tak yakin.
”Ya. Engkau wahai saudaraku!”
”Aku hanya pemuda miskin. Apa yang bisa kuandalkan?”
”Kami di belakangmu, kawan! Semoga Allah menolongmu!”
’Ali pun menghadap Sang Nabi. Maka dengan memberanikan diri, disampaikannya keinginannya untuk menikahi Fathimah. Ya, menikahi. Ia tahu, secara ekonomi tak ada yang menjanjikan pada dirinya. Hanya ada satu set baju besi di sana ditambah persediaan tepung kasar untuk makannya. Tapi meminta waktu dua atau tiga tahun untuk bersiap-siap? Itu memalukan! Meminta Fathimah menantikannya di batas waktu hingga ia siap? Itu sangat kekanakan. Usianya telah berkepala dua sekarang.

”Engkau pemuda sejati wahai ’Ali!”, begitu nuraninya mengingatkan. Pemuda yang siap bertanggungjawab atas cintanya. Pemuda yang siap memikul resiko atas pilihan- pilihannya. Pemuda yang yakin bahwa Allah Maha Kaya. Lamarannya berjawab, ”Ahlan wa sahlan!” Kata itu meluncur tenang bersama senyum Sang Nabi.
Dan ia pun bingung. Apa maksudnya? Ucapan selamat datang itu sulit untuk bisa dikatakan sebagai isyarat penerimaan atau penolakan. Ah, mungkin Nabi pun bingung untuk menjawab. Mungkin tidak sekarang. Tapi ia siap ditolak. Itu resiko. Dan kejelasan jauh lebih ringan daripada menanggung beban tanya yang tak kunjung berjawab. Apalagi menyimpannya dalam hati sebagai bahtera tanpa pelabuhan. Ah, itu menyakitkan.
”Bagaimana jawab Nabi kawan? Bagaimana lamaranmu?”
”Entahlah..”
”Apa maksudmu?”
”Menurut kalian apakah ’Ahlan wa Sahlan’ berarti sebuah jawaban!”
”Dasar tolol! Tolol!”, kata mereka,
”Eh, maaf kawan.. Maksud kami satu saja sudah cukup dan kau mendapatkan dua! Ahlan saja sudah berarti ya. Sahlan juga. Dan kau mendapatkan Ahlan wa Sahlan kawan! Dua-duanya berarti ya !”

Dan ’Ali pun menikahi Fathimah. Dengan menggadaikan baju besinya. Dengan rumah yang semula ingin disumbangkan ke kawan-kawannya tapi Nabi berkeras agar ia membayar cicilannya. Itu hutang.

Dengan keberanian untuk mengorbankan cintanya bagi Abu Bakr, ’Umar, dan Fathimah. Dengan keberanian untuk menikah. Sekarang. Bukan janji-janji dan nanti-nanti.

’Ali adalah gentleman sejati. Tidak heran kalau pemuda Arab memiliki yel, “Laa fatan illa ‘Aliyyan! Tak ada pemuda kecuali Ali!” Inilah jalan cinta para pejuang. Jalan yang mempertemukan cinta dan semua perasaan dengan tanggung jawab. Dan di sini, cinta tak pernah meminta untuk menanti. Seperti ’Ali. Ia mempersilakan. Atau mengambil kesempatan. Yang pertama adalah pengorbanan. Yang kedua adalah keberanian.

Dan ternyata tak kurang juga yang dilakukan oleh Putri Sang Nabi, dalam suatu riwayat dikisahkan bahwa suatu hari (setelah mereka menikah) Fathimah berkata kepada ‘Ali, “Maafkan aku, karena sebelum menikah denganmu. Aku pernah satu kali jatuh cinta pada seorang pemuda ”

‘Ali terkejut dan berkata, “kalau begitu mengapa engkau mau menikah denganku? dan Siapakah pemuda itu?”

Sambil tersenyum Fathimah berkata, “Ya, karena pemuda itu adalah Dirimu”
Ternyata memang dari dulu Fatimah sudah mempunyai perasaan dengan Ali dan menunggu Ali untuk melamarnya. Begitu juga dengan Ali, dari dulu dia juga sudah mempunyai perasaan dengan Fatimah. Tapi mereka berdua sabar menyembunyikan perasaan itu sampai saat nya tiba, sampai saatnya ijab Kabul disahkan. Walaupun Ali sudah merasakan kekecewaan 3 kali keduluan orang lain, akhirnya kekecewaan itu terbayar juga.
Yup, sekali lagi, kata-kata ini pasti akan muncul dalam benak anda >>> “Jodoh memang tidak kemana”

Naah, dari cerita itu, lebih memperjelas lagi kan bahwa “Cinta itu, mengambil kesempatan, atau mempersilakan yang lain”