Semikonduktor

Semikonduktor adalah sebuah bahan dengan konduktivitas listrik yang berada di antara insulator dan konduktor. Semikonduktor disebut juga sebagai bahan setengah penghantar listrik. Sebuah semikonduktor bersifat sebagai insulator pada temperatur yang sangat rendah, namun pada temperatur ruangan besifat sebagai konduktor.

Semikonduktor merupakan elemen dasar dari komponen elektronika sepertidioda, transistor dan sebuah IC (integrated circuit). Disebut semi atau setengah konduktor, karena bahan ini memang bukan konduktor  murni. Bahan- bahan logam seperti tembaga, besi, timah disebut sebagai konduktor yang baik sebab logam memiliki susunan atom yang sedemikian rupa, sehingga elektronnya dapat bergerak  bebas.

Semikonduktor  organik telah menjadi perhatian dalam dunia penelitian sejak 50 tahun yang lalu. Bahan organik dengan kandungan karbon, hidrogen dan oksigen, telah menarik perhatian para peniliti, karena ikatan antar molekul yang lemah dalam keadaan solid , dapat menjadikan bahan organik sebagai bahan insulator dan semiconductor. Akhir-akhir ini diketahui juga bahwa bahan organik semiconductor bersifat photoconductive dibawah sinar biasa. Penemuan ini menarik perhatian industri untuk aplikasi dalam electrophotography dan tabung sinar dalam LCD (Liquid Crystal Display).

Bahan semikonduksi yang sering digunakan adalah silikon, germanium, dan gallium arsenide. Semikonduktor sangat berguna dalam bidang elektronik, karena konduktansinya yang dapat diubah-ubah dengan menyuntikkan materi lain (biasa disebut pendonor elektron). Untuk informasi bagaimana semikonduktor digunakan sebagai alat elektronik, lihat alat semikonduktor.

Semikonduktor elemental terdiri atas unsur – unsur pada system periodik golongan IV A seperti silikon (Si), Germanium (Ge) dan Karbon (C).Karbon semikonduktor ditemukan dalam bentuk Kristal intan.Semikonduktor intan memiliki konduktivitas panas yang tinggi sehingga dapat digunakan dengan efektif untuk mengurangi efek panas pada pembuatan semikonduktor laser.

Semikonduktor gabungan (kompon) terdiri atas senyawa yang dibentuk dari logam unsur periodik golongan IIB dan IIIA (valensi 2 dan 3) dengan non logam pada golongan VA dan VIA (valensi 5 dan 6) sehingga membentuk ikatan yang stabil (valensi 8). Semikonduktor gabungan III dan V misalnya GaAs dan InP, sedangakan gabungan II dan VI misalnya CdTe dan ZnS.

Tahanan secara khusus pada tembaga yang digunakan sebagai conductor listrikan adalah 10-6 _ cm yang merupakan tahanan paling rendah, meskipun tahanan pada Ni-Cr yang digunakan sebagai kabel hambatan adalah 10-4 _cm, karena itulah material ini disebut dengan conductor karena keduanya dapat menghantarkan arus listrik dengan baik. Bila tahanannya lebih dari 10′° _cm maka kecil sekali arus yang dapat dihantarkan olehnya sehingga material tersebut digunakan sebagai insulator.

Diantara material conductor dan insulator ada yang tidak tergolong conductor dan nonconductor, yang disebut dengan semiconductor, diantaranya adalah germanium dan silicon digunakan dalam pembuatan diode dan transistor.

Semiconductor dapat menjadi conductor atau nonconductor tergantung dari kondisinya (hubungan antara tegangan , arus listrik, tempertur dan sebagainya). Element utama yang paling banyak digunakan adalah silicon (Si) dan germanium (Ge), dan conductor yang tingkat kemurniannya tinggi disebut dengan intrinsic semiconductor. Silicon dan germanium sebenarnya mempunyai empat elektron yang berada di luar orbitnya. Yaitu struktur krinstal elektron, bentuknya menjadi atom yang memiliki empat elektron dengan pasangan atomnya. Karena ikatan pasangannya, material ini menjadi insulator listrik dan memiliki nilai listrik kecil, sehingga tidak dapat digunakan sendiri sebagai meterial semiconductor. Oleh karena itu bahan ini digunakan sebagai bentuk semiconductor impurity dengan menambahkan sedikit element atom lain pada intrinsic atom ini pada valence 4.

Tahanan jenis bahan semi konduktor antara sekitar 10-3 Wm sampai dengans sekitar 10+3 Wm. Atom-atom bahan semi konduktor membentuk krristal dengan struktur tetrahedral, dengan ikatan kovalen. Bahan semi konduktor yang banyak dipakai dalam elektkronika adalah silikon (Si) dan Germanium (Ge). Pada 0 0K SI mempunyai lebar pita terlarang (energy gap) 0,785 eV, sedang untuk Ge 1,21 eV.

Bahan-bahan Semikonduktor

TRIVALENT:

logam-logam yang memiliki atom-atom dengan jumlah elektron terluar 3 buah seperti Boron (B), Gallium (Ga), dan Indium (In)

TETRAVALENT:

logam-logam yang memiliki atom-atom dengan jumlah elektron terluar 4 buah seperti Silikon(Si) dan Germanium (Ge)

PENTAVALENT:

logam-logam yang memiliki atom-atom dengan jumlah elektron terluar 5 buah seperti Fosfor(P),  Arsenikum(As), dan Antimon(Sb)

Atom tembaga dengan lambang kimia Cu memiliki inti 29 ion (+) dikelilingi oleh 29 elektron (-). Sebanyak 28 elektron menempati orbit-orbit bagian dalam membentuk inti yang disebut nucleus. Dibutuhkan energi yang sangat besar untuk dapat melepaskan ikatan elektron-elektron ini. Satu buah elektron lagi yaitu elektron yangke-29, berada pada orbit paling luar. Orbit terluar ini disebut pita valensi dan elektron yang berada pada pita ini dinamakan elektron valensi. Karena hanya ada satu elektrondan jaraknya 'jauh' dari nucleus, ikatannya tidaklah terlalu kuat. Hanya dengan energi yang sedikit saja elektron terluar ini mudah terlepas dari ikatannya.

Ikatan atom tembaga pada suhu kamar, elektron tersebut dapat bebas bergerak atau berpindah- pindah dari satu nucleus ke nucleus lainnya. Jika diberi tegangan potensial listrik,elektron-elektron tersebut dengan mudah berpindah ke arah potensial yang sama. Phenomenaini yang dinamakan sebagai arus listrik. Isolator adalah atom yang memiliki elektron valensi sebanyak 8 buah, dan dibutuhkan energi yang besar untuk dapat melepaskan elektron-elektron ini.

Dapat diketahui semikonduktor adalah unsur yang susunan atomnya memiliki elektronvalensi lebih dari 1 dan kurang dari 8. Tentu saja yang paling "semikonduktor" adalah unsur yang atomnya memiliki 4 elektron valensi. 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 selain itu silikon menjadi popular setelah ditemukan cara mengekstrak bahan ini dari alam. Silikon merupakan bahan terbanyak ke dua yang ada dibumi setelah oksigen (O2),  pasir,  kaca dan batu-batuan lain adalah bahan alam yang banyak mengandung unsur silikon.

Struktur atom kristal silikon, satu inti atom (nucleus) masing-masing memiliki 4 elektron valensi. Ikatan intiatom yang stabil adalah jika dikelilingi oleh 8 elektron, sehingga 4 buah elektron atom Kristal tersebut membentuk ikatan kovalen dengan ion-ion atom tetangganya. Pada suhu yang sangat rendah (0oK), struktur atom silicon divisualisasikan seperti pada gambar berikut:

Struktur padatan Cu dan Struktur Kristal Si

a.       Struktur diamond Si

b.      Ikatan Tertrahedron

c.       Ikakatan tetrahedron 2 dimensi

Struktur dua dimensi kristal Silikon Ikatan kovalen menyebabkan elektron tidak dapat berpindah dari satu inti atom ke inti atom yang lain. Pada kondisi demikian, bahan semikonduktor bersifat isolator karena tidak ada elektron yang dapat berpindah untuk menghantarkan listrik. Pada suhu kamar, ada beberapa ikatan kovalen yang lepas karena energi panas, sehingga memungkinkan elektron terlepas dari ikatannya. Namun hanya beberapa jumlah kecil yang dapat terlepas, sehingga tidak  memungkinkan untuk  menjadi  konduktor yang baik .

Energi yang diperlukan mtuk memutus sebuah ikatan kovalen adalah sebesar 1,1eV untuk silikon dan 0,7 eV untuk germanium. Pada temperatur ruang (300K),sejumlah elektron mempunyai energi yang cukup besar untuk melepaskan diri dari ikatan dan tereksitasi dari pita valensi ke pita konduksi menjadi elektron bebas. Besarnya energi yang diperlukan untuk melepaskan elektron dari pita valensi kepita konduksi ini disebut energi terlarang (energy gap).

Jika sebuah ikatan kovalenterputus, maka akan terjadi kekosongan atau lubang (hole). Pada daerah dimana terjadikekosongan akan terdapat kelebihan muatan positif, dan daerah yang ditempati electron bebas mempunyai kelebihan muatan negatif. Kedua muatan inilah yang memberikankontribusi adanya aliran listrik pada semikonduktor murni. Jika elektron valensi dariikatan kovalen yang lain mengisi lubang tersebut, maka akan terjadi lubang baru ditempat yang lain dan seolah-olah sebuah muatan positif bergerak dari lubang yang lamake lubang baru.

Proses aliran muatan ini, yang biasa disebut sebagai “arus drift” dapat dituliskansebagai berikut “Peristiwa hantaran listrik pada semikonduktor adalah akibatadanya dua partikel masing-masing bermuatan positif dan negative yang bergerak dengan arah yang berlawanan akibat adanyapengaruh medan listrik”Akibat adanya dua pembawa muatan tersebut, besarnya rapat arus dinyatakan sebagai: konduktivitas (S cm-1). Karena timbulnya lubang dan elektron terjadi secara serentak, maka padasemikonduktor murni,

Besar energi yang dibutuhkan untuk membentuk pasangan elektron dan hole pada semikonduktor intrinsik ditentukan oleh jarak celah energi antara pita valensi dengan pita konduksi semakin jauh jaraknya maka semakin besar energi yang dibutuhkan untuk membentuk elektron – hole sebagai pembawa muatan. Pada Si dibutuhkan energi Eg = 1,12 eV.

Radio FM

KATA PENGANTAR

            Dengan mengucapkan segala puji dan syukur kehadirat Allah Yang Maha Esa, yang telah memberikan rahmat dan kasih-Nya sehingga makalah yang berisi tentang Radio FM dapat diselesaikan penulis dengan dengan baik.

Pada kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan karya tulis ini kepada Dosen pengampu sekaligus pembimbing yang membantu mengarahkan terbentuknya makalah ini.

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa masih banyak kekurangan dalam penulisan ini, baik dalam segi materi, teknis maupun penyajian bahannya. Oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun untuk lebih menyempurnakan penulisan ini. Akhir kata penulis berharap semoga penulisan ini dapat bermanfaat bagi para pembaca.

Latar Belakang

            Pada zaman dulu alat yang digunakan untuk memberikan sebuah tanda bahaya, tanda pemberitahuan, tanda masuk untuk memulai sebuah aktivitas adalah kentongan. Namun di era peradaban manusia yang sekarang,teknologi semakin canggih dan maju. Sebuah informasi sudah menjadi kebutuhan yang penting bagi seluruh manusia. Dengan adanya teknologi kita dapat memanfaatkannya untuk memprediksi kemungkinann akan datangnya sebuah bahaya atau bencana.

Pembatasan Masalah           

            Dengan mengarah terhadap kemampuan kami dan waktu, maka pada kesempatan ini kami akan membahas hanya yang meliputi system radio FM.

Sejarah Radio FM

Frequensi Modulation Radio atau kita kenal sebagai Radio FM dipatenkan 26 Desember 1933 di Amerika oleh Edwin Howard Armstrong. Melalui regulasi Federal Communications Commision (FCC) stasiun W1XOJ untuk pertama kalinya membroadcast siarannya pada tanggal 5 Januari 1937 yang didemonstrasikan langsung oleh Armstrong pada spektrum frekuensi 42-49MHz dan FCC memberi ijin frekuensi tersebut untuk pemakaian komersial, yang kemudian dibentuklah Yankee Network untuk penjualan perangkat penyiaran radio FM (sampai tahun 1945 mencapai 55 stasiun radio FM), dengan propaganda kualitas FM jauh lebih bagus (dan bisa stereo) daripada radio AM (Amplitudio Modulation) yang sudah lebih dulu dipakai.

Tahun 1945 Radio Corporation of America (RCA) mendesak FCC untuk memindahkan frekuensi FM ke yang lebih tinggi (88-108MHz) karena interferensi dengan sinyal televisi dan untuk melebarkan penggunaan frekuensi televisi sebesar 40MHz dengan menggeser frekuensi FM. Armstrong yang memiliki paten FM gagal menggeser ke frekuensi yang lebih tinggi. RCA kemudian mengambil alih paten Armstrong yang membuat hancur Yankee Network, hingga akhirnya Armstrong bunuh diri loncat dari apartemennya, tragis! Kemudian mantan istrinya bersama sang janda Armstrong mengajukan tuntutan persidangan hingga hak paten dipulihkan kembali pada tahun 1967.

Pengertian Radio FM

Modulasi frekuensi (FM) adalah metode untuk menyampaikan informasi melalui gelombang pembawa dengan memvariasikan frekuensi, Hal ini berbeda dengan sistem Modulasi Amplitudo (AM) dimana sistem AM amplitudo dari gelombang pembawa yang bervariasi sedangkan frekuensi tetap konstan.

Sistem siaran dengan teknologi FM ditemukan oleh Edwin Howard Armstrong yang dapat mentransmisikan suara kualitas tinggi melalui gelombang radio

Sejarah FM dimulai tahun 1936 ketika Edwin Howard Armstrong menperkenalkan frekuensi FM sebagai metode untuk mengurangi gangguan pada transmisi radio dalam konferensi RadioEngineers New York pada 6 November 1936. Frekuensi FM secara luas digunakan pada perangkat telekomunikasi untuk mengirimkan suara tanpa noise (gangguan). Dalam aplikasi analog, frekuensi sesaat dari carrier (frekuensi pembawa) berbanding lurus dengan nilai sesaat dari sinyal input. Data digital dapat dikirim dengan menggeser frekuensi pembawa di antara seperangkat nilai-nilai diskrit, teknik ini dikenal sebagai frekuensi-shift keying.

Fitur dari sinyal FM

1. Fitur yang paling penting dari frekuensi modulasi (FM) adalah ketahanannya pada gangguan sinyal amplitudo. Modulasi ini dilakukan dengan mengubah variasi dalam frekuensi.Artinya, amplitudo gelombang sinyal apapun tidak akan mempengaruhi output audio, asalkan sinyal dari pemancar radio masih dalam jangkauan radio penerima.

2. Gelombang FM memiliki sifat ketahanan terhadap noise dan interferensi. Alasan inilah kenapa gelombang FM digunakan untuk transmisi siaran berkualitas tinggi.

3. Fitur lain yang penting berkaitan dengan transmisi FM. modulasi audio dapat diterapkan pada tahap pemancar berdaya rendah, dan tidak perlu menggunakan bentuk penguatan linear untuk meningkatkan tingkat daya sinyal ke final.

4. Transmisi FM dapat menggunakan amplifier RF non-linear untuk memperkuat sinyal FM di pemancar. Ini lebih efisien daripada penguat RF linear Oleh karena itu, untuk keluaran daya pancar yang sama, pemancar FM lebih hemat energi dibandingkan dengan pemancar lain.

Konsep

Untuk menghasilkan sinyal FM, frekuensi radio pembawa harus diubah searah dengan amplitudo dari sinyal audio yang masuk. Ketika sinyal audio dimodulasi ke frekuensi pembawa gelombang radio, frekuensi gelombang radio akan bergerak naik dan turun. Tingkat di mana gelombang bergerak naik dan turun ini dikenal sebagai “Penyimpangan” dan direpresentasikan sebagai penyimpangan Kilohertz. Misalnya, jika gelombang sinyal memiliki penyimpangan dari 4 kHz, maka gelombang pembawa dibuat untuk bergerak di 4 transmisi kHz. FM umumnya menggunakan band antara 88 sampai 108 MHz dengan penyimpangan sekitar 75 kHz. Penyimpangan ini dikenal sebagai ‘band FM lebar atau WBFM. Sinyal ini memiliki bandwidth yang besar dan mendukung untuk penyiaran dengan kualitas yang baik.Lebar band (band width) kurang digunakan dalam sistem komunikasi FM. pada sistem komunikasi dua arah (seperti HT) menggunakan FM band yang sempit dengan deviasi dari 3 kHz.

Transmisi FM

FM umumnya digunakan pada frekuensi radio VHF untuk menyiarkan musik dan percakapan dengan kualitas tinggi. Suara dari siaran TV normal juga disiarkan menggunakan FM. Band FM digunakan dalam siaran umumnya disebut lebar FM (wideband FM) atau W-FM. Dalam radio dua arah, Narrowband FM (N-FM) digunakan untuk menghemat bandwidth. Selain itu, FM juga digunakan untuk mengirim sinyal ke ruang angkasa. Wideband FM (W-FM) membutuhkan bandwidth yang lebih lebar daripada sistem modulasi amplitudo (AM) dengan sinyal modulasi yang setara, tetapi sinyal Wideband FM lebih tahan terhadap noise dan interferensi. Frekuensi modulasi juga lebih tahan dari efek suara yang kurang jelas.

Radio penerima FM menggunakan detektor khusus untuk sinyal FM dan terkadang detektor ini menunjukkan fenomena yang disebut efek Capture, yang mana tuner dapat dengan jelas menerima sinyal  dari dua stasiun disiarkan pada frekuensi yang sama. Sebuah sinyal FM juga dapat digunakan untuk membawa sinyal stereo,dengan menggunakan multiplexing dan demultiplexing sebelum dan setelah proses FM.