MEKATRONIKA
KONDUKTOR
Konduktor atau penghantar adalah zat atau bahan yang bersifat dapat
menghantarkan energy, baik energy listrik maupun energy kalor, baik
berupa zat padat, cair atau gas. Bahan yang bersifat konduktor ini
biasanya digunakan untuk membuat peralat an yang sifatnya
membutuhkan kecepatan transfer energy, misalnya panci, setrika, kabel
dan solder.
Konduktor yang baik adalah yang memiliki tahanan jenis yang kecil.
Pada umumnya logam bersifat konduktif. Emas, perak, tembaga,
alumunium, zink, baja memiliki tahanan jenis kecil. Jadi sebagai
penghantar emas adalah sangat baik, tetapi karena sangat mahal
harganya, maka secara ekonomis tembaga dan alumunium paling
banyak digunakan.
PENGHANTAR LISTRIK
Penghantar dalam teknik elektronika adalah zat yang dapat
menghantarkan arus listrik, baik berupa zat padat, cair atau
gas. Karena sifatnya yang konduktif maka disebut konduktor.
Konduktor yang baik adalah yang memiliki tahanan jenis yang
kecil. Pada umumnya logam bersifat konduktif. Emas, perak,
tembaga, alumunium, zink, besi berturut- turut memiliki
tahanan jenis semakin besar. Jadi sebagai penghantar emas
adalah sangat baik, tetapi karena sangat mahal harganya, maka
secara ekonomis tembaga dan alumunium paling banyak
digunakan.
Konduktor panas
Konduksi panas atau konduksi termal adalah penjalaran kalor
tanpa disertai perpindahan bagian bagian zat perantaranya.
Penjalaran ini biasanya terjadi pada benda padat. Konduksi
terjadi dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu
rendah. Benda suhunya tinggi akan melepaskan kalor,
sedangkan zat yang suhunya rendah akan menerima kalor,
hingga tercapai kesetimbangan termal.
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. 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.
DOPING SEMIKONDUKTOR
Distribusi Fermi Dirac sebagai dasar struktur pita dalam semikonduktor
Salah satu alasan utama kegunaan semikonduktor dalam elektronik adalah
sifat elektroniknya dapat diubah banyak dalam sebuah cara terkontrol
dengan menambah sejumlah kecil ketidakmurnian. Ketidakmurnian ini
disebut dopan. Doping sejumlah besar ke semikonduktor dapat
meningkatkan konduktivitasnya
dengan faktor lebih besar dari satu milyar. Dalam sirkuit terpadu modern,
misalnya, polycrystalline silicon didop berat seringkali digunakan sebagai
pengganti logam.
Persiapan bahan semikonduktor
Semikonduktor dengan properti elektronik yang dapat diprediksi dan
handal diperlukan untuk produksi massa. Tingkat kemurnian kimia yang
diperlukan sangat tinggi karena adanya ketidaksempurnaan, bahkan dalam
proporsi sangat kecil dapat memiliki efek besar pada properti dari material.
Kristal dengan tingkat kesempurnaan yang tinggi juga diperlukan, karena
kesalahan dalam struktur kristal (seperti dislokasi, kembaran, dan retak
tumpukan) mengganggu properti semikonduktivitas dari material. Retakan
kristal merupakan penyebab utama rusaknya perangkat semikonduktor.
Semakin besar kristal, semakin sulit mencapai kesempurnaan yang
diperlukan. Proses produksi massa saat ini menggunakan ingot (bahan
dasar) kristal dengan diameter antara empat hingga dua belas inci (300
mm) yang ditumbuhkan sebagai silinder kemudian diiris menjadi wafer.
Karena diperlukannya tingkat kemurnian kimia dan kesempurnaan
struktur kristal untuk membuat perangkat semikonduktor, metode
khusus telah dikembangkan untuk memproduksi bahan semikonduktor
awal. Sebuah teknik untuk mencapai kemurnian tinggi termasuk
pertumbuhan kristal menggunakan proses Czochralski. Langkah
tambahan yang dapat digunakan untuk lebih meningkatkan kemurnian
dikenal sebagai perbaikan zona. Dalam perbaikan zona, sebagian dari
kristal padat dicairkan. Impuritas cenderung berkonsentrasi di daerah
yang dicairkan, sedangkan material yang diinginkan mengkristal
kembali sehingga menghasilkan bahan lebih murni dan kristal dengan
lebih sedikit kesalahan.
Dalam pembuatan perangkat semikonduktor yang
melibatkan heterojunction antara bahan bahan
semikonduktor yang berbeda, konstanta kisi, yaitu
panjang dari struktur kristal yang berulang, penting
untuk menentukan kompatibilitas antar bahan
ISOLATORBiasanya disebut bahan penyekat. Penyekatan listrik terutama dimaksudkan agar arus listrik tidak dapat mengalir jika pada bahan penyekat tersebut diberi tegangan listrik.
Isolator keramik di rel kereta api
Isolator listrik adalah bahan yang tidak bisa atau sulit melakukan
perpindahan muatan listrik. Dalam bahan isolator valensi elektronnya
terikat kuat pada atom atomnya. Bahan bahan ini dipergunakan dalam
alat alat elektronika sebagai isolator, atau penghambat mengalirnya
arus listrik. Isolator berguna pula sebagai penopang beban atau
pemisah antara konduktor tanpa membuat adanya arus mengalir ke
luar atau atara konduktor. Istilah ini juga dipergunakan untuk
menamai alat yang digunakan untuk menyangga kabel transmisi listrik
pada tiang listrik.
Beberapa bahan, seperti kaca, kertas, atau Teflon merupakan
bahan isolator yang sangat bagus. Beberapa bahan sintetis
masih "cukup bagus" dipergunakan sebagai isolator kabel.
Contohnya plastik atau karet. Bahan bahan ini dipilih sebagai
isolator kabel karena lebih mudah dibentuk / diproses
sementara masih bisa menyumbat aliran listrik pada voltase
menengah (ratusan, mungkin ribuan volt).
Isolasi termal adalah metode atau proses yang digunakan untuk
mengurangi perpindahan panas (kalor). Bahan yang digunakan untuk
mengurangi laju perpindahan panas itu disebut isolator. Energi panas
(kalor) dapat ditransfer secara konduksi, konveksi, dan radiasi. Panas
dapat lolos meskipun ada upaya untuk menutupinya, tapi isolator
mengurangi panas yang lolos tersebut.
Isolasi termal dapat menjaga wilayah tertutup seperti bangunan atau
tubuh agar terasa hangat lebih lama dari yang sewajarnya, tetapi itu
tidak mencegah hasil akhirnya, yaitu masuknya dingin dan keluarnya
panas. Isolator juga dapat bekerja sebaliknya, yaitu menjaga bagian
dalam suatu wadah terasa dingin lebih lama dari biasanya. Insulator
digunakan untuk memperkecil perpindahan energi panas.
Aliran panas dapat dikurangi dengan menangani satu atau lebih dari
tiga mekanisme perpindahan kalor dan tergantung pada sifat fisik
bahan yang digunakan untuk melakukan hal ini.