Laporan Eksperimen Efek Hall

LAPORAN PERCOBAAN EFEK HALL

Sanusi (), Amelia Cristina (4201411023), Maliasih (4201411101), Nila Listiani U. (4201411150)/ Rombel 04/ Kelompok B2

ABSTRAK

Kata kunci : efek hall, medan hall, tegangan hall, konstanta hall, koefisien pembawa muatan.

Gejala Efek Hall bisa dilihat apabila arus dialirkan pada suatu penghantar sekaligus menempatkannya dalam medan magnet secara tegak lurus, kemudian terjadi defleksi electron karena adanya medan magnet tersebut. Besamaan dengan hal tersebut muncul pula tegangan hall. Tegangan hall terjadi karena adanya gaya Lorentz pada pembawa muatan yang sedang bergerak dalam medan magnet. Tegangan hall akan menyebabkan medan hall (E_H), sehingga gaya Coulomb yang ditimbulkan F_c = qE_H, berlawanan dengan F_L.

Harga R_H (konstanta hall) juga bergantung pada jenis pembawa muatan dalam proses konduksi. 

1.            PENDAHULUAN

Eksperimen ini bertujuan untuk mempelajari besaran karakteristik suatu bahan semikonduktor melalui penentuan kuantitas-kuantitas fisis bahan yaitu koefisien Hall R_H , resistivitas ρ dan pembawa muatan p atau n (hole dan elektron).

Jika medan magnet B diletakkan tegak lurus pada suatu pelat logam (konduktor atau semikonduktor) dengan cara menempatkan plat tersebut diantara muka-muka kutub sebuah  elektromagnet. Medan ini akan mengarahkan gaya pembelok F pada plat sebagaimana dirumuskan dalam il x B , yang menunjukkan ke arah kanan.

Oleh karena gaya yang mengarah ke samping pada plat tersebut adalah disebabkan oleh gaya pembawa muatan, yaitu qv x B. Pembawa-pembawa muatan positif (hole) atau negatif (electrone) akan cenderung mengarah ke kanan ketika pembawa muatan ini hanyut (drift) sepanjang plat logam. Hal inilah yang menyebabkan beda-beda potensial kecil V di antara sumbu x dan y. Secara keseluruhan fenomena ini disebut dengan Efek Hall.

1.      METODE PENELITIAN

                     Metode yang digunakan dalam percobaan ini adalah melalui penentuan kuantitas-kuantitas fisis bahan yaitu koefisien Hall R_H dan pembawa muatan p atau n(hole electron).

Alat dan Bahan Percobaan

Eksperimen Efek Hall ini menggunakan Apparatus, yaitu INDOSAW SK006 Hall Effect Apparatus, yang terdiri dari :

1.         Power Supply untuk elektromagnetik dengan spesifikasi : 0-6 V, 5 A

2.         Power Supply (sumber arus konstan) spesifikasi : 0-20 mA

3.         Gaussmeter dengan probe hall

4.         Semikonduktor (kristal tunggal Ge) terdapat pada PCB

a.       Kristal Ge : tipe-P

b.      Tebal a : 0,5 mm

c.       Lebar b : 4 mm

d.      Panjang c : 6 mm

5.         Multimeter untuk mengukur tegangan hall (V_H)

Cara Kerja

Eksperimen Efek Hall ini dilaksanakan menggunakan prosedur sebagai berikut:

1.      Mengecek rangkaian yang sudah ada.

2.      Menyalakan power supply, constant current source, dan gaussmeter.

3.      Mengatur tombol pada power supply dan constant current source pada arus I=00 dan V=00 untuk menentukan zero point pada gaussmeter.

4.      Mengkalibrasi gaussmeter supaya skala gaussnya nol.

5.      Melakukan percobaan dengan variasi I dengan cara menentukan nilai tetap B pada gaussmeter dan mengubah-ubah nilai I pada constant current source.

6.      Melakukan percobaan dengan variasi B dengan cara menentukan nilai tetap I pada gaussmeter dan mengubah-ubah nilai pada gaussmeter dengan mengubah-ubah power suply.

7.      Mencatat hasil eksperiment dalam tabel pengamatan

1.         HASIL DAN PEMBAHASAN

Data Hasil Pengamatan

·         Tabel pengamatan dengan variasi medan magnet (B)

t = 0,5 mm

q = 1.6 x 10^-19 C

a.       I = 9,35 mA

No	B (x 10-4 T)	VH (x 10-3 V)
1.	0,020	0,0733
2.	0,025	0,0736
3.	0,030	0,0737
4.	0,035	0,0738
5.	0,040	0,0741
6.	0,045	0,0746
7.	0,050	0,075
8.	0,055	0,0753
9.	0,060	0,0757
10.	0,065	0,0763

b.      I = 10,35 mA

No	B (x 10-4 T)	VH (x 10-3 V)
1.	0,020	0,0823
2.	0,025	0,0824
3.	0,030	0,0825
4.	0,035	0,0827
5.	0,040	0,083
6.	0,045	0,0835
7.	0,050	0,084
8.	0,055	0,0843
9.	0,060	0,0847
10.	0,065	0,0858

c.       I = 11,53 mA

No	B (x 10-4 T)	VH (x 10-3 V)
1.	0,020	0,091
2.	0,025	0,0914
3.	0,030	0,0918
4.	0,035	0,0925
5.	0,040	0,0932
6.	0,045	0,0935
7.	0,050	0,0942
8.	0,055	0,0947
9.	0,060	0,0957
10.	0,065	0,0958

·         Tabel pengamatan dengan variasi I

t = 0,5 mm

q = 1.6 x 10^-19 C

a.       B = 600 gauss = 0.06 T

No	I (x 10-3 A)	VH (x 10-3 V)
1.	0,00176	0,0136
2.	0,00242	0,0188
3.	0,00301	0,0224
4.	0,00412	0,0327
5.	0,00548	0,0425
6.	0,00631	0,049
7.	0,00744	0,059
8.	0,00812	0,0631
9.	0,00901	0,0718
10.	0,01033	0,0768

b.      B = 800 gauss = 0,08 T

No	I (x 10-3 A)	VH (x 10-3 V)
1.	0,00193	0,0153
2.	0,00252	0,0201
3.	0,00349	0,0274
4.	0,00403	0,0322
5.	0,00522	0,042
6.	0,00649	0,0513
7.	0,00758	0,0617
8.	0,00831	0,0678
9.	0,00908	0,0739
10.	0,01065	0,0837

c.       B = 1000 gauss = 0,1 T

No	I (x 10-3 A)	VH (x 10-3 V)
1.	0,00198	0,0166
2.	0,00251	0,0209
3.	0,00373	0,0295
4.	0,00432	0,0354
5.	0,00544	0,0449
6.	0,00673	0,0564
7.	0,00748	0,0624
8.	0,00881	0,0744
9.	0,00925	0,0779
10.	0,0102	0,0862

Pembahasan

Percobaan dilakukan dengan mengalirkan arus pada sebuah pelat semikonduktor dari germanium Kristal bertipe P. Maka pada pelat tersebut bekerja medan listrik yang kita anggap dengan arah sumbu x dan medan induksi magnetic dengan arah sumbu z. Arah medan magnet tegak lurus dengan arah arus yang menuju pelat semikonduktor, tegangan yang mengalir pada pelat berarah tegak lurus dengan arus serta magnet. Ketika muatan mengalir, medan magnet berarah tegak lurus dengan arah gaya pada muatan. Gaya magnet ini dipindahkan ke kawat yang dialiri arus oleh gaya yang mengikat elektron pada kawat dipermukaannya. Karena pembawa muatan itu sendiri mengalami gaya magnetik ketika kawat yang sedang menyalurkan arus itu berada dalam medan magnet luar, pembawa muatan itu dipercepat kearah salah satu sisi kawat. Akibatnya elektron dan hole dipisahkan oleh gaya dan menghasilkan listrik. Mula-mula arus I mengalir searah sumbu x. jika setelah multimeter dihubungkan diantara titik P dan P’ , ini tidak akan menunjukan hasil pembacaan apa-apa. Hal ini menandakan bahwa tidak ada perbedaan potensial antara kedua titik. Namun, ketika medan magnet diberikan sepanjang sumbu y artinya gaussmeter yang mula-mula 0 dinyalakan sehingga ada medan magnet yang bekerja yang tegak lurus dengan arah arus. Akibatnya, angka pada multimeter bergerak menandakan ada beda potensial antara titik P dan P’. Perbedaan potensial inilah yang disebut tegangan Hall (V_H) .Karena arus mengalir sepanjang sumbu x positif maka elektron bergerak sepanjang sumbu x negatif. Gaya yang bekerja pada elektron yang diakibatkan oleh medan magnet B adalah qvxB.

Jika arus dibawa oleh muatan pembawa positif yaitu hole, maka pembawa bergerak searah dengan arus. Gaya magnetik menyebabkan pembawa muatan positif maju ke sisi depan sedangkan sisi belakang pelat bermuatan negatif.

Untuk lebih elasnya tentang Eksperimen Efek Hall Klik Di Sini

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2011. Efek Hall. http://oerleebook.files.wordpress.com/2009/10/efekhall-oerlee.pdf. (Diakses tanggal 20 Desember 2013).

Dwijananti, Pratiwi. 2010. Bahan Ajar Mata Kuliah Eksperimen Fisika. Semarang : Jurusan Fisika FMIPA Unnes.