Sejarah proses elektrolisis dan prinsip elektrolisis

Pada tahun 1833, Michael Faraday mengamati bahwa air murni hampir merupakan isolator yang semputna, sedangkan larutannya merupakan suatu bahan yang menghantar arus listrik. Jika dua elektroda dari logam, misalnya platina, dimasukkan dalam bejana berisi air, yang satu dihubungkan dengan ujung positif dari sumber arus searah, yang lainnya dengan ujungnya yang negative, praktis tak ada terdapat arus sama sekali. Jika sedikit asam misalnya sulfat (H2SO4) atau sodium hydroxide (N2OH), atau garam, misalnya garam dapur, sodium chloride (NaCL) yang dilarutkan dalam air itu, maka larutan ini tahanannya cukup rendah sehingga arus dapat mengalir. Tahanan larutan inu tergantung pada konsentrasi dan pada temperature. Larutan dari zat – zat organic misalnya gula, tidak mengantarkan listrik.

Larutan yang menghantar arus listrik disebut elektrolit. Sementara penghantar itu, yang akan kita lihat, dibarengi oleh efek – efek kimia yang disebut elektrolisa. Bejana dimana terdapat elektrolit dan elektroda – elektroda itu disebut sel elektrolit. Efek yang terutama dari elektrolisa ialah reaksi kimia yang terjadi pada elektrolit – elektrolit.

Jadi, apabila kita menggunakan elektroda – elektroda platina di dalam larutan asam sulfat, zat air dibentuk dan dibebaskan sebagai gelembung – gelembung gas pada elektroda negative, sedangkan zat asam dibentuk dan dibebaskan sebagai gelembung – gelembung pada elektroda positif. Gas – gas ini dapat dikumpulkan, dikeringkan, dan ditimbang dan pengukuran kuantitatif pertama yang dilakukan Faraday ialah mencatat zat – zat yang dibentuk pada kedua elektroda – elektroda dan mengukur masanya masing – masing, setelah ada arus yang tertentu dan mengalir dalam waktu yang juga diketahui.

Bayangkanlah tiga buah sel elektrolit yang semuanya menggunakan elektroda – elektroda platina (untuk menghindarkan hal – hal yang tak diinginkan, misalnya elektroda – elektroda itu sendiri aktif secara kimia dan bereaksi dengan bahan – bahan yang dibentuk pada permukaan – permukaannnya, tetapi dengan larutan yang berbeda – beda. Dengan menghubungkannnya secara seri, maka pada semua sel arusnya sama.

Jika arus listrik dilewatkan molekul air yang diasamkan, maka keadaan air akan terurai menjadi gas hydrogen & oksigen. Ini disebut elektrolisis. Pada proses elektrolisis, lempengan yang mengalirkan arus ke dalam & ke luar larutan disebut elektroda. Elektroda yang dihubungkan dengan kutub positif  disebut elektroda positif atau anoda, dan lempengan elektroda yang dihubungkan dengan kutub negative disebut elektroda negative atau katoda. Atom atau radikal elektrolit yang mengendap atau menguap di anoda adalah ion negative anion, yang mengendap atau menguap di katoda adalah ion positif atau kation.

Pada larutan tembaga III – klorida misalnya, tembaga akan mengendao sebagai logam di katoda, sedang anoda timbul gas klor, Cl2.

Reaksi yang terjadi pada katoda adalah sebagai berikut : ion 0 ion Cu2+ yang berhubungan dengan katoda akan menangkap elektron dari katoda, sehingga mereka menjadi atom Cu, yang mengendap sebagai logam tembaga di katode. Perubahan ini dapat ditulis dengan persamaan sebagai berikut :

Dalam waktu yang sama di anoda terjadi reaksi sebagai berikut : ion – ion Cl- akan memberikan elektron kepada anoda, sehingga mereka menjadi atom Cl yang kemudian bergabung membentuk molekul Cl2 yang menguap sebagai gas.

Jika proses elektolisis ini dihubungkan dengan definisi oksidasi dan reduksi, maka proses pada katoda adalah reduksi dan proses pada anoda adalah oksidasi. Katoda sebagai reduktor dan akan kehilangan elektron, sedang anoda bertindak sebagai oksidator yang akan menerima elektron.

Sebagian dari molekul – molekul cairan senantiasa terurai menjadi ion – ion positif dan negative. Apabila kr dalam cairan dimasukkan 2 keping logam yang masing – masing dihubungkan ke kutub – kutub sumber daya listrik, maka ion – ion akan bergerak dari satu keeping ke keeping yang lainnya. Keping – krping tersebut bertindak sebagai elektroda positif dan elektroda negative.

Ion – ion positif bergerak ke elektroda negative, yakni ke keeping yang dihubungkan ke kutub negative sumber daya, dan ion – ion negative bergerak ke electrode positif. Sesampainya di elektroda positif, ion negative melepaskan elektronnya ke elektroda tersebut dan menjadi gusgusan atom – atom netral; sebaliknya ion – ion positif sesampainya di elektroda negative akan menarik elektron dari elektroda tersebut serta juga menjadi gugusan atom – atom netral. Gugusan atom – atom netral segera bereaksi dengan air dan membentuk molekul – molekul baru yang lau terurai menjadi ion – ion lagi. Jadi, hantara listrik di dalam larutan elektrolit itu tak lain ialah  elektron – elektron dari elektroda positif dengan diangkut oleh ion – ion elektrolit.

Seperti halnya elektron – elektron bebas di dalam konduktor dalam menghantarkan arus listrik hambatan begitu menghantarkan arus listrik, mengalami hambatan – hambatan. Hambatan – hambatan itu berasal dari gaya elektrostatik antara ion – ion, gesekan dan tumbukan ion – ion dengan molekul – molekul cairan, dan sebagainya. Di lain pihak, makin besar konsentrasi larutan elektrolit, makin besar daya hantar listriknya.

Pemahaman dan Karakteristik Fototransistor

1.    Bagaimana cara membuat transistor secara manual adalah
Dalam teknik penumbuhan (grown technique), suatu kristal tunggal ditarik dari lelehan silikon (germanium) yang mengandung atau dapat dikatakan pencampuran jenis n. Selama proses penarikan jenis pencampur dari lelehan diubah dengan menambahakan mula – mula pencampur jenis p. Kemudian pencampur jenis n ditambahkan lagi membentuk transistor jenis n-p-n. Demikian pula, transistor p-n-p dapat pula dibuat. 

Dalam teknik aloi atau teknik leleh (fused), bintik kecil indium (elemen aseptor) ditempatkan masing-masing sisi wafer tipis semikonduktor jenis n.Gabungan tersebut dipanaskan dalam waktu singkat pada temperature tinggi.Selama proses tersebut indium meresap dan masuk ke dalam smikonduktor.Susunan pada waktu mendingin menjadi transistor p-n-p.Dengan cara yang sama transistor n-p-n dapat dibuat.

Dalam teknik difusi, semikonduktor ekstrinsik (dikatakan jenis n) berperan sebagai kolektor yang dipanaskan dalam pembakar berisi pencampur jenis p. Hasil   pencampuran yang berbentuk gas berdifusi masuk ke dalam permukaan semikonduktor membentuk daerah p yang akan digunakan sebagai basis transistor.Irisan ini kemudian ditutup oleh mask dengan bukaan tertentu kemudian dipanaskan kembali dalam bentuk gas dari pencampur jenis n yang akan membentuk bahan jenis n dalam lapisan jenis p. Lapisan n  akan membentuk emitter dari transistor yang merupakan proses rombongan (batch). Dalam teknik difusi tebal irisan (kolektor), yang digunakan sebagai bahan awal dan tidak dapat dibuat sangat tipis.Hal ini menyebabkan kolektor sangat resistif dan tidak cocok untuk penggunaan tertentu.

Dalam teknik epitaksial, lapisan tipis jenis n atau jenis p dari semikonduktor dikembangkan pada bahan semikonduktor yang diserapi (doping) berat.Bahan diserapi berat ini dinamakan landasan atauu lapisan yang terbentuk demikian dapat berperan sebagai kolektor, basis, dan emitter dari transistor.Dapat disebutkan disini bahwa perkembangan terakhir dalam teknik ini menumbuhkan lapisan sangat tipis dalam tebal beberapa puluh atau angstrom.

2.    Keuntungan system sensor yang menggunakan fototransistor adalah

• Vout Sudah Digital.
• Tidak butuh preamp penguat signal.
• Operasi tegangan rendah (5V).
• Proyek pembuatan sensor lebih mudah

3.    Kelemahan system sensor yang menggunakan fototransistor adalah

• Rawan Kotoran.
• Harus mengerti elektronik walau sedikit.
• Butuh regulator stepdown dari 12V ke 5V.
• Untuk sistem pengapian langsung akan mengunci ON terus atau OFF terus saat sensor tidak berputar.(Rawan terbakar pada Coil dan Driver sistem pengapian

4.    Karakteristik dari fototransistor adalah

• Dalam rangkaian jika menerima cahaya akan berfungsi sebagai resistan.
• Dapat menerima penerimaan cahaya yang redup (kecil).
• Semakin tinggi intensitas cahaya yang diterima, maka semakin besar pula resistan yang   dihasilkan.
• Memerlukan sumber tegangan yang kecil.
• Menghantarkan arus saat ada cahaya yang mengenainya.
• Penerimaan cahaya dilakukan pada bagian basis.
• Apabila tidak menerima cahaya maka tidak akan menghantarkan arus.

5.    Perbedaan fototransistor dengan foto diode adalah

• Fototransistor lebih cepat merespon cahaya
• Waktu keluarannya lebih lambat dari fotodioda
• Fototransistor biasanya ditempatkan dalam suatu material transparan

General Explanations How the Thermal Energy Transferred

Thermal energy can be transferred to or from a system by conduction, convection, and radiation. Remember that heat is energy transferred from a system with a higher temperature to a system with a lower temperature (both of which are in contact) through particle collisions - constituent particles.

Conduction occurs when heat energy moves through a material as a result of collisions between electrons, inon, atoms, and molecules of the material. The more heat a substance, the higher the average kinetic energy - the average atom. If there is a temperature difference between material - material that is in contact, when a collision occurs between two atoms, atom - atom with higher energy in the warmer substance transfers energy to atoms - atoms with lower energy in the cooler substance . Thus, heat flows from hot to cold.

Convection thermal energy occurs in a liquid when warm material flows thereby replacing the cooler material. Common example is the flow of warm air from a heater vent and a flow of warm water in the Gulf Stream.

Radiation is energy which transfer by electromagnetic waves that shines through the vacuum between atoms and empty space. Different energy glowing with heat, although both are related to the energy moving. Heat is heat, electromagnetic radiation is electromagnetic radiation, do not confuse the two.

A black body is a body that absorbs all radiant energy falling on it. At thermal equilibrium, the object emits as much energy is absorbed. So a good absorber of radiation is also (a) good radiation transmitter.

Radiation is the transfer of heat through electromagnetic waves or packets of energy (photons) which can be down to the very long distances without the need for interaction with the medium (this is why the radiation heat transfer is very important in a vacuum chamber), in addition to the amount of energy emitted is proportional to the temperature of the object. Both of these events that distinguish between conduction heat transfer - convection with radiation heat transfer.

Pemahaman Umum Mengenai Material Semikonduktor

Salah satu alasan utama kegunaan semikonduktor dalam elektronik adalah sifat elektroniknya dapat diubah banyak dalam sebuah cara terkontrol dengan menambah sejumlah kecil ketidakmurnian.

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.

Dalam kimia, sebuah logam (bahasa Yunani: Metallon) adalah sebuah unsur kimia yang siap membentuk ion (kation) dan memiliki ikatan logam, dan kadangkala dikatakan bahwa ia mirip dengan kation di awan elektron. Metal adalah salah satu dari tiga kelompok unsur yang dibedakan oleh sifat ionisasi dan ikatan, bersama dengan metaloid dan nonlogam. Dalam tabel periodik, garis diagonal digambar dari boron (B) ke polonium (Po) membedakan logam dari nonlogam. Unsur dalam garis ini adalah metaloid, kadangkala disebut semi-logam; unsur di kiri bawah adalah logam; unsur ke kanan atas adalah nonlogam.

Nonlogam lebih banyak terdapat di alam daripada logam, tetapi logam banyak terdapat dalam tabel periodik. Beberapa logam terkenal adalah aluminium, tembaga, emas, besi, timah, perak, titanium, uranium, dan zink.

Alotrop logam cenderung mengkilap, lembek, dan konduktor yang baik, sementara nonlogam biasanya rapuh (untuk nonlogam padat), tidak mengkilap, dan insulator.

Konduktivitas listrik adalah ukuran dari kemampuan suatu bahan untuk menghantarkan arus listrik. Jika suatu beda potensial listrik ditempatkan pada ujung-ujung sebuah konduktor, muatan-muatan bergeraknya akan berpindah, menghasilkan arus listrik. Konduktivitas listrik  didefinsikan sebagai ratio dari rapat arus  terhadap kuat medan listrik.

Semikonduktor merupakan bahan dasar pembuatan komponen aktif elektronika seperti dioda, transistor, dan IC. Semikonduktor juga merupakanbahan yang memiliki kehantaran di antara konduktordan isolator. Silikon dan germa-nium, yang termasuk kelompok IV dalam sistem pe-riodik, merupakan semikonduktor yang paling banyakdigunakan sebagai bahan dasar komponen elektronika,karena keduanya banyak tersedia di alam. Di sam-ping kedua bahan itu, juga digunakan bahan semikon-duktor paduan, di antaranya silikon-karbon, indium-fosfat, serta berbagai senyawa lainnya. Pada umumnya, bahan semikonduktor peka terhadap suhu, karena itu suhu kerja alat sangat perludiperhatikan.Pembawa muatan mayoritas di dalam semikonduktor tipe- pdan tipe-n, berturut-turut adalah lubang (hole) dan elektron.

Sehingga pembawa muatan di dalam semikonduktor tipe- p bukan hanya lubang saja tetapi juga sejumlah kecil elektron. Sebaliknya,di dalam semikonduktor tipe-n juga terdapat sejumlah kecil lubang sebagai pembawa muatan. Pembawa muatan yang berjumlah besar dinamakan pembawa muatan mayoritas dan yang berjumlah kecil di-namakan pembawa muatan minoritas karena konsentrasi lubang dan elektron sama besar. Semikonduktor yang demikian itu dinamakan semikonduktor intrinsik dan kosentrasi pembawa muatanya dinamakankosentrasi intrinsik.

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.

Dari bahan dasar pasir yang mengandung silikon oksida, dibakar menggunakan karbon untuk mengeluarkan oksigen dari silikon. Silikon yang tidak murni ini kemudian dimurnikan dengan proses Siemens atau proses DuPont. Setelah dimurnikan dengan reaksi kimia kemudian wafer di kristalkan dengan proses Czochralski. Caranya adalah melelehkannya kemudian mendinginkannya dengan cara memutar pelan-pelan ke arah atas. Dengan metode ini, maka pengotor akan pelan-pelan berpindah ke bawah dan didapatkan satu batang silikon murni berbentuk silinder.

Konsep Fototransistor

Bagaimana cara membuat transistor secara manual ?

Jawab :

Dalam metode pertemuan – paduan, transistor – transistor dibuat secara individual. Dua butir indium yang merupakan suatu kotoran akseptor, diletakan pada sisi – sisi berlawanan suatu kepingan tipis germanium tipe – N (setebal 50 mikrometer). Rakitan kecil ini dipanaskan sampai 500 derajat celcius, yaitu di atas titik lebur indium tetapi dibawah titik lebur germanium, untuk menciptakan dua daerah–P. Daerah–P  ini akan menjadi emitor dan kolektor dengan ruang–N tipis yang membentuk daerah basis. Kemudian kabel – kabel  disambungkan dengan disolder atau dilas, dan transistor disimpan rapat dalam kaleng.

Jelaskan proses yang terjadi pada fototransistor sambungan base – kolektor, jika disinari cahaya !

Jawab :

Pada saat basis dari suatu fototransistor disinari cahaya dengan panjang gelombang cahaya yang tepat, maka pasangan elektron lubang akan terbentuk sehingga menyebabkan terjadinya arus basis, dimana arus tersebut berhubungan langsung dengan tingkat kecerahan cahaya.

Bagaimana fototransistor dipakai dalam teknologi computer ?

Jawab :

Pada umumnya level tegangan yang digunakan untuk operasional sebuah komputer mikro seperti IBM-PC adalah TLL (Transistor-Transistor Logic) – Level, dimana TTL – Level memiliki 2 level tegangan logic, yaitu : 1. Logic HIGH = + 5 V dan 2. Logic LOW = 0 V sehingga baik sinyal data maupun sinyal sinyal kontrol lainya dalam computer mikro biasanya menggunakan TTL – Level ini sebagai tegangan Logic operasionalnya. Sebagai contoh aplikasi dari foto transistor banyak ditemukan pada peralatan – peralatan otomatis yang cara kerjanya dipengaruhi oleh intensitas cahaya yang jatuh ke permukaan sensornya. Untuk selanjutnya peralatan otomatis peka cahaya tadi dapat dimanfaatkan sebagai alat sekuriti atau alat pengendali peka cahaya lainnya.

Bagaimana hubungan antara intensitas cahaya dan jarak sumber cahaya terhadap transistor dan tuliskan persamaan arus kolektornya !

Jawab :

Intensitas cahaya yang masuk pada jendela transistor sangatlah mempengaruhi arus listrik fototransistor, tetapi pengaruh tegangan yang digunakan pada rangkaian luar sangatlah kecil.

Besarnya sudut yang dibentuk transistor dan sumber cahaya adalah faktor yang penting. Diasumsikan bahwa illuminasi fotojunction adalah sebanding dengan cosinus sudut arah pancaran cahaya yang tegak lurus terhadap permukaan fotojunction, yang dapat dituliskan sebagai berikut :

Adanya lensa optik atau jendela akan lebih mempertajam kepekaan fototransistor.

Pengertian dan Penjelasan dari Transistor Amplifier

Transistor merupakan istilah yang diterapkan pada kombinasi dari semikonduktor yang dapat berfungsi sebagai amplifier. Perangkat tersebut memiliki aplikasi penting dalam radio dan sirkuit elektronik di mana mereka melakukan fungsi yang sama sebagai tabung vakum. Radio transistor yang berisi semua notubes adalah produk komersial umum.

Sebuah transistor menjadi berguna sebagai penguat dapat terbuat dari dua jenis n dan p, yang merupakan salah satu jenis semikonduktor. Dalam praktek yang sebenarnya segmen tiga terbentuk secara berurutan dalam proses tumbukkan kristal tunggal. Sebagaimana transistor ditetapkan sebagai transistor npn persimpangan. Kontak listrik dibuat dengan masing – masing tiga bagian. Untuk digunakan sebagai penguat jenis n bagian di sebelah kiri berfungsi sebagai kolektor elektron dengan menghubungkannya ke terminal positif dari baterai tegangan moderat. Jenis n bagian di sebelah kanan menjadi emmiter elektron dengan menghubungkannya ke terminal negatif dari baterai tegangan rendah.

Hal ini menyebabkan pergeseran elektron dari kanan ke kiri melalui bagian pusat yang sangat tipis. Elektron mengalir di persimpangan dapat dikontrol dengan memvariasikan potensial antara bagian tengah dan bagian emmiter. Hal ini dapat dihasilkan oleh beberapa sumber potensial berbagai ditunjukkan oleh E dalam diagram. Sebuah variasi kecil dalam E menghasilkan variasi yang sama besar dalam drift elektron dari kanan ke kiri sebagai tegangan pada variasi jauh lebih besar dari baterai yang menghubungkan kedua ujung transistor. Persimpangan emitor melakukan hal yang serupa dengan grid di sebuah triode; variasi kecil dalam potensial di persimpangan ini dapat menghasilkan variasi besar dalam potensial di beberapa X perangkat ditunjukkan dalam digram tersebut.Sebuah sinyal masukan yang berbeda – beda di seluruh persimpangan emitor akan menghasilkan variasi yang jauh lebih besar di X perangkat, dan transistor berfungsi sebagai penguat dari sinyal input.

Common – base, common – emitor dan common – kolektor amplifier. Dalam sirkuit transistor yang digunakan adalah basis eksternal yang saat ini digunakan untuk mengendalikan kolektor atau emitor saat. Dengan menggunakan cara ini transistor yang merupakan arus penguat karena kolektor yang dimilkinya (dan emitor) yang saat ini dengan mudah bisa 100 kali pengendali (basic) dan variasi dalam arus masukan yang digambarkan oleh variasi yang jauh lebih besar dalam output.

Jadi kita dapat membedakan tiga cara dimana transistor mungkin digunakan sebagai penguat, tiga cara itu ialah sebagai berikut :

(a) dengan pengendalian arus kolektor emitor,

(b) dengan pengendalian arus kolektor basis,

(c) dengan pengendalian arus emitor basis.


Hal ini penting dalam semua mode penggunaan, pengoperasian transistor diberikan dalam hal input dan output. Hal tersebut merupakan konsekuensi dari fisika yang berkenaan dengan transistor bipolar, yaitu transistor yang dikuasai perangkat; yang mana hal tersebut sangat berlawanan dengan efek tegangan medan transistor yang dikendalikan perangkat. Sesuai dengan tiga mode operasi yang tercantum di atas, ada tiga buah sirkuit dasar  yang memperkuat transistor hal ini ditunjukkan pada Gambar diatas. Pada frekuensi sinyal impedansi dari tegangan kolektor pasokan diabaikan dan dengan demikian kita dapat mengatakan untuk rangkaian (a) input diterapkan antara emitor dan basis, output yang  efektif yang dihasilkan antara kolektor dan basis. Dengan demikian dasar koneksi umum untuk sirkuit input dan output yang merupakan amplifier ini dikenal sebagai jenis common – base.