Emisi Elektron

     

     

    www.SAP.or.id

     
    * 1. Emisi Electron
        Membahas mengenai cara kerja tabung tak akan bisa lepas dari Proses Emisi Electron  karena sesungguhnya cara kerja tabung yang paling mendasar ialah proses  emisi elektron dan pengendaliannya. Emisi elektron ialah proses pelepasan elektron dari permukaan  suatu substansi atau material yang disebabkan karena  elektron elektron tersebut mendapat energi dari luar.

     

    Dalam realita yang ada proses emisi elektron cenderung terjadi pada logam dibandingkan pada bahan lainnya, hal ini disebabkan karena logam banyak memiliki elektron bebas yang selalu bergerak setiap saat. Banyaknya elektron bebas pada logam disebabkan karena daya tarik ini atom logam terhadap elektron, terutama pada elektron yang terletak pada kulit terluar dari atom logam (elektron valensi) tidak terlalu kuat dibandingkan yang terjadi pada bahan lainnya. Akan tetapi walaupun daya tarik tesebut tidak terlalu kuat, masihlah cukup untuk menahan elektron agar tidak sampai lepas dari atom logam.
    Agar supaya elektron pada logam bisa melompat keluar melalui permukaan logam, sehingga terjadi proses emisi elektron, maka diperlukanlah sejumlah energi untuk mengatasi daya tarik inti atom terhadap elektron. Besarnya energi yang diperlukan oleh sebuah elektron untuk mengatasi daya tarik inti atom sehingga bisa melompat keluar dari permukaan logam, didefinisikan sebagai Fungsi Kerja (Work Function).Fungsi kerja biasanya dinyatakan dalam satuan eV (electron volt), besarnya fungsi kerja adalah berbeda untuk setiap logam.
        Proses penerimaan energi luar oleh elektron agar bisa beremisi dapat terjadi dengan beberapa cara, dan jenis proses penerimaan energi  inilah yang membedakan proses emisi elektron yaitu :
    1.  Emisi Thermionic        (Thermionic emission)
    2. Emisi medan listrik     (Field emission)
    3. Emisi Sekunder          (Secondary emission)
    4. Emisi Fotolistrik        (Photovoltaic emission)

    1.1 Emisi Thermionic
    Pada emisi jenis ini, energi luar yang masuk ke bahan ialah dalam bentuk energi panas. Oleh elektron energi panas ini diubah menjadi energi kinetik. Semakin besar panas yang diterima oleh bahan maka akan semakin besar pula kenaikan energi kinetik yang terjadi pada elektron, dengan semakin besarnya kenaikan energi kinetik dari elektron maka gerakan elektron menjadi semakin cepat dan semakin tidak menentu. Pada situasi inilah akan terdapat elektron yang pada ahirnya terlepas keluar melalui permukaan bahan.
    Pada proses emisi thermionic dan juga pada proses emisi lainnya, bahan yang digunakan sebagai asal ataupun sumber elektron disebut sebagai "emiter" atau lebih sering disebut "katoda" (cathode), sedangkan bahan yang menerima elektron disebut sebagai anoda. Dalam konteks tabung hampa (vacuum tube) anoda lebih sering disebut sebagai "plate".
    Dalam proses emisi thermionik dikenal dua macam jenis katoda yaitu :
    a) Katoda panas langsung (Direct Heated Cathode, disingkat DHC)
    b) Katoda panas tak langsung (Indirect Heated Cathode, disingkat IHC)

     

     
     
    Pada Figure 2 dapat dilihat struktur yang disederhanakan dan juga simbol dari DHC, pada katoda jenis ini katoda selain sebagai sumber elektron juga dialiri oleh arus heater (pemanas).
    Struktur yang disederhanakan dan juga simbol dari IHC dapat dilihat pada Figure 3. 
      
      
     


     
     
    Katoda jenis ini tidak dialiri langsung oleh arus heater, panas yang dibutuhkan untuk memanasi katoda dihasilkan oleh heater element (elemen pemanas) dan panas ini dialirkan secara konduksi dari heater elemen ke katoda dengan perantaraan insulasi listrik, yaitu bahan yang baik dalam menghantarkan panas tetapi tidak mengalirkan arus listrik.
    Pada proses emisi thermionik bahan yang akan digunakan sebagai katoda harus memiliki sifat sifat yang memadai untuk berperan dalam proses yaitu :
    a. Memiliki fungsi kerja yang rendah, dengan fungsi kerja yang rendah maka energi yang dibutuhkan untuk menarik elektron menjadi lebih kecil sehingga
        proses emisi lebih mudah terjadi.
    b. Memiliki titik lebur (melting point) yang  tinggi. 
        Pada proses emisi thermionic katoda harus dipanaskan pada suhu yang cukup tinggi untuk memungkinkan terjadinya lompatan elektron, dan suhu ini bisa
        mencapaai 1500 derajat celcius.
    C. Memiliki ketahanan mekanik (mechanical strenght) yang tinggi
        Pada saat terjadinya emisi maka terjadi pula lompatan ion positif dari plate menuju ke katoda. Lompatan  ion positif tersebut oleh katoda akan
        dirasakan sebagai benturan, sehingga agar supaya katoda tidak mengalami
        deformasi maka bahan dari katoda harus memiliki mechanical strenght yang
        tinggi.
    Pada aplikasi yang sesungguhnya ada tiga jenis material  yang digunakan untuk membuat katoda, yaitu :
    a. Tungsten
        Material ini adalah material yang pertama kali digunakan orang untuk membuat
        katode. Tungsten memiliki dua kelebihan untuk digunakan sebagai katoda yaitu
        memiliki ketahanan mekanik dan juga titik lebur yang tinggi (sekitar   3400
        derajat Celcius), sehingga tungsten banyak digunakan untuk aplikasi khas yaitu
        tabung X-Ray yang bekerja pada tegangan sekitar 5000V dan temperature
        tinggi. Akan tetapi untuk aplikasi yang umum terutama untuk aplikasi Tabung
        Audio dimana tegangan kerja dan temperature tidak terlalu tinggi maka
        tungsten bukan material yang ideal, hal ini disebabkan karena tungsten memiliki
        fungsi kerja yang tinggi( 4,52 eV)  dan juga temperature kerja optimal yang
        cukup tinggi  (sekitar 2200 derajat celcius)
    b. Thoriated Tungsten
        Material ini ialah campuran antara tungsten dan thorium. Thorium adalah
        material yang secara individual memiliki fungsi kerja 3,4 eV, campuran antara
        thorium dan tungsten memiliki fungsi kerja 2,63eV, yaitu suatu nilai fungsi
        kerja  yang lebih rendah dibandingan dengan fungsi kerja tungsten ataupun
        thorium  dalam keadaan tidak dicampur. Selain itu hasil pencampuran kedua
        logam  tersebut memiliki temperature kerja optimal yang lebih rendah daripada
        tungsten yaitu 1700 derajat celcius hal ini berarti besarnya energi yang
        dibutuhkan untuk pemanasan pada aplikasi pemakaian logam campuran ini juga
        lebih rendah.
     c. Katoda berlapis oksida  (Oxide-Coated Cathode)
        Katoda tipe ini terbuat dari lempengan nickel yang dilapis dengan barium dan
        oksida strontium. Sebagai hasil dari pelapisan tersebut maka dihasilkanlah
        katoda yang memiliki fungsi kerja yang dan temperature kerja optimal rendah
        yaitu sekitar 750 derajat celsius. Katoda jenis ini umumnya digunakan untuk
        aplikasi yang menggunakan tegangan tidak lebih dari 1000 V.
     
    1.2. Emisi Medan Listrik (Field Emission)

     Pada emisi jenis ini yang menjadi penyebab lepasnya elektron dari bahan ialah adanya gaya tarik medan listrik luar yang diberikan pada bahan. Pada katoda yang digunakan pada proses emisi ini dikenakan medan listrik yang cukup besar sehingga tarikan yang terjadi dari medan listrik pada elektron menyebabkan elektron memiliki energi yang cukup untuk lompat keluar dari permukaan katoda. Emisi medan listrik adalah salah satu emisi utama yang terjadi pada vacuum tube selain emisi thermionic.
     
    1.3. Emisi Sekunder ( Secondary emission)

     
     
    Pada emisi sekunder ini energi yang menjadi penyebab lepasnya elektron datang dalam bentuk energi mekanik yaitu energi yang diberikan dalam proses tumbukan antara elektron luar yang datang dengan elektron yang ada pada katoda. Pada proses tumbukan terjadi pemindahan sebagian energi kinetik dari elektron yang datang ke elektron yang ada pada katoda sehingga elektron yang ada pada katoda tersebut terpental keluar dari permukaan katoda. Pada kenyataannya proses emisi sekunder tidak dapat berlangsung sukses dengan sendirinya untuk melepaskan elektron dari permukaan akan tetapi proses emisi ini masih membutuhkan dukungan dari emisi jenis lainnya secara bersamaan yaitu emisi medan listrik.  Dukungan proses emisi medan listrik dibutuhkan pada proses emisi sekunder, karena walaupun elektron sudah terpental keluar dari permukaan katoda akan tetapi energi yang dimiliki oleh elektron ini seringkali tidak cukup untuk menjangkau anoda sehingga dibutuhkanlah dukungan energi dari proses emisi medan listrik.
     
     
    1.4. Emisi Fotolistrik (Photo Electric Emission)

     
    Pada emisi fotolistrik energi diberikan ke elektron pada katoda melalui foton yaitu paket paket energi cahaya, yang oleh elektron kemudian diubah menjadi energi mekanik sehingga elektron tersebut dapat terlepas dari permukaan katoda.
    Sama seperti proses emisi sekunder emisi fotolistrik juga tidak dapat berjalan dengan sempurna tanpa bantuan proses emisi medan listrik, hal ini disebabkan karena energi yang didapat oleh elektron dari foton belum cukup untuk membuat elektron tersebut mampu menjangkau anoda.

    Sampai pada bagian ini kita baru saja meyelesaikan obrolan kita mengenai emisi electron dan sekarang obrolan akan kita lanjutkan ke pembahasan mengenai vacuum tube dan cara kerjanya.

    Yang dimaksud dengan vacuum tube ialah peralatan elektronik dimana aliran elektron terjadi pada ruang hampa.
    Ada beberapa jenis vacuum tube yang umum digunakan yaitu
    - Dioda
    - Trioda
    - Tetroda
    - Pentoda

                                                    Lanjut ke Dioda

     
     

    Kembali ke Menu Teori vacuum Tube

    Kembali ke halaman utama
     


    Comments