Share it

Selasa, 16 November 2010

Transistor

BAB I
PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah
transistor merupakan suatu komponen yang sangat dibutuhkan dalam suatu rangkaian elektronik Kini elektonika merupakan salah satu ilmu yang penting. Elektronika telah banyak mengubah kehidupan kita. Radio, Televisi, Hand-Phone, Komputer dan Kalkulator saku merupakan contoh peralatan elektronika yang biasa kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari. Hampir dipastikan setiap rangkaian elektronika menggunakan satu atau lebih transistor. Apa saja yang dapat dilakukan oleh benda ajaib mungil bernama transistor itu? Ternyata tak banyak ! Transistor hanyalah alat untuk mengatur arus listrik seperti saklar, ia dapat menghubung dan memutus aliran listrik. Jutaan transistor yang ada dalam komputer hanyalah bekerja sebagai pemutus dan penghubung arus listrik belaka. Ini cukup mengejutkan bagi kita mengingat komputer dapat melakukan pekerjaan yang amat rumit yang mana diwujudkan secara “sederhana” oleh transistor.
Selain sebagai saklar transistor digunakan juga sebagai penguat. Pada penerima radio sinyal listrik yang diterima antena radio sangat lemah. Transistor menguatkan sinyal tersebut sehingga kita dapat mendengar suara penyiar. Demikian pula sinyal listrik dari microphone yang digunakan penyanyi di atas panggung. Sinyal listrik yang dihasilkan microphone lemah, kemudian transistor memperkuat sinyal tersebut sehingga mampu mengerakkan speaker. Suara penyanyi itupun terdengar sangat keras oleh penonton.

1.2 Perumusan Masalah
Permasalahan pokok yang melandasi penulisan mengenai transistor
1.apa itu transistor ?
2.kegunaannya pada alat?
3.Karakteristiknya?

1.3 Maksud dan Tujuan
1.3.1 Maksud
• Mencari informasi tentang pengertian umum mengenai transistor.
• Mengetahui tipe-tipe transistor
• Menjelaskan pengunaan transistor.
1.3.2 Tujuan
• Mahasiswa dapat mengetahui pengertian umum transistor.
• Dapat mengetahui apa itu transistor?.
• Dapat mengetahui manfaat transisto.

1.4 Sasaran
Tulisan ini diajukan kepada seluruh mahasiswa, terutama mahasiswa yang terjun dan tertarik dalam bidang elekronika. Juga tulisan ini diajukan kepada dosen atau tenaga pengajar pengampu mata kuliah kimia dan bahan.

1.5 Ruang Lingkup
Ruang lingkup substansial bahasan pada tulisan ini adalah terdiri dari pengertian transistor, penggunaannya,tipe-tipe,serta macam transistor.



Daftar isi
HALAMAN JUDUL......................................................................................................................................................i
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Pembahasan Transistor.............................................................................................................1
1.2 Rumusan masalah..............................................................................................................................................1
1.3 Maksud dan Tujuan............................................................................................................................................1
1.4 Sasaran...............................................................................................................................................................1
1.5 Ruang Lingkup....................................................................................................................................................1
1.6Daftar isi..............................................................................................................................................................1
BAB II PEMBAHASAN
2.1 Transistor...........................................................................................................................................................2
• Cara Kerja Semikonduktor
• Cara kerja Transistor
• Jenis-jenis transistor
2.2 Tipe-tipe Transistor...........................................................................................................................................6
• Transistor Darlington
• Transistor efek medan gerbang pertemuan
• Transistor efek medan peka-ion
• Transistor efek-medan
• MOSFET
• Transistor pertemuan dwikutub
• Transistor dwikutub gerbang-terisolasi
2.3 Logika Transistor..............................................................................................................................................37
• Logika Dioda-transistor
• Logika transistor-transistor
2.4 Penerapan Tarnsistor ada alat.........................................................................................................................45
BAB III PENUTUP
3.1 Kesimpulan......................................................................................................................................................49
3.2DAFTAR PUSTAKA....................................................................................................................................................50



BAB II
PEMBAHASAN
Transistor
T
ransistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, dimana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya.


Transistor through-hole (dibandingkan dengan pita ukur sentimeter)
Pada umumnya, transistor memiliki 3 terminal. Tegangan atau arus yang dipasang di satu terminalnya mengatur arus yang lebih besar yang melalui 2 terminal lainnya. Transistor adalah komponen yang sangat penting dalam dunia elektronik modern. Dalam rangkaian analog, transistor digunakan dalam amplifier (penguat). Rangkaian analog melingkupi pengeras suara, sumber listrik stabil, dan penguat sinyal radio. Dalam rangkaian-rangkaian digital, transistor digunakan sebagai saklar berkecepatan tinggi. Beberapa transistor juga dapat dirangkai sedemikian rupa sehingga berfungsi sebagai logic gate, memori, dan komponen-komponen lainnya.
Cara kerja semikonduktor
Pada dasarnya, transistor dan tabung vakum memiliki fungsi yang serupa; keduanya mengatur jumlah aliran arus listrik.
Untuk mengerti cara kerja semikonduktor, misalkan sebuah gelas berisi air murni. Jika sepasang konduktor dimasukan kedalamnya, dan diberikan tegangan DC tepat dibawah tegangan elektrolisis(sebelum air berubah menjadi Hidrogen dan Oksigen), tidak akan ada arus mengalir karena air tidak memiliki pembawa muatan (charge carriers). Sehingga, air murni dianggap sebagai isolator. Jika sedikit garam dapur dimasukan ke dalamnya, konduksi arus akan mulai mengalir, karena sejumlah pembawa muatan bebas (mobile carriers, ion) terbentuk. Menaikan konsentrasi garam akan meningkatkan konduksi, namun tidak banyak. Garam dapur sendiri adalah non-konduktor (isolator), karena pembawa muatanya tidak bebas.
Silikon murni sendiri adalah sebuah isolator, namun jika sedikit pencemar ditambahkan, seperti Arsenik, dengan sebuah proses yang dinamakan doping, dalam jumlah yang cukup kecil sehingga tidak mengacaukan tata letak kristal silikon, Arsenik akan memberikan elektron bebas dan hasilnya memungkinkan terjadinya konduksi arus listrik. Ini karena Arsenik memiliki 5 atom di orbit terluarnya, sedangkan Silikon hanya 4. Konduksi terjadi karena pembawa muatan bebas telah ditambahkan (oleh kelebihan elektron dari Arsenik). Dalam kasus ini, sebuah Silikon tipe-n (n untuk negatif, karena pembawa muatannya adalah elektron yang bermuatan negatif) telah terbentuk.
Selain dari itu, silikon dapat dicampur dengan Boron untuk membuat semikonduktor tipe-p. Karena Boron hanya memiliki 3 elektron di orbit paling luarnya, pembawa muatan yang baru, dinamakan "lubang" (hole, pembawa muatan positif), akan terbentuk di dalam tata letak kristal silikon.
Dalam tabung hampa, pembawa muatan (elektron) akan dipancarkan oleh emisi thermionic dari sebuah katode yang dipanaskan oleh kawat filamen. Karena itu, tabung hampa tidak bisa membuat pembawa muatan positif (hole).
Dapat disimak bahwa pembawa muatan yang bermuatan sama akan saling tolak menolak, sehingga tanpa adanya gaya yang lain, pembawa-pembawa muatan ini akan terdistribusi secara merata di dalam materi semikonduktor. Namun di dalam sebuah transistor bipolar (atau diode junction) dimana sebuah semikonduktor tipe-p dan sebuah semikonduktor tipe-n dibuat dalam satu keping silikon, pembawa-pembawa muatan ini cenderung berpindah ke arah sambungan P-N tersebut (perbatasan antara semikonduktor tipe-p dan tipe-n), karena tertarik oleh muatan yang berlawanan dari seberangnya.
Kenaikan dari jumlah pencemar (doping level) akan meningkatkan konduktivitas dari materi semikonduktor, asalkan tata-letak kristal silikon tetap dipertahankan. Dalam sebuah transistor bipolar, daerah terminal emiter memiliki jumlah doping yang lebih besar dibandingkan dengan terminal basis. Rasio perbandingan antara doping emiter dan basis adalah satu dari banyak faktor yang menentukan sifat penguatan arus (current gain) dari transistor tersebut.
Jumlah doping yang diperlukan sebuah semikonduktor adalah sangat kecil, dalam ukuran satu berbanding seratus juta, dan ini menjadi kunci dalam keberhasilan semikonduktor. Dalam sebuah metal, populasi pembawa muatan adalah sangat tinggi; satu pembawa muatan untuk setiap atom. Dalam metal, untuk mengubah metal menjadi isolator, pembawa muatan harus disapu dengan memasang suatu beda tegangan. Dalam metal, tegangan ini sangat tinggi, jauh lebih tinggi dari yang mampu menghancurkannya. Namun, dalam sebuah semikonduktor hanya ada satu pembawa muatan dalam beberapa juta atom. Jumlah tegangan yang diperlukan untuk menyapu pembawa muatan dalam sejumlah besar semikonduktor dapat dicapai dengan mudah. Dengan kata lain, listrik di dalam metal adalah inkompresible (tidak bisa dimampatkan), seperti fluida. Sedangkan dalam semikonduktor, listrik bersifat seperti gas yang bisa dimampatkan. Semikonduktor dengan doping dapat dirubah menjadi isolator, sedangkan metal tidak.
Gambaran di atas menjelaskan konduksi disebabkan oleh pembawa muatan, yaitu elektron atau lubang, namun dasarnya transistor bipolar adalah aksi kegiatan dari pembawa muatan tersebut untuk menyebrangi daerah depletion zone. Depletion zone ini terbentuk karena transistor tersebut diberikan tegangan bias terbalik, oleh tegangan yang diberikan di antara basis dan emiter. Walau transistor terlihat seperti dibentuk oleh dua diode yang disambungkan, sebuah transistor sendiri tidak bisa dibuat dengan menyambungkan dua diode. Untuk membuat transistor, bagian-bagiannya harus dibuat dari sepotong kristal silikon, dengan sebuah daerah basis yang sangat tipis.

Cara kerja transistor
Dari banyak tipe-tipe transistor modern, pada awalnya ada dua tipe dasar transistor, bipolar junction transistor (BJT atau transistor bipolar) dan field-effect transistor (FET), yang masing-masing bekerja secara berbeda.
Transistor bipolar dinamakan demikian karena kanal konduksi utamanya menggunakan dua polaritas pembawa muatan: elektron dan lubang, untuk membawa arus listrik. Dalam BJT, arus listrik utama harus melewati satu daerah/lapisan pembatas dinamakan depletion zone, dan ketebalan lapisan ini dapat diatur dengan kecepatan tinggi dengan tujuan untuk mengatur aliran arus utama tersebut.
FET (juga dinamakan transistor unipolar) hanya menggunakan satu jenis pembawa muatan (elektron atau hole, tergantung dari tipe FET). Dalam FET, arus listrik utama mengalir dalam satu kanal konduksi sempit dengan depletion zone di kedua sisinya (dibandingkan dengan transistor bipolar dimana daerah Basis memotong arah arus listrik utama). Dan ketebalan dari daerah perbatasan ini dapat dirubah dengan perubahan tegangan yang diberikan, untuk mengubah ketebalan kanal konduksi tersebut. Lihat artikel untuk masing-masing tipe untuk penjelasan yang lebih lanjut.
Jenis-jenis transistor
PNP P-channel
NPN N-channel
BJT JFET
Simbol Transistor dari Berbagai Tipe
Secara umum, transistor dapat dibeda-bedakan berdasarkan banyak kategori:
 Materi semikonduktor: Germanium, Silikon, Gallium Arsenide
 Kemasan fisik: Through Hole Metal, Through Hole Plastic, Surface Mount, IC, dan lain-lain
 Tipe: UJT, BJT, JFET, IGFET (MOSFET), IGBT, HBT, MISFET, VMOSFET, MESFET, HEMT, SCR serta pengembangan dari transistor yaitu IC (Integrated Circuit) dan lain-lain.
 Polaritas: NPN atau N-channel, PNP atau P-channel
 Maximum kapasitas daya: Low Power, Medium Power, High Power
 Maximum frekwensi kerja: Low, Medium, atau High Frequency, RF transistor, Microwave, dan lain-lain
 Aplikasi: Amplifier, Saklar, General Purpose, Audio, Tegangan Tinggi, dan lain-lain





Tipe transistor

Transistor Darlington
Transistor Darlington adalah rangkaian elektronika yang terdiri dari sepasang transistor bipolar (dwi kutub) yang tersambung secara tandem (seri). Sambungan seri seperti ini dipakai untuk mendapatkan penguatan (gain) yang tinggi, karena hasil penguatan pada transistor yang pertama akan dikuatkan lebih lanjut oleh transistor kedua. Keuntungan dari rangkaian Darlington adalah penggunaan ruang yang lebih kecil dari pada rangkaian dua buah transistor biasa dengan bentuk konfigurasi yang sama. Penguatan arus listrik atau gain dari rangkaian transistor Darlington ini sering dituliskan dengan notasi β atau hFE.


Diagram rangkaian dari transistor Darlington menggunakan pasangan transistor NPN
Rangkaian transistor Darlington ditemukan pertama kali oleh Sidney Darlington yang bekerja di Laboratorium Bell di Amerika Serikat. Jenis rangkaian hasil penemuannya ini telah mendapatkan hak paten, dan banyak dipakai dalam pembuatan Sirkuit terpadu (IC atau Integrated Circuits) chip. Jenis rangkaian yang mirip dengan transistor Darlington adalah rangkaian pasangan Sziklai yang terdiri dari sepasang transistor NPN dan PNP. Rangkaian Sziklai sering dikenal sebagai rangkaian 'Complementary Darlington' atau 'rangkaian kebalikan dari Darlington'.
Transistor Darlington bersifat seolah-olah sebagai satu transistor tunggal yang mempunyai penguatan arus yang tinggi. Penguatan total dari rangkaian ini merupakan hasil kali dari penguatan masing-masing transistor yang dipakai:



Dan
Jika rangkaian dipakai dalam moda tunggal emitor maka RE adalah nol dan Nilai

dan
penguatan total dari transistor Darlington bisa mencapai 1000 kali atau lebih. Dari luar transistor Darlington nampak seperti transistor biasa dengan 3 buah kutub: B (basis), C (Kolektor), dan E (Emitter). Dari segi tegangan listriknya, voltase base-emitter rangkaian ini juga lebih besar, dan secara umum merupakan jumlah dari kedua tegangan masing-masing transistornya, seperti nampak dalam rumus berikut:
VBE = VBE1 + VBE2




Transistor efek medan gerbang pertemuan


Transistor efek medan gerbang pertemuan
Simbol
Tipe Komponen aktif
Kategori Transistor FET

Penemu John Bardeen, Walter Houser Brattain dan William Shockley(1947)

Komponen sejenis MOSFET

Kemasan 3 kaki (gerbang, cerat, sumber)
Kotak ini: lihat • bicara



Arus listrik dari sumber ke cerat dalam JFET kanal-p dikurangi jika tegangan diberikan ke gerbang.
Transistor efek medan gerbang pertemuan (JFET atau JUGFET) adalah tipe paling sederhana dari transistor efek medan. Ini dapat digunakan sebagai sebuah sakelar terkendali elektronik atau resistansi terkendali tegangan. Muatan listrik mengalir melalui kanal semikonduktor diantara saluran sumber dan cerat. Dengan memberikan tegangan panjar ke saluran gerbang, kanal dijepit, jadi arus listrik dihalangi atau dimatikan sepenuhnya.
Sejarah
JFET telah diramalkan oleh Julius Edgar Lilienfeld pada tahun 1925 dan pertengahan tahun 1930-an, teori operasinya telah cukup untuk mendapatkan paten. Tetapi, pada waktu itu tidak mungkin untuk membuat kristal terkotori dengan ketelitian yang cukup untuk menunjukkan efek JFET. Pada tahun 1947, peneliti John Bardeen, Walter Houser Brattain, dan William Shockley mencoba untuk membuat JFET ketika mereka menemukan transistor titik kontak. JFET praktis pertama dibuat beberapa tahun kemudian.
Struktur
JFET adalah sebuah bahan semikonduktor yang cukup panjang, dikotori untuk mendapatkan muatan listrik positif (tipe-p) atau negatif (tipe-n) yang melimpah. Koneksi pada setiap ujung semikonduktor membentuk sumber dan cerat. Saluran gerbang mempunyai pengotoran yang berlawanan dengan kanal yang mengelilinginya, jadi terbentuk pertemuan p-n pada antarmuka. Saluran yang menghubungkan keluar biasanya dibuat ohmik.
Tegangan jepit
Untuk menjepit kanal dibutuhkan panjar terbalik tertentu pada pertemuan (VGS). Tegangan jepit ini bervariasi takmenentu, bahkan diantara peranti satu tipe yang diproduksi oleh pabrik yang sama. Sebagai contohnya, VGS(off) untuk peranti J201 dari Temic bervariasi dari -0.8V hingga -4V.[1] Harga lazim bervariasi antara 0.3V hingga 10V. Untuk mematikan peranti kanal-n, dibutuhkan tegangan negatif pada gerbang-sumber (-VGS). Sebaliknya, untuk mematikan peranti kanal-p dibubuhkan tegangan positif pada gerbang-sumber (+VGS).
Perbandingan dengan transistor lain
Arus gerbang JFET (kebocoran mundur pada pertemuan p-n gerbang-ke-kanal) lebih besar daripada MOSFET (yang mempunyai isolator oksida diantara gerbang dan kanal), tetapi jauh lebih rendah dari arus basis pada transistor BJT. JFET mempunyai transkonduktansi yang lebih tinggi dari MOSFET, karenanya JFET digunakan pada beberapa penguat operasi desah rendah dan impedansi masukan tinggi.
Simbol skematis
Gerbang pada JFET kadang-kadang digambarkan ditengah-tengah kanal (tidak pada elektroda sumber maupun cerat seperti diatas). Kesimetrisan ini menunjukkan bahwa cerat dan sumber dapat dipertukarkan, jadi simbol tersebut sebaiknya hanya digunakan pada JFET yang benar-benar dapat dipertukarkan (dimana ini tidak selalu benar untuk semua JFET). Resminya, simbol seharusnya digambarkan didalam lingkaran (menunjukkan kemasan peranti). Simbol tanpa lingkaran digunakan ketika menggambar skema sirkuit terpadu, bahkan saat ini, juga digunakan pada skema komponen tersendiri. Panah menunjukkan polaritas dari pertemuan p-n yang terbentuk diantara kanal dan gerbang. Sama seperti dioda biasa, panah menunjuk dari p ke n (arah dari arus konvensional ketika dipanjar maju).
Model matematis
Arus pada N-JFET yang dikarenakan oleh tegangan kecil VDS adalah:

Dimana:
 2a = ketebalan kanal
 W = lebar kanal
 L = panjang kanal
 q = muatan listrik = 1.6 x 10-19 C
 μn = pergerakan elektron
 Nd = konsentrasi pengotor
Di daerah penjenuhan:

Di daerah linier:

atau







Transistor efek medan peka-ion

Transistor efek medan peka-ion
Tipe Komponen aktif

Kategori Transistor FET

Prinsip kerja Ionisasi pertemuan
Komponen sejenis MOSFET, DNAFET

Kemasan 3 kaki (sumber, cerat, gerbang bercelah)
Kotak ini: lihat • bicara

Transistor efek medan peka-ion (ISFET) adalah jenis transistor efek medan yang dapat digunakan untuk mengukur konsentrasi ion dalam suatu larutan.
Konstruksi
Sumber dan cerat pada ISFET dikonstruksi seperti pada MOSFET. Biasanya bahan gerbang adalah Silikon nitrit (Si3N4), Aluminium oksida (Al2O3) danTantalum oksida (Ta2O5). Elektroda gerbang dipisahkan dari kanal oleh sebuah penghalang yang sensitif terhadap ion hidrogen dan sebuah celah untuk memungkinkan larutan yang diukur untuk berhubungan dengan penghalang peka-ion.
Cara kerja
Ketika konsentrasi ion (seperti pH) berubah, arus listrik yang mengaliri transistor juga berubah. Disini, larutan yang diukur digunakan sebagai elektroda gerbang. Hidrolisis permukaan dari kelompok OHpada bahan gerbang bervariasi pada larutan aquos yang dikenakan pada transistor dikarenakan harga pH. Tegangan listrik yang membentangi badan dan permukaan oksida meningkat disebabkan oleh selongsong ion disekitar pertemuan. Tegangan tahan pada ISFET juga bergantung pada pH dari larutan yang berhubungan dengan penghalang peka-ion.
Penggunaan
Sesuai dengan namanya, transistor ini digunakan sebagai elemen pengindera pada alat pengukur pH elektronik. Walaupun keakuratannya masih rendah, komponen ini tetap digunakan karena praktis dan relatif murah.
Transistor efek–medan
Transistor efek–medan

FET kanal-N daya tinggi
Tipe komponen semikonduktor

Kategori transistor

Penemu Julius Edgar Lilienfeld (1925),Oskar Heil (1934)

Komponen sejenis BJT

Kemasan 3 pin, gerbang, sumber, cerat
Kotak ini: lihat • bicara

(Dialihkan dari FET)
Transistor efek–medan (FET) adalah salah satu jenis transistor menggunakan medan listrik untuk mengendalikan konduktifitas suatu kanal dari jenis pembawa muatan tunggal dalam bahan semikonduktor. FET kadang-kadang disebut sebagai transistor ekakutub untuk membedakan operasi pembawa muatan tunggal yang dilakukannya dengan operasi dua pembawa muatan pada transistor dwikutub (BJT).
Sejarah
Transistor efek–medan diciptakan oleh Julius Edgar Lilienfeld pada tahun 1925 dan oleh Oskar Heil pada tahun 1934, tetapi peranti praktis tidak dibuat secara masal hingga tahun 1990-an.

Saluran
Semua FET mempunyai sebuah saluran gerbang (gate), cerat (drain) dan sumber (source) yang kira-kira sama dengan basis, kolektor dan emitor pada BJT. Selain JFET, semua FET juga mempunyai saluran keempat yang dinamakan badan, dasar atau substrat. Saluran keempat ini melayani kegunaan teknis dalam pemanjaran transistor kedalam titik operasi. Terminal ini sangat jarang digunakan pada desain sirkuit, tetapi keberadaannya penting saat merancang penataan sirkuit terpadu.


Irisan MOSFET tipe-n
Nama-nama saluran pada FET mengacu pada fungsinya. Saluran gerbang dapat dianggap sebagai pengontrol buka-tutup dari gerbang sesungguhnya. Gerbang ini mengizinkan elektron untuk mengalir atau mencegahnya dengan membuat dan mengikangkan sebuah kanal diantara sumber dan cerat. Elektron mengalir dari sumber menuju ke saluran cerat jika ada tegangan yang diberikan. Badan merupakan seluruh semikonduktor dasar dimana gerbang, sumber dan cerat diletakkan. Biasanya saluran badan disambungkan ke tegangan tertinggi atau terendah pada sirkuit, tergantung pada tipenya. Saluran badan dan saluran sumber biasanya disambungkan karena sumber biasanya disambungkan ke tegangan tertinggi atau terendah dari sirkuit, tetapi ada beberapa penggunaan dari FET yang tidak seperti demikian, seperti sirkuit gerbang transmisi dan kaskoda.
Komposisi
FET dapat dibuat dari beberapa semikonduktor, silikon menjadi yang paling umum. FET pada umumnya dibuat dengan proses pembuatan semikonduktor borongan, menggunakan lapik semikonduktor kristal tunggal sebagai daerah aktif, atau kanal. Diantara bahan badan yang tidak lazim adalah amorphous silicon, polycrystalline silicon dan OFET yang dibuat dari semikonduktor organik dan sering menggunakan isolator gerbang dan elektroda organik.

Cara kerja FET
FET mengendalikan aliran elektron (atau lubang elektron pada FET kanal-p) dari sumber ke cerat dengan mengubah besar dan bentuk dari sebuah kanal konduktif yang dibentuk oleh adanya tegangan (atau kurangnya tegangan pada FET kanal-p) yang dikenakan menyeberangi saluran gerbang dan sumber (untuk mempermudah penjabaran, diasumsikan bahwa badan dan sumber disambungkan). Kanal konduktif ini adalah jalur dimana elektron (atau lubang) mengalir dari sumber ke cerat. Dengan menganggap sebuah peranti kanal-n moda pemiskinan. Sebuah tegangan negatif gerbang-ke-sumber menyebabkan daerah pemiskinan untuk bertambah lebar dan menghalangi kanal dari kedua sisi, mempersempit kanal konduktif. Jika daerah pemiskinan menutup kanal sepenuhnya, resistansi kanal dari sumber ke cerat menjadi besar, dan FET dimatikan seperti sakelar yang terbuka. Sebaliknya, sebuah tegangan positif gerbang-ke-sumber menambah lebar kanal dan memungkinkan elektron mengalir dengan mudah. Sekarang menganggap sebuah peranti kanal-n moda pengayaan. Sebuah tegangan positif gerbang-ke-sumber dibutuhkan untuk membuat kanal konduktif karena ini tidak terdapat secara alami didalam transistor. Tegangan positif menarik elektron bebas pada badan menuju ke gerbang, membuat sebuah kanal konduktif. Tetapi elektron yang cukup harus ditarik dekat ke gerbang untuk melawan ion doping yang ditambahkan ke badan FET, ini membentuk sebuah daerah yang bebas dari pembawa bergerak yang dinamakan daerah pemiskinan, dan fenomena ini disebut sebagai tegangan tahan dari FET. Peningkatan tegangan gerbang-ke-sumber yang lebih lanjut akan menarik lebih banyak lagi elektron menuju ke garbang yang memungkinkannya untuk membuat sebuah kanal konduktif dari sumber ke cerat, proses ini disebut pembalikan. Baik pada peranti moda pengayaan ataupun pemiskinan, jika tegangan cerat-ke-sumber jauh lebih rendah dari tegangan gerbang-ke-sumber, merubah tegangan gerbang akan mengubah resistansi kanal, dan arus cerat akan sebanding dengan tegangan cerat terhadap sumber. Pada moda ini, FET berlaku seperti sebuah resistor variabel dan FET dikatakan beroperasi pada moda linier atau moda ohmik[1][2] Jika tegangan cerat-ke-sumber meningkat, ini membuat perubahan bentuk kanal yang signifikan dan taksimetrik dikarenakan gradien tegangan dari sumber ke cerat. Bentuk dari daerah pembalikan menjadi kurus dekat ujung cerat dari kanal. Jika tegangan cerat-ke-sumber ditingkatkan lebih lanjut, titik kurus dari kanal mulai bergerak dari cerat menuju ke sumber. Pada keadaan ini, FET dikatakan dalam moda penjenuhan,[3] beberapa orang menyebutnya sebagai moda aktif, untuk menganalogikan dengan daerah operasi transistor dwikutub.[4][5] Moda penjenuhan, atau daerah antara linier dan penjenuhan digunakan jika diinginkan adanya penguatan. Daerah antara tersebut seringkali dianggap sebagai bagian dari daerah linier, bahkan walaupun arus cerat tidak linier dengan tegangan cerat. Bahkan jika kanal konduktif yang dibentuk oleh tegangan gerbang-ke-sumber tidak lagi menghubungkan sumber ke cerat saat moda penjenuhan, Pembawa muatan tidak dihalangi untuk mengalir. Dengan menganggap peranti kanal-n, sebuah daerah pemiskinan terdapat pada badan tipe-p, mengelilingi kanal konduktif, daerah cerat dan daerah sumber. Elektron yang mencakupi kanal bebas untuk bergerak keluar dari kanal melalui daerah pemiskinan jika ditarik ke cerat oleh tegangan cerat-ke-sumber. Daerah pemiskinan ini bebas dari pembawa dan memiliki resistansi seperti silikon. Penambahan apapun pada tegangan cerat-ke-sumber akan menambah jarak dari cerat ke titik kurus, menambah resistansi dikarenakan daerah pemiskinan sebanding dengan tegangan tegangan cerat-ke-sumber. Perubahan yang sebanding ini menyebabkan arus cerat-ke-sumber untuk tetap relatif tetap tak terpengaruh oleh perubahan tegangan cerat-ke-sumber dan benar-benar berbeda dari operasi moda linier. Dengan demikian, pada moda penjenuhan, FET lebih berlaku seperti sebuah sumber arus konstan daripada sebagai sebuah resistor variabel dan dapat digunakan secara efektif sebagai penguat tegangan. Pada situasi ini, tegangan gerbang-ke-sumber menentukan besarnya arus konstan yang melewati kanal.

Penggunaan
FET yang paling sering digunakan adalah MOSFET. Teknologi proses CMOS (complementary-symmetry metal oxide semiconductor) adalah dasar dari sirkuit terpadu digital modern. Lapisan isolasi tipis antara gerbang dan kanal membuat FET rawan terhadap kerusakan akibat pengosongan elektrostatik selama penanganan. Biasanya ini bukanlah sebuah masalah setelah peranti terpasang. Pada FET, elektron dapat mengalir pada kedua arah melalui kanal ketika dioperasikan pada moda linier, dan konvensi penamaan antara saluran sumber dan saluran cerat agak merupakan keputusan sendiri, karena peranti FET biasanya (tetapi tidak selalu) dibuat simetris dari sumber ke cerat. Ini membuat FET cocok untuk mensakelarkan isyarat analog diantara kedua arah (pemultipleks).












MOSFET


MOSFET
MOSFET daya dalam kemasan D2PAK

Simbol Pengayaan kanal-P Pemiskinan kanal-P Pengayaan kanal-N Pemiskinan kanal-N
Tipe Komponen aktif

Kategori Transistor FET

Penemu Julius Edgar Lilienfeld ( 1925 )

Komponen sejenis JFET, MESFET, ISFET

Kemasan 3 kaki (sumber, cerat, gerbang)
Kotak ini: lihat • bicara


Transistor efek-medan semikonduktor logam-oksida (MOSFET) adalah salah satu jenis transistor efek medan. Prinsip dasar perangkat ini pertama kali diusulkan oleh Julius Edgar Lilienfeld pada tahun 1925 . MOSFET mencakup kanal dari bahan semikonduktor tipe-N dan tipe-P, dan disebut NMOSFET atau PMOSFET (juga biasa nMOS, pMOS). Ini adalah transistor yang paling umum pada sirkuit digital maupun analog, namun transistor pertemuan dwikutub pada satu waktu lebih umum.
Etimologi
Kata 'logam' pada nama yang sekarang digunakan sebenarnya merupakan nama yang salah karena bahan gerbang yang dahulunya lapisan logam-oksida sekarang telah sering digantikan dengan lapisan polisilikon (polikristalin silikon). Sebelumnya aluminium digunakan sebagai bahan gerbang sampai pada tahun 1980 -an ketika polisilikon mulai dominan dengan kemampuannya untuk membentuk gerbang menyesuai-sendiri. Walaupun demikian, gerbang logam sekarang digunakan kembali karena sulit untuk meningkatkan kecepatan operasi transistor tanpa pintu logam.
IGFET adalah peranti terkait, istilah lebih umum yang berarti transistor efek-medan gerbang-terisolasi, dan hampir identik dengan MOSFET, meskipun dapat merujuk ke semua FET dengan isolator gerbang yang bukan oksida. Beberapa menggunakan IGFET ketika merujuk pada perangkat dengan gerbang polisilikon, tetapi kebanyakan masih menyebutnya MOSFET.
Komposisi


Fotomikrograf dua gerbang logam MOSFET dalam ujicoba.
Biasanya bahan semikonduktor pilihan adalah silikon, namun beberapa produsen IC, terutama IBM, mulai menggunakan campuran silikon dangermanium (SiGe) sebagai kanal MOSFET. Sayangnya, banyak semikonduktor dengan karakteristik listrik yang lebih baik daripada silikon, seperti galium arsenid (GaAs), tidak membentuk antarmuka semikonduktor-ke-isolator yang baik sehingga tidak cocok untuk MOSFET. Hingga kini terus diadakan penelitian untuk membuat isolator yang dapat diterima dengan baik untuk bahan semikonduktor lainnya.

Untuk mengatasi peningkatan konsumsi daya akibat kebocoran arus gerbang, dielektrik κ tinggi menggantikan silikon dioksida sebagai isolator gerbang, dan gerbang logam kembali digunakan untuk menggantikan polisilikon[1].

Gerbang dipisahkan dari kanal oleh lapisan tipis isolator yang secara tradisional adalah silicon dioksida, tetapi yang lebih maju menggunakan teknologi silicon oxynitride. Beberapa perusahaan telah mulai memperkenalkan kombinasi dielektrik κ tinggi + gerbang logam di teknologi 45 nanometer.
Simbol sirkuit
Berbagai simbol digunakan untuk MOSFET. Desain dasar umumnya garis untuk saluran dengan kaki sumber dan cerat meninggalkannya di setiap ujung dan membelok kembali sejajar dengan kanal. Garis lain diambil sejajar dari kanal untuk gerbang. Kadang-kadang tiga segmen garis digunakan untuk kanal peranti moda pengayaan dan garis lurus untuk moda pemiskinan.
Sambungan badan jika ditampilkan digambar tersambung ke bagian tengan kanal dengan panah yang menunjukkan PMOS atau NMOS. Panah selalu menunjuk dari P ke N, sehingga NMOS (kanal-N dalam sumur-P atau substrat-P) memiliki panah yang menunjuk kedalam (dari badan ke kanal). Jika badan terhubung ke sumber (seperti yang umumnya dilakukan) kadang-kadang saluran badan dibelokkan untuk bertemu dengan sumber dan meninggalkan transistor. Jika badan tidak ditampilkan (seperti yang sering terjadi pada desain IC desain karena umumnya badan bersama) simbol inversi kadang-kadang digunakan untuk menunjukkan PMOS, sebuah panah pada sumber dapat digunakan dengan cara yang sama seperti transistor dwikutub (keluar untuk NMOS, masuk untuk PMOS).

Kanal-P

Kanal-N

JFET MOSFET pengayaan MOSFET pemiskinan

Untuk simbol yang memperlihatkan saluran badan, di sini dihubungkan internal ke sumber. Ini adalah konfigurasi umum, namun tidak berarti hanya satu-satunya konfigurasi. Pada dasarnya, MOSFET adalah peranti empat saluran, dan di sirkuit terpadu banyak MOSFET yang berbagi sambungan badan, tidak harus terhubung dengan saluran sumber semua transistor.

Operasi MOSFET
Untuk informasi lebih lanjut, lihat referensi berikut[2].
[sunting]Struktur Semikonduktor–Logam–Oksida


Struktur Semikonduktor–Logam–Oksida pada silikon tipe-P
Struktur semikonduktor–logam–oksida sederhana diperoleh dengan menumbuhkan selapis oksida silikon diatas substrat silikon dan mengendapkan selapis logam atau silikon polikristalin. Karena oksida silikon merupakan bahan dielektrik, struktur MOS serupa dengan kondensator planar dengan salah satu elektrodanya digantikan dengan semikonduktor.
Ketika tegangan diterapkan membentangi struktur MOS, tegangan ini mengubah penyebaran muatan dalam semikonduktor. Umpamakan sebuah semikonduktor tipe-p (dengan NA merupakan kepadatan akseptor, p kepadatan lubang; p = NA pada badan netral), sebuah tegangan positif VGB dari gerbang ke badan membuat lapisan pemiskinan dengan memaksa lubang bermuatan positif untuk menjauhi antarmuka gerbang-isolator/semikonduktor, meninggalkan daerah bebas pembawa. Jika VGB cukup tinggi, kepadatan tinggi pembawa muatan negatif membentuk lapisan inversi dibawah antarmuka antara semikonduktor dan isolator. Umumnya, tegangan gerbang dimana kepadatan elektron pada lapisan inversi sama dengan kepadatan lubang pada badan disebut tegangan ambang.
Struktur badan tipe-p ini adalah konsep dasar dari MOSFET tipe-n, yang mana membutuhkan penambahan daerah sumber dan cerat tipe-n.
Struktur MOSFET dan formasi kanal


Irisan NMOS tanpa kanal yang terbentuk (keadaan mati)


Irisan NMOS dengan kanal yang terbentuk (keadaan hidup)
Sebuah transistor efek-medan semikonduktor–logam–oksida (MOSFET) adalah berdasarkan pada modulasi konsentrasi muatan oleh kapasitansi MOS diantara elektroda badan dan elektroda gerbang yang terletak diatas badan dan diisolasikan dari semua daerah peranti dengan sebuah lapisan dielektrik gerbang yang dalam MOSFET adalah sebuah oksida, seperti silikon dioksida. Jika dielektriknya bukan merupakan oksida, peranti mungkin disebut sebagai FET semikonduktor–logam–terisolasi (MISFET) atau FET gerbang–terisolasi (IGFET). MOSFET menyertakan dua saluran tambahan yaitu sumber dan cerat yang disambungkan ke daerah dikotori berat tersendiri yang dipisahkan dari daerah badan. Daerah tersebut dapat berupa tipe-p ataupun tipe-n, tetapi keduanya harus dari tipe yang sama, dan berlawanan tipe dengan daerah badan. Daerah sumber dan cerat yang dikotori berat biasanya ditandai dengan '+' setelah tipe pengotor. Sedangkan daerah yang dikotori ringan tidak diberikan tanda.
Jika MOSFET adalah berupa kanal-n atau NMOS FET, lalu sumber dan cerat adalah daerah 'n+' dan badan adalah daerah 'p'. Maka seperti yang dijelaskan diatas, dengan tegangan gerbang yang cukup, diatas harga tegangan ambang, elektron dari sumber memasuki lapisan inversi atau kanal-n pada antarmuka antara daerah-p dengan oksida. Kanal yang menghantar ini merentang diantara sumber dan cerat, dan arus dialirkan melalui kanal ini jika ada tegangan yang dikenakan diantara sumber dan cerat.
Jika tegangan gerbang dibawah harga ambang, kanal kurang terpopulasi dan hanya sedikit arus bocoran praambang yang dapat mengalir dari sumber ke cerat.
Moda operasi
Operasi dari MOSFET dapat dibedakan menjadi tiga moda yang berbeda, bergantung pada tegangan yang dikenakan pada saluran. Untuk mempermudah, perhitungan dibawah merupakan perhitungan yang telah disederhanakan[3][4].
Untuk sebuah MOSFET kanal-n moda pengayaan, ketiga moda operasi adalah:
Moda Inversi Lemah
Disebut juga moda Titik-Potong atau Pra-Ambang, yaitu ketika VGS < Vth
dimata V_th adalah tegangan ambang peranti.
Berdasarkan model ambang dasar, transistor dimatikan dan tidak ada penghantar antara sumber dan cerat. Namun pada kenyataannya, distribusi Boltzmann dari energi elektron memungkinkan beberapa elektron berenergi tinggi pada sumber untuk memasuki kanal dan mengalir ke cerat, menghasilan arus praambang yang merupakan fungsi eksponensial terhadan tegangan gerbang–sumber. Walaupun arus antara cerat dan sumber harusnya nol ketika transistor minatikan, sebenarnya ada arus inversi-lemah yang sering disebut sebagai bocoran praambang.
Pada inversi-lemah, arus berubah eksponensial terhadap panjar gerbang-ke-sumber VGS[5][6]
,
dimana ID0 = arus pada VGS = Vth dan faktor landaian n didapat dari
n = 1 + CD / COX,
dengan CD = kapasitansi dari lapisan pemiskinan dan COX = kapasitansi dari lapisan oksida.
Beberapa sirkuit daya-mikro didesain untuk mengambil keuntungan dari bocoran praambang.[7][8][9] Dengan menggunakan daerah inversi-lemah, MOSFET pada sirkuit tersebut memberikan perbandingan transkonduktansi terhadap arus yang tertinggi (gm / ID = 1 / (nVT)), hampir seperti transistor dwikutub. Sayangnya lebar-jalur rendah dikarenakan arus penggerak yang rendah.[10][11]


arus cerat MOSFET vs. Tegangan cerat-ke-sumber untuk beberapa harga VGS − Vth, perbatasan antara moda linier(Ohmik) dan penjenuhan (aktif) diperlihatkan sebagai lengkung parabola diatas


Irisan MOSFET dalam noda linier (ohmik), daerah inversi kuat terlihat bahkan didekat cerat


Irisan MOSFET dalam moda penjenuhan (aktif), terdapat takik didekat cerat
[sunting]Moda trioda
Disebut juga sebagai daerah linear (atau daerah Ohmik[12][13]) yaitu ketika VGS > Vth dan VDS < ( VGS - Vth ).
Transistor dihidupkan dan sebuah kanal dibentuk yang memungkinkan arus untuk mengalir diantara sumber dan cerat. MOSFET beroperasi seperti sebuah resistor, dikendalikan oleh tegangan gerbang relatif terhadap baik tegangan sumber dan cerat. Arus dari cerat ke sumber ditentukan oleh:

dimana μn adalah pergerakan efektif pembawa muatan, W adalah lebar gerbana, L adalah panjang gerbang dan Cox adalah kapasitansi oksida gerbang tiap unit luas. Transisi dari daerah eksponensial praambang ke daerah trioda tidak setajam seperti yang diperlihatkan perhitungan.
Moda penjenuhan
Juga disebut dengan Moda Aktif[14][15]
Ketika VGS > Vth dan VDS > ( VGS - Vth )
Transistor dihidupkan dan kanal dibentuk, memungkinkan arus untuk mengalir diantara sumber dan cerat. Karena tegangan cerat lebih tinggi dari tegangan gerbang, elektron menyebar dan penghantaran tidak melalui kanal sempit tetapi melalui kanal yang jauh lebih lebar. Awal dari daerah kanal disebut penyempitan untuk menunjukkan kurangnya daerah kanal didekat cerat. Arus cerat sekarang hanya sedikit bergantung pada tegangan cerat dan dikendalikan terutama oleh tegangan gerbang–sumber.

Faktor tambahan menyertakan λ, yaitu parameter modulasi panjang kanal, membuat tegangan cerat mandiri terhadap arus, dikarenakan oleh adanya efek Early.
,
dimana kombinasi Vov = VGS - Vth dinamakan tegangan overdrive.[16] Parameter penting desain MOSFET adalah resistansi keluaran rO:
.
Tipe MOSFET lainnya
MOSFET gerbang ganda
MOSFET gerbang ganda mempunyai konfigurasi tetroda, dimana semua gerbang mengendalikan arus dalam peranti. Ini biasanya digunakan untuk peranti isyarat kecil pada penggunaan frekuensi radio dimana gerbang kedua gerang keduanya digunakan sebagai pengendali penguatan atau pencampuran dan pengubahan frekuensi.
FinFET


Peranti FinFET gerbang ganda.
FinFET adalah sebuah peranti gerbang ganda yang diperkenalkan untuk memprakirakan flek kanal pendek dan mengurangi perendahan sawar diinduksikan-cerat.
MOSFET moda pemiskinan
Peranti MOSFET moda pemiskinan adalah MOSFET yang dikotori sedemikian pura sehingga sebuah kanal terbentuk walaupun tidak ada tegangan dari gerbang ke sumber. Untuk mengendalikan kanal, tegangan negatif dikenakan pada gerbang untuk peranti kanal-n sehingga "memiskinkan" kanal, yang mana mengurangi arus yang mengalir melalui kanal. Pada dasarnya, peranti ini ekivalen dengan sakelar normal-hidup, sedangkan MOSFET moda pengayaan ekivalen dengan sakelar normal-mati.[17]
Karena peranti ini kurang berdesah pada daerah RF dan penguatan yang lebih baik, peranti ini sering digunakan pada peralatan elektronik RF.
Logika NMOS
MOSFET kanal-n lebih kecil daripada MOSFET kanal-p untuk performa yang sama, dan membuat hanya satu tipe MOSFET pada kepingan silikon lebih murah dan lebih sederhana secara teknis. Ini adalah prinsip dasar dalam desain logika NMOS yang hanya menggunakan MOSFET kanal-n. Walaupun begitu, tidak seperti logika CMOS, logika NMOS menggunakan daya bahkan ketika tidak ada pensakelaran. Dengan peningkatan teknologi, logika CMOS menggantikan logika NMOS pada tahun 1980-an.
MOSFET daya


Irisan sebuah MOSFET daya dengan sel persegi. Sebuah transistor biasanya terdiri dari beberapa ribu sel.
MOSFET daya memiliki struktur yang berbeda dengan MOSFET biasa.[18] Seperti peranti semikonduktor daya lainnya, strukturnya adalah vertikal, bukannya planar. Menggunakan struktur vertikal memungkinkan transistor untuk bertahan dari tegangan tahan dan arus yang tinggi. Rating tegangan dari transistor adalah fungsi dari pengotoran dan ketebalan dari lapisan epitaksial-n, sedangkan rating arus adalah fungsi dari lebar kanal. Pada struktur planar, rating arus dan tegangan tembus ditentukan oleh fungsi dari dimensi kanal, menghasilkan penggunaan yang tidak efisien untuk daya tinggi. Dengan struktur vertikal, besarnya komponen hampir sebanding dengan rating arus dan ketebalan komponen sebanding dengan rating tegangan.
MOSFET daya dengan struktur lateral banyak digunakan pada penguat audio hi-fi. Kelebihannya adalah karakteristik yang lebih baik pada daerah penjenuhan daripada MOSFET vertikal. MOSFET vertikal didesain untuk penggunaan pensakelaran.
DMOS
DMOS atau semikonduktor–logam–oksida terdifusi–ganda adalah teknologi penyempurnaan dari MOSFET vertikal. Hampir semua MOSFET daya dikonstruksi dengan teknologi ini.
Simbol

Tipe Komponen aktif

Kategori Transistor

Penemu John Bardeen, Walter Houser Brattain dan William Shockley(Desember 1947)

Pembuatan pertama Laboratorium Telepon Bell
Komponen sejenis FET

Kemasan 3 kaki (basis, kolektor, emitor)
Kotak ini: lihat • bicara

Transistor pertemuan dwikutub (BJT) adalah salah satu jenis dari transistor. Ini adalah peranti tiga-saluran yang terbuat dari bahan semikonduktorterkotori. Dinamai dwikutub karena operasinya menyertakan baik elektron maupun lubang elektron, berlawanan dengan transistor ekakutub seperti FETyang hanya menggunakan salah satu pembawa. Walaupun sebagian kecil dari arus transistor adalah pembawa mayoritas, hampir semua arus transistor adalah dikarenakan pembawa minoritas, sehingga BJT diklasifikasikan sebagai peranti pembawa-minoritas.
Perkenalan


NPN BJT dengan pertemuan E–B dipanjar maju dan pertemuan B–C dipanjar mundur
Transistor NPN dapat dianggap sebagai dua dioda adu punggung tunggal anoda. Pada penggunaan biasa, pertemuan p-n emitor-basis dipanjar maju dan pertemuan basis-kolektor dipanjar mundur. Dalam transistor NPN, sebagai contoh, jika tegangan positif dikenakan pada pertemuan basis-emitor, keseimbangan diantara pembawa terbangkitkan kalor dan medan listrik menolak pada daerah pemiskinan menjadi tidak seimbang, memungkinkan elektron terusik kalor untuk masuk ke daerah basis. Elektron tersebut mengembara (atau menyebar) melalui basis dari daerah konsentrasi tinggi dekat emitor menuju konsentrasi rendah dekat kolektor. Elektron pada basis dinamakan pembawa minoritas karena basis dikotori menjadi tipe-p yang menjadikan lubang sebagai pembawa mayoritas pada basis. Daerah basis pada transistor harus dibuat tipis, sehingga pembawa tersebut dapat menyebar melewatinya dengan lebih cepat daripada umur pembawa minoritas semikonduktor untuk mengurangi bagian pembawa yang bergabung kembali sebelum mencapai pertemuan kolektor-basis. Untuk memastikannya, ketebalan basis dibuat jauh lebih rendah dari panjang penyebaran dari elektron. Pertemuan kolektor-basis dipanjar terbalik, jadi sedikit sekali injeksi elektron yang terjadi dari kolektor ke basis, tetapi elektron yang menyebar melalui basis menuju kolektor disapu menuju kolektor oleh medan pada pertemuan kolektor-basis.
Pengendalian tegangan, arus dan muatan
Arus kolektor-emitor dapat dipandang sebagai terkendali arus basis-emitor (kendali arus) atau tegangan basis-emitor (kendali tegangan). Pandangan tersebut berhubungan dengan hubungan arus-tegangan dari pertemuan basis-emitor, yang mana hanya merupakan kurva arus-tegangan eksponensial biasa dari dioda pertemuan p-n.[1] Penjelasan fisika untuk arus kolektor adalah jumlah muatan pembawa minoritas pada daerah basis.[1][2][3] Model mendetail dari kerja transistor, model Gummel–Poon, menghitung distribusi dari muatan tersebut secara eksplisit untuk menjelaskan perilaku transistor dengan lebih tepat.[4] Pandangan mengenai kendali-muatan dengan mudah menangani transistor-foto, dimana pembawa minoritas di daerah basis dibangkitkan oleh penyerapan foton, dan menangani pematian dinamik atau waktu pulih, yang mana bergantung pada penggabungan kembali muatan di daerah basis. Walaupun begitu, karena muatan basis bukanlah isyarat yang dapat diukur pada saluran, pandangan kendali arus dan tegangan biasanya digunakan pada desain dan analisis sirkuit. Pada desain sirkuit analog, pandangan kendali arus sering digunakan karena ini hampir linier. Arus kolektor kira-kira βF kali lipat dari arus basis. Beberapa sirkuit dasar dapat didesain dengan mengasumsikan bahwa tegangan emitor-basis kira-kira tetap, dan arus kolektor adalah beta kali lipat dari arus basis. Walaupun begitu, untuk mendesain sirkuit BJT dengan akurat dan dapat diandalkan, diperlukan model kendali-tegangan (sebagai contoh model Ebers–Moll)[1]. Model kendali-tegangan membutuhkan fungsi eksponensial yang harus diperhitungkan, tetapi jika ini dilinierkan, transistor dapat dimodelkan sebagai sebuah transkonduktansi, seperti pada model Ebers–Moll, desain untuk sirkuit seperti penguat diferensial menjadi masalah linier, jadi pandangan kontrol-tegangan sering diutamakan. Untuk sirkuit translinier, dimana kurva eksponensiak I-V adalah kunci dari operasi, transistor biasanya dimodelkan sebagai terkendali tegangan dengan transkonduktansi sebanding dengan arus kolektor.
Tundaan penghidupan, pematian dan penyimpanan
Transistor dwikutub mengalami beberapa karakteristik tundaan ketika dihidupkan dan dimatikan. Hampir semua transistor, terutama transistor daya, mengalami waktu simpan basis yang panjang sehingga membatasi frekuensi operasi dan kecepatan pensakelaran. Salah satu cara untuk mengurangi waktu penyimpanan ini adalah dengan menggunakan penggenggam Baker.
Parameter alfa (α) dan beta (β) transistor
Perbandingan elektron yang mampu melintasi basis dan mencapai kolektor adalah ukuran dari efisiensi transistor. Pengotoran cerat pada daerah emitor dan pengotoran ringan pada daerah basis menyebabkan lebih banyak elektron yang diinjeksikan dari emitor ke basis daripada lubang yang diinjeksikan dari basis ke emitor. Penguatan arus moda tunggal emitor diwakili oleh βF atau hfe, ini kira-kira sama dengan perbandingan arus DC kolektor dengan arus DC basis dalam daerah aktif-maju. Ini biasanya lebih besar dari 100 untuk transistor isyarat kecil, tapi bisa sangat rendah, terutama pada transistor yang didesain untuk penggunaan daya tinggi. Parameter penting lainnya adalah penguatan arus tunggal-basis, αF. Penguatan arus tunggal-basis kira-kira adalah penguatan arus dari emitor ke kolektor dalam daerah aktif-maju. Perbandingan ini biasanya mendekati satu, diantara 0,9 dan 0,998. Alfa dan beta lebih tepatnya berhubungan dengan rumus berikut (transistor NPN):



Struktur


Irisan transistor NPN yang disederhanakan


Kepingan transistor NPN frekuensi tinggi KSY34, basis dan emitor disambungkan melalui ikatan kawat
BJT terdiri dari tiga daerah semikonduktor yang berbeda pengotorannya, yaitu daerah emitor, daerah basis dan daerah kolektor. Daerah-daerah tersebut adalah tipe-p, tipe-n dan tipe-p pada transistor PNP, dan tipe-n, tipe-p dan tipe-n pada transistor NPN. Setiap daerah semikonduktor disambungkan ke saluran yang juga dinamai emitor (E), basis (B) dan kolektor (C). Basis secara fisik terletak diantara emitor dan kolektor, dan dibuat dari bahansemikonduktor terkotori ringan resistivitas tinggi. Kolektor mengelilingi daerah emitor, membuat hampir tidak mungkin untuk mengumpulkan elektron yang diinjeksikan ke daerah basis untuk melarikan diri, membuat harga α sangat dekat ke satu, dan juga memberikan β yang lebih besar. Irisan dari BJT menunjukkan bahwa pertemuan kolektor-basis jauh lebih besar dari pertemuan kolektor-basis. Transistor pertemuan dwikutub tidak seperti transistor lainnya karena biasanya bukan merupakan peranti simetris. Ini berarti dengan mempertukarkan kolektor dan emitor membuat transistor meninggalkan moda aktif-maju dan mulai beroperasi pada moda terbalik. Karena struktur internal transistor dioptimalkan untuk operasi moda aktif-maju, mempertukarkan kolektor dan emitor membuat harga α dan β pada operasi mundur jauh lebih kecil dari harga operasi maju, seringkali α bahkan kurang dari 0.5. Buruknya simetrisitas terutama dikarenakan perbandingan pengotoran pada emitor dan kolektor. Emitor dikotori berat, sedangkan kolektor dikotori ringan, memungkinkan tegangan panjar terbalik yang besar sebelum pertemuan kolektor-basis bobol. Pertemuan kolektor-basis dipanjar terbalik pada operasi normal. Alasan emitor dikotori berat adalah untuk memperbesar efisiensi injeksi, yaitu perbandingan antara pembawa yang diinjeksikan oleh emitor dengan yang diinjeksikan oleh basis. Untuk penguatan arus yang tinggi, hampir semua pembawa yang diinjeksikan ke pertemuan emitor-basis harus datang dari emitor. Perubahan kecil pada tegangan yang dikenakan membentangi saluran basis-emitor menyebabkan arus yang mengalir diantara emitor dan kolektor untuk berubah dengan signifikan. Efek ini dapat digunakan untuk menguatkan tegangan atau arus masukan. BJT dapat dianggap sebagai sumber arus terkendali tegangan, lebih sederhana dianggap sebagai sumber arus terkendali arus, atau penguat arus, dikarenakan rendahnya impedansi pada basis. Transistor-transistor awal dibuat darigermanium tetapi hampir semua BJT modern dibuat dari silikon. Beberapa transistor juga dibuat dari galium arsenid, terutama untuk penggunaan kecepatan tinggi.
NPN


Simbol NPN BJT.


Struktur dasar transistor NPN
NPN adalah satu dari dua tipe BJT, dimana huruf N dan P menunjukkan pembawa muatan mayoritas pada daerah yang berbeda dalam transistor. Hampir semua BJT yang digunakan saat ini adalah NPN karena pergerakan elektron dalam semikonduktor jauh lebih tinggi daripada pergerakan lubang, memungkinkan operasi arus besar dan kecepatan tinggi. Transistor NPN terdiri dari selapis semikonduktor tipe-p diantara dua lapisan tipe-n. Arus kecil yang memasuki basis pada tunggal emitor dikuatkan di keluaran kolektor. Dengan kata lain, transistor NPN hidup ketika tegangan basis lebih tinggi daripada emitor. Tanda panah dalam simbol diletakkan pada kaki emitor dan menunjuk keluar (arah aliran arus konvensional ketika peranti dipanjar maju).
PNP
Jenis lain dari BJT adalah PNP.


Simbol PNP BJT.


Struktur dasar transistor PNP
Transistor PNP terdiri dari selapis semikonduktor tipe-n diantara dua lapis semikonduktor tipe-p. Arus kecil yang meninggalkan basis pada moda tunggal emitor dikuatkan pada keluaran kolektor. Dengan kata lain, transistor PNP hidup ketika basis lebih rendah daripada emitor. Tanda panah pada simbol diletakkan pada emitor dan menunjuk kedalam.
Transistor dwikutub pertemuan-taksejenis


Jalur dalam transistor dwikutub pertemuan-taksejenis. Penghalang menunjukkan elektron untuk bergerak dari emitor ke basis, dan lubang untuk diinjeksikan kembali dari basis ke emitor.
Transistor dwikutub pertemuan-taksejenis (HBT) adalah sebuah penyempurnaan BJT sehingga dapat menangani isyarat frekuensi sangat tinggi hingga beberapa ratus GHz. Sekarang sering digunakan dalam sirkuit ultracepat, terutama sistem RF.[5][6] Transistor pertemuan-taksejenis mempunyai semikonduktor yang berbeda untuk tiap unsur dalam transistor. Biasanya emitor dibuat dari bahan yang memiliki celah-jalur lebih besar dari basis. Ilustrasi menunjukkan perbedaan celah-jalur memungkinkan penghalang lubang untuk menginjeksikan lubang kembali ke basis (diperlihatkan sebagai Δφp), dan penghalang elektron untuk menginjeksikan ke basis (Δφn). Susunan penghalang ini membantu mengurangi injeksi pembawa minoritas dari basis ketika pertemuan emitor-basis dipanjar terbalik, dan dengan demikian mengupansi arus basis dan menaikkan efisiensi injeksi emitor. Injeksi pembawa menuju ke basis yang telah diperbaiki memungkinkan basis untuk dikotori lebih berat, menghasilkan resistansi yang lebih rendah untuk mengakses elektroda basis. Dalam BJT tradisional, atau BJT pertemuan-sejenis, efisiensi injeksi pembawa dari emitor ke basis terutama dipengaruhi oleh perbandingan pengotoran diantaran emitor dan basis, yang berarti basis harus dikotori ringan untuk mendapatkan efisiensi injeksi yang tinggi, membuat resistansioya relatif tinggi. Sebagai tambahan, pengotoran basis yang lebih tinggi juga memperbaiki karakteristik seperti tegangan mula dengan membuat basis lebih sempit. Pembedaan tingkat komposisi dalam basis, misalnya dengan menaikkan jumlah germanium secara progresif pada transistor SiGe, menyebabkan gradien dalam celah-jalur di basis netral (ditunjukkan sebagai ΔφG), memberikan medan terpatri didalam yang membantu pengangkutan elektron melewati basis. Komponen alir tersebut membantu pengangkutan sebaran normal, menaikkan respons frekuensi transistor dengan memperpendek waktu pemindahan melewati basis. Dua HBT yang paling sering digunakan adalah silikon-germanium dan aluminium arsenid, tetapi jenis semikonduktor lain juga bisa digunakan untuk struktur HBT. Struktur HBT biasanya dibuat dengan teknik epitaksi, seperti epitaksi fasa uap logam-organik dan epitaksi sinar molekuler.
Daerah operasi


Batas operasi aman transistor, biru: batas IC maksimum, merah: batas VCEmaksimum, ungu: batas daya maksimum
Transistor dwikutub mempunyai lima daerah operasi yang berbeda, terutama dibedakan oleh panjar yang diberikan:
 Aktif-maju (atau aktif saja): pertemuan emitor-basis dipanja maju dan pertemuan basis-kolektor dipanjar mundur. Hampir semua transistor didesain untuk mencapai penguatan arus tunggal emitor yang terbesar (βF) dalam moda aktif-maju. in forward-active mode. Dalam keadaan ini arus kolektor-emitor beberapa kali lipat lebih besar dari arus basis.
 Aktif-mundur (atau aktif-terbalik atau terbalik): dengan membalik pemanjaran pada moda aktif-maju, transistor dwikutub memasuki moda aktif-mundur. Pada moda ini, daerah emitor dan kolektor bertukar fungsi. Karena hampir semua BJT didesain untuk penguatan arus moda aktif-maju yang maksimal, βF pada moda terbalik beberapa kaki lipat lebih rendah. Moda transistor ini jarang digunakan, dan hanya diperhitungkan untuk kondisi kegagalan dan untuk beberapa jenis logika dwikutub. Tegangan tembus panjar terbalik pada basis mungkin lebih rendah pada moda ini.
 Jenuh: dengan semua pertemuan dipanjar maju, BJT memasuki moda jenuh dan memberikan konduksi arus yang besar dari emitor km kolektor. Moda ini berkorespondensi dengan logika hidup, atau sakelar yang tertutup.
 Putus: pada keadaan putus, pemanjaran bertolak belakang dengan keadaan jenuh (semua pertemuan dipanjar terbalik). Arus yang mengalir sangat kecil, dengan demikian berkorespondensi dengan logika mati, atau sakelar yang terbuka.
 Tembusan bandang
Walaupun daerah-daerah tersebut didefinisikan dengan baik untuk tegangan yang cukup besar, mereka bertumpang tindih jika tegangan panjar yang dikenakan terlalu kecil (kurang dari beberapa ratus milivolt).
Transistor dalam moda aktif-maju


Transistor BJT NPN dalam moda aktif-maju
Diagram disamping menunjukkan transistor NPN disambungkan ke dua sumber tegangan. Untuk membuat transistor menghantar arus yang kentara dari C ke E, VBE harus diatas harga minimum yang sering disebut sebagai tegangan potong. Tegangan potong biasanya kira-kira 600 mV untuk BJT silikon pada suhu ruang, tetapi ini juga bisa berbeda-beda bergantung pada tipe transistor dan teknik pemanjaran. Tegangan yang dikenakan ini membuat pertemuan P-N bagian bawah berubah menjadi hidup dan memungkinkan aliran elektron dari emitor ke basis. Pada moda aktif, medan listrik yang terdapat diantara basis dan kolektor (disebabkan oleh VCE) akan menyebabkan mayoritas elektron untuk melintasi pertemuan P-N bagian atas menuju ke kolektor untuk membentuk arus kolektor IC. Elektron yang tertinggal bergabung kembali dengan lubang yang merupakan pembawa mayoritas pada basis sehingga menimbulkan arus melalui sambungan basis untuk membentuk arus basis, IB. Seperti yang diperlihatkan pada diagram, arus emitor IE, adalah arus transistor total, yang merupakan penjumlahan arus saluran lainnya (IE = IB + IC). Pada diagram, tanda panah menunjukkan arah dari arus konvensional, aliran elektron mengalir berlawanan dengan tanda panah. Pada moda aktif, perbandingan dari arus kolektor-ke-basis dengan arus basis disebut dengan penguatan arus DC. Pada perhitungan, harga dari penguatan arus DC disebut dengan hFE, dan harga penguatan arus AC disebut dengan hfe. Walaupun begitu, ketika cakupan frekuensi tidak diperhitungkan, simbol β sering digunakan. Perlu diperhatikan bahwa arus emitor berhubungan dengan VBE secara eksponensial. Pada suhu ruang, peningkatan VBE sebesar kurang-lebih 60 mV meningkatkan arus emitor dengan faktor 10 kali lipat. Kerena arus basis kurang lebih sebanding dengan arus kolektor dan emitor, ini juga berubah dengan fungsi yang sama. Untuk transistor PNP, secara umum cara kerjanya adalah sama, kecuali polaritas tegangan panjar yang dibalik dan fakta bahwa pembawa muatan mayoritas adalah lubang elektron.


Transistor PNP dalam moda aktif-maju

Transistor PNP moda aktif
Sejarah


Transistor pertama
Transistor dwikutub titik-sentuh diciptakan pada Desember 1947[7] di Bell Telephone Laboratories oleh John Bardeen dan Walter Brattain dibawah arahanWilliam Shockley. Versi pertemuan diciptakan pada tahun 1948[8]. Setelah menjadi peranti pilihan untuk berbagai rangkaian, sekarang penggunaannya telah banyak digantikan oleh FET, baik pada sirkuit digital (oleh CMOS) ataupun sirkuit analog (oleh MOSFET dan JFET).
Transistor germanium
Transistor germanium sering digunakan pada tahun 1950-an dan 1960-an. Karena transistor jenis ini mempunyai tegangan potong yang rendah, membuatnya cocok untuk beberapa penggunaan isyarat tegangan rendah. Transistor ini memiliki kemungkinan lebih besar untuk mengalami thermal runaway.
Teknik produksi
Berbagai motoda untuk memproduksi transistor pertemuan dwikutub telah dikembangkan[9].
 Transistor pertemuan tumbuh, teknik pertama untuk memproduksi transistor pertemuan dwikutub[10]. Diciptakan oleh William Shockley di Bell Labs pada23 Juni 1948[11]. Hak paten didapatkan pada 26 Juni 1948.
 Transistor pertemuan, butiran paduan emitor dan kolektor dilelehkan ke basis. Dikembangkan oleh General Electric dan RCA[12] in 1951.
 Transistor paduan mikro, tipe kecepatan tinggi dari transistor pertemuan paduan. Dikembangkan oleh Philco[13].
 Transistor paduan mikro terdifusi, tipe kecepatan tinggi dari transistor pertemuan paduan. Dikembangkan oleh Philco.
 Transistor paduan terdifusi tonggak, tipe kecepatan tinggi dari transistor pertemuan paduan. Dikembangkan oleh Philips.
 Transistor tetroda, varian kecepatan tinggi dari transistor pertemuan tumbuh[14] atau transistor pertemuan paduan[15] dengan dua sambungan ke basis.
 Transistor penghalang permukaan, transistor penghalang logam kecepatan tinggi. Dikembangkan oleh Philco[16] in 1953[17].
 Transistor medan-alir, transistor pertemuan dwikutub kecepatan tinggi. Diciptakan oleh Herbert Kroemer[18][19] di Central Bureau of Telecommunications Technology of the German Postal Service pada tahun 1953.
 Transistor difusi, transistor pertemuan dwikutub tipe modern. Prototip[20] dikembangkan di Bell Labs pada tahun 1954.
 Transistor basis terdifusi, implementasi pertama dari transistor difusi.
 Transistor Mesa, dikembangkan oleh Texas Instruments pada tahun 1957.
 Transistor planar, teknik produksi yang memungkinkan produksi sirkuit terpadu monolitik secara masal. Dikembangkan oleh Dr. Jean Hoerni[21] diFairchild Semiconductor pada tahun 1959.
 Transistor epitaksial[22], transistor pertemuan dwikutub yang dibuat menggunakan deposisi fasa uap epitaksi. Memungkinkan pengendalian tingkat pengotoran dan gradien secara teliti.
Penggunaan
BJT tetap menjadi peranti pilihan untuk beberapa penggunaan, seperti sirkuit diskrit, karena tersedia banyak jenis BJT, transkonduktansinya yang tinggi serta resistansi kekuasannya yang tinggi dibandingkan dengan MOSFET. BJT juga dipilih untuk sirkuit analog khusus, terutama penggunaan frekuensi sangat tinggi (VHF), seperti sirkuit frekuensi radio untuk sistem nirkabel. Transistor dwikutub dapat dikombinasikan dengan MOSFET dalam sebuah sirkuit terpadu dengan menggunakan proses BiCMOS untuk membuat sirkuit inovatif yang menggunakan kelebihan kedua tipe transistor.
Sensor suhu
Karena ketergantungan suhu dan arus pada tegangan panjar maju pertemuan basis-emitor yang dapat dihitung, sebuah BJT dapat digunakan untuk mengukur suhu dengan menghitung perbedaan dua tegangan pada dua arus panjar yang berbeda dengan perbandingan yang diketahui.[23].
Pengubah logaritmik
Karena tegangan basis-emitor berubah sebagai fungsi logaritmik dari arus basis-emitor dan kolektor-emitor, sebuah BJT dapat juga digunakan untuk menghitung logaritma dan anti-logaritma. Sebuah dioda sebenarnya juga dapat melakukan fungsi ini, tetapi transistor memberikan fleksibilitas yang lebih besar.
Kerawanan
Pemaparan transistor ke radiasi menyebalan kerusakan radiasi. Radiasi menyebabkan penimbunan molekul cacat di daerah basis yang berlaku sebagai pusat penggabungan kembali. Hasil dari pengurangan umur pembawa minoritas menyebabkan transistor kehilangan penguatan.
BJT daya beresiko mengalami moda kegagalan yang dinamakan dobrakan sekunder. Pada moda kegagalan ini, beberapa titik pada kepingan semikonduktor menjadi panas dikarenakan arus yang mengalirinya. Bahang yang ditimbulkan menyebabkan pembawa lebih mudah bergerak. Sebagai hasilnya, bagian terpanas dari kepingan semikonduktor menghantarkan lebih banyak lagi arus. Proses regeneratif ini akan terus berlanjut hingga transistor mengalami kegagalan total atau pencatu daya mengalami kegagalan.










Transistor dwikutub gerbang-terisolasi
(Dialihkan dari IGBT)
Transistor dwikutub gerbang-terisolasi
Simbol

Tipe Komponen aktif
Kategori Transistor
Kemasan 3 kaki (gerbang, kolektor, emitor)
Kotak ini: lihat • bicara



Penampang umum transistor IGBT
Transistor dwikutub gerbang-terisolasi (IGBT = insulated gate bipolar transistor) adalah piranti semikonduktor yang setara dengan gabungan sebuah BJT dan sebuah MOSFET. Jenis peranti baru yang berfungsi sebagai komponen saklar untuk aplikasi daya ini muncul sejak tahun 1980-an.
Karakteristik IGBT
Sesuai dengan namanya, peranti baru ini merupakan peranti yang menggabungkan struktur dan sifat-sifat dari kedua jenis transistor tersebut di atas, BJT dan MOSFET. Dengan kata lain, IGBT mempunyai sifat kerja yang menggabungkan keunggulan sifat-sifat kedua jenis transistor tersebut. Saluran gerbang dari IGBT, sebagai saluran kendali juga mempunyai struktur bahan penyekat (isolator) sebagaimana pada MOSFET.
Masukan dari IGBT adalah terminal Gerbang dari MOSFET, sedang terminal Sumber dari MOSFET terhubung ke terminal Basis dari BJT. Dengan demikian, arus cerat keluar dan dari MOSFET akan menjadi arus basis dari BJT. Karena besarnya resistansi masukan dari MOSFET, maka terminal masukan IGBT hanya akan menarik arus yang kecil dari sumber. Di pihak lain, arus cerat sebagai arus keluaran dari MOSFET akan cukup besar untuk membuat BJT mencapai keadaan jenuh. Dengan gabungan sifat kedua unsur tersebut, IGBT mempunyai perilaku yang cukup ideal sebagai sebuah saklar elektronik. Di satu pihak IGBT tidak terlalu membebani sumber, di pihak lain mampu menghasilkan arus yang besar bagi beban listrik yang dikendalikannya.
Terminal masukan IGBT mempunyai nilai impedansi yang sangat tinggi, sehingga tidak membebani rangkaian pengendalinya yang umumnya terdiri dari rangkaian logika. Ini akan menyederhanakan rancangan rangkaian pengendali dan penggerak dari IGBT.
Di samping itu, kecepatan pensaklaran IGBT juga lebih tinggi dibandingkan peranti BJT, meskipun lebih rendah dari peranti MOSFET yang setara. Di lain pihak, terminal keluaran IGBT mempunyai sifat yang menyerupai terminal keluaran (kolektor-emitor) BJT. Dengan kata lain, pada saat keadaan menghantar, nilai resistansi-hidup (Ron) dari IGBT sangat kecil, menyerupai Ron pada BJT.
Dengan demikian bila tegangan jatuh serta borosan dayanya pada saat keadaan menghantar juga kecil. Dengan sifat-sifat seperti ini, IGBT akan sesuai untuk dioperasikan pada arus yang besar, hingga ratusan Ampere, tanpa terjadi kerugian daya yang cukup berarti. IGBT sesuai untuk aplikasi pada perangkat Inverter maupun Kendali Motor Listrik (Drive).
Sifat-sifat IGBT
Komponen utama di dalam aplikasi elekronika daya dewasa ini adalah saklar peranti padat yang diwujudkan dengan peralatan semikonduktor seperti transistor dwikutub (BJT), transistor efek medan (FET), maupun Thyristor. Sebuah saklar ideal di dalam penggunaan elektronika daya akan mempunyai sifat-sifat sebagai berikut:
1. pada saat keadaan tidak menghantar (off), saklar mempunyai tahanan yang besar sekali, mendekati nilai tak berhingga. Dengan kata lain, nilai arus bocor struktur saklar sangat kecil
2. Sebaliknya, pada saat keadaan menghantar (on), saklar mempunyai tahanan menghantar (Ron) yang sekecil mungkin. Ini akan membuat nilai tegangan jatuh (voltage drop) keadaan menghantar juga sekecil mungkin, demikian pula dengan besarnya borosan daya yang terjadi, dan kecepatan pensaklaran yang tinggi.
 Sifat nomor (1) umumnya dapat dipenuhi dengan baik oleh semua jenis peralatan semikonduktor yang disebutkan di atas, karena peralatan semikonduktor komersial pada umumnya mempunyai nilai arus bocor yang sangat kecil.
 Untuk sifat nomor (2), BJT lebih unggul dari MOSFET, karena tegangan jatuh pada terminal kolektor-emitor, VCE pada keadaan menghantar (on) dapat dibuat sekecil mungkin dengan membuat transitor BJT berada dalam keadaan jenuh.
 Sebaliknya, untuk unsur kinerja nomor (3) yaitu kecepatan pensakelaran, MOSFET lebih unggul dari BJT, karena sebagai peranti yang bekerja berdasarkan aliran pembawa muatan mayoritas, pada MOSFET tidak dijumpai arus penyimpanan pembawa muatan minoritas pada saat proses pensaklaran, yang cenderung memperlamnat proses pensaklaran tersebut.

Pasangan Sziklai



Konfigurasi transistor pasangan SziklaiSziklai
Pada elektronika, pasangan Sziklai atau transistor majemuk adalah konfigurasi dari dua transistor dwikutub, mirip seperti pasangan Darlington[1]. Tidak seperti susunan Darlington, pasangan Sziklai mempunyai satu transistor NPN dan satu transistor PNP pada setiap bagian, sehingga ini kadang-kadang disebut Darlington komplementer. Penguatan arus mirip seperti pasangan Darlington, yaitu hasil perkalian antara penguatan kedua transistor. Konfigurasi ini dinamai dengan nama penemunya, George C. Sziklai.
Kelebihan
Satu kelebihan dibandingkan pasangan Darlington adalah tegangan hidup basis yang hanya 0,6V atau separuh dari 1,2V pada Darlington. Seperti pada Darlington, ini hanya bisa jenuh hingga 0,6V, yang merupakan kekurangan untuk tingkat daya tinggi.
Penggunaan
Pasangan Sziklai sering digunakan untuk tingkat keluaran dari penguat daya ketika pendesain menginginkan untuk menggunakan peranti dari tipe yang sama (biasanya NPN), daripada tipe komplementer yang jarang sekali benar-benar cocok). Daripada menggunakan pasangan Darlington untuk bagian penarik dan bagian pendorong, pendesain dapat menggunakan pasangan Sziklai untuk keduanya. Dengan menggunakan dua pasangan Darlington, pendesain berharap agar kombinasi dari dua transistor NPN pada bagian pendorong akan mempunyai karakteristik yang mirip dengan kombinasi dua transistor PNP pada bagian penarik. Dengan menggunakan dua pasangan Sziklai yang keduanya merupakan campuran tipe NPN-PNP, Pendesain dapat dengan lebih baik mencocokkan antara bagian pendorong dan bagian penarik. Untuk mengurangi jumlah transistor PNP, yang lebih langka dan performanya lebih buruk dari transistor NPN, pendesain kadang-kadang menggunakan konfigurasi komplementer semu yang menggunakan sebuah pasangan Darlington (dua transistor NPN) pada bagian pendorong dan sebuah pasangan Sziklai (satu NPN dan satu PNP) pada bagian penarik. Sekarang transistor NPN dan PNP kira-kira sudah setara, dan penguat modern biasanya menggunakan topologi yang sama untuk kedua bagian (Sziklai semua cuak Darlington semua) beberapa orang mengklaim[2] bahwa menggunakan dua pasangan Sziklai memberikan keluaran suara yang lebih baik daripada desain Darlington.


GERBANG LOGIKA

Logika dioda–transistor
Logika dioda–transistor

Skema gerbang NAND DTL yang disederhanakan
Simbol bervariasi
Tipe rangkaian terintegrasi

Kategori gerbang logika

Komponen sejenis DL, RTL, TTL, ECL, I2L,NMOS, CMOS

Kemasan biasanya DIL 8-14 Pin 0,1 in
Kotak ini: lihat • bicara

Logika dioda–transistor atau sering disebut (DTL) adalah sebuah keluarga gerbang logika yang terdiri dari transistor dwikutub (BJT), dioda dan resistor, ini adalah pendahulu dari logika transistor–transistor. Ini disebut logika dioda–transistor karena fungsi penggerbangan dilakukan oleh jaringan dioda dan fungsi penguatan dilakukan oleh transistor.

Cara kerja
Dengan sirkuit sederhana yang ditampilkan dalam gambar, tegangan panjar pada basis diperlukan untuk mencegah ketakstabilan dan kesalahan operasi. Pada versi sirkuit terintegrasi, dua dioda menggantikan R3 untuk mencegah arus basis apapun saat masukan pada keadaan rendah. Selain itu, untuk menambah sebaran keluar (fan-out), dapat digunakan dioda dan transistor tambahan.[1] IBM 1401 menggunakan sirkuit DTL yang hampir sama dengan sirkuit sederhana ini, tetapi menggunakan gerbang NPN dan PNP pada tegangan catu yang berbeda untuk menyelesaikan masalah panjar basis daripada menggunakan dioda tambahan.
Kekurangan kecepatan
Keuntungan utama DTL terhadap pendahulunya, logika resistor–transistor adalah penambahan sebaran masuk (fan-in). Tetapi tundaan penyebaran masih relatif tinggi. Ketika transistor jenuh ketika semua masukan tinggi, muatan disimpan di daerah basis. Ketika keluar dari daerah jenuh (salah satu masukan rendah), muatan ini harus dihilangkan terlebih dahulu, yang membutuhkan beberapa saat. Salah satu cara untuk mempercepat adalah dengan menghubungkan resistor dari basis transistor ke catu negatif yang akan membantu mengikangkan pembawa minoritas pada basis. Masalah diatas telah diatasi TTL dengan mengganti dioda pada sirkuit DTL dengan transistor multi-emitor, yang juga mengurangi area yang dibutuhkan tiap gerbang pada implementasi sirkuit terintegrasi.

Logika transistor–transistor
Logika transistor–transistor

Gerbang logika NAND TTL tipe 7400 yang
Simbol bervariasi
Tipe rangkaian terintegrasi

Kategori gerbang logika

Penemu James L. Buie (1961)
Pembuatan pertama Sylvania (1963)
Komponen sejenis DL, RTL, DTL, ECL, I2L,NMOS, CMOS

Kemasan biasanya DIL 16-24 Pin 0,1 in
Kotak ini: lihat • bicara



Komputer menggunakan Motorola 68000dengan berbagai TTL dipasang pada PCB.
Logika transistor–transistor (TTL) adalah salah satu jenis sirkuit digital yang dibuat dari transistor dwikutub (BJT) dan resistor. Ini disebut logika transistor-transistor karena baik fungsi penggerbangan logika maupun fungsi penguatan dilakukan oleh transistor (berbeda dengan RTL dan DTL). TTL menjadi IC yang banyak digunakan dalam berbagai penggunaan, seperti komputer, kontrol industri, peralatan dan instrumentasi tes, dan lain-lain. Gelar TTLkadang-kadang digunakan untuk menyebut taraf logika yang mirip dengan TTL, bahkan yang tidak berhubungan dengan TTL, sebagai contohnya adalah sebagai etiket pada masukan dan keluaran peranti elektronik.[1]



Sejarah


Sebuah jam tepat waktu buatan 1979 menggunakan TTL.
TTL ditemukan oleh James L. Buie dari TRW, "particularly suited to the newly developing integrated circuit design technology."[2] IC TTL komersial pertama dibuat oleh Sylvania pada 1963, dinamai Sylvania Universal High-Level Logic family (SUHL).[3] Peranti dari Sylvania ini digunakan dalam misil Phoenix.[4]TTL menjadi terkenal pada pendesain sistem elektronik setelah Texas Instruments memperkenalkan seri 5400, dengan daerah suhu untuk militer, pada 1964 dan pada akhirnya seri 7400 pada 1966 dengan daerah suhu yang lebih rendah. Keluarga 7400 dari Texas Instrument menjadi standar industri. Peranti yang cocok dibuat oleh Motorola, AMD, Fairchild, Intel, Intersil, Signetics, Mullard, Siemens, SGS-Thomson/ST microelectronic dan National Semiconductor,[5] [6] dan banyak perusahaan lainnya, bahkan di bekas Uni Soviet. Tidak hanya membuat peranti TTL yang kompatibel, tetapi peranti kompatibel juga dibuat dengan menggunakan teknologi sirkuit lainnya. Istilah TTL digunakan pada banyak logika penyempurnaan yang menggunakan transistor dwikutub, dengan beberapa penyempurnaan di kecepatan dan kebutuhan daya selama lebih dari dua dekade. Keluarga populer yang terakhir adalah 74AS/ALS Advanced Schottky, dikenalkan pada 1985.[7] Hingga 2009, Texas Instruments tetap memproduksi IC kegunaan umum dalam banyak keluarga teknologi usang, walaupun dengan harga yang semakin mahal. Biasanya, chip TTL memadukan tidak lebih dari beberapa ratus transistor. Fungsi yang dipunyai sebuah kemasan tunggal bervariasi dari beberapa gerbang logika hingga mikroprosesor. TTL juga menjadi penting karena harganya yang muram membuat teknik digital cukup ekonomis untuk menggantikan pekerjaan yang sebelumnya dilakukan oleh teknik analog.[8] Kenbak-1, salah satu komputer pribadi pertama, menggunakan TTL untuk CPU daripada menggunakan mikroprosesor yang belum tersedia pada tahun 1971.[9] 1973 Xerox Alto dan 1981 Star, yang mengenalkan GUI, menggunakan sirkuit TTL pada taraf ALU. Banyak komputer yang menggunakan logika kompatibel-TTL hingga tahun 1990-an. Hingga penemuan logika dapat diprogramkan, logika dwikutub tersendiri digunakan untuk percobaan dan pengembangan sirkuit digital terpadu lainnya.





Teori


Skema gerbang NAND TTL dua masukan yang disederhanakan


TTL NAND standar, salah satu bagian dari 7400
TTL berbeda dengan pendahulunya, generasi logika resistor–transistor (RTL) dan logika dioda–transistor (DTL) dengan menggunakan transistor tidak hanya untuk penguatan keluaran tetapi juga untuk mengisolasi masukan. Pertemuan p-n dari dioda mempunyai kapasitansi yang cukup besar, jadi mengubah taraf logika pada masukan DTL memerlukan waktu dan energi yang tidak sedikit. Seperti terlihat pada skema kiri atas, konsep dasar dari TTL adalah mengisolasi masukan dengan menggunakan sambungan basis-bersama, dan menguatkan fungsi dengan sambungan emitor-bersama. Perhatikan bahwa basis dari transistor keluaran digerakan tinggi hanya oleh pertemuan basis-kolektor dari transistor masukan yang dipanjar maju. Skema kedua menambahkan keluaran tiang totem. Ketika Q2 mati (logika 1), resistor membuat Q3 hidup dan Q4 mati, menghasilkan logika 1 yang lebih kuat di keluaran. Ketika Q2 hidup, ini mengaktifkan Q4, menggerakan logika 0 ke keluaran. Dioda memaksa emitor dari Q3 ke ~0.7 V, sedangkan R2, R4 dipilih untuk menarik basis ke tegangan yang lebih rendah, membuatnya mati. Dengan menghilangkan resistor pull-up dan resistor pull-down pada tingkat keluaran, memungkinkan kekuatan gerbang ditingkatkan tanpa mempengaruhi konsumsi daya secara signifikan.[10][11] TTL sangat sesuai dibuat sebagai sirkuit terpadu karena masukan sebuah gerbang dapat disatukan kedalam sebuah daerah dasar untuk membentuk transistor multi emitor. Karena peranti yang rumit mungkin menambah biaya sirkuit jika dibuat dari transistor terpisah, tetapi dengan mengkombinasikan beberapa sirkuit kecil menjadi peranti yang lebih rumit, sebaliknya ini mengurangi biaya implementasi pada IC. Seperti logika yang menggunakan transistor dwikutub lainnya, arus kecil harus diambil dari masukan untuk memastikan taraf logika yang benar. Arus yang diambil harus dalam kapasitas tingkat sebelumnya, sehingga membatasi gerbang yang dapat disambungkan (fanout). Semua TTL standar bekerja pada pencatu daya 5 volt. Isyarat masukan TTL dikatakan rendah jika berada diantara A TTL 0 V dan 0.8 V dimana mewakili titik ground, dan tinggi ketika berada diantara 2.2 V dan 5 V, mewakili titik catu[12] (taraf logika presisi mungkin sedikit bervariasi diantara subtipe). Keluaran TTL biasanya terbatas pada batas yang lebih sempit diantara 0 V dan 0.4 V untuk logika rendah dan diantara 2.6 V dan 5 V untuk logika tinggi, memberikan ketahanan desah 0,4V. Standarisasi taraf logika TTL sangat penting karena papan sirkuit yang rumit sering menggunakan IC TTL yang diproduksi oleh berbagai pabrik dan dipilih berdasarkan kesiapan dan harga, kecocokan harus meyakinkan, dua papan sirkuit dari jalur perakitan yang pada mungkin memiliki campuran merk yang berbeda untuk posisi yang sama dalam papan. Dalam batas dapat digunakan yang cukup luas, gerbang logika dapat dianggap sebagai peranti Boolean ideal tanpa kekhawatiran akan batasan elektronik.
Subtipe
Generasi penerus dari teknologi memproduksi peranti kompatibel dengan penambahan kecepatan atau efisiensi atau keduanya. Walaupun produsen secara resmi memasarkan produk tersebut sebagai keluarga TTL dengan dioda Schottky, beberapa sirkuit yang digunakan pada keluarga LS sebenarnya adalah DTL.[13] TTL dasar biasanya mempunyai tundaan penyebaran 10ns dan borosan daya 10mW tiap gerbang. Variasi dan penerusnya antara lain:
 TTL daya rendah (L), mengorbankan kecepatan untuk pengurangan borosan (33ns, 1mW). Sekarang telah digantikan oleh logika CMOS.
 TTL kecepatan tinggi (H), lebih cepat daripada TTL standar, tapi borosan juga jauh lebih tinggi, (6ns, 22mW)
 TTL Schottky (S), dikenalkan pada tahun 1969, menggunakan penggenggam dioda Schottky pada masukan untuk mencegah penyimpanan muatan dan memperbaiki kecepatan pensakelaran. (3ns, 19mW)
 TTL Schottky daya rendah (LS), menggunakan TTL daya rendah dan dioda Schottky untuk mendapatkan kombinasi antara kecepatan dan efisiensi. Ini mungkin adalah tipe TTL paling umum, digunakan sebagai logika perekat pada mikrokomputer, menggantikan sub-keluarga H, L dan S. (9.5ns, 2mW).
 Varian cepat (F) dari Fairchild dan Schottky maju (AS) TI merupakan penyempurnaan dari LS, dikenalkan pada tahun 1985, dengan sirkuit "Miller-killer" untuk mempercepat transisi dari rendah ke tinggi.
 Sebagian besar produsen menawarkan daerah suhu komersial dan keperluan khusus, sebagai contoh peranti seri 7400 dari TI dispesifikasikan dari 0 hingga 70 °C, dan peranti seri 5400 dalam spesifikasi militer dengan daerah suhu dari −55 hingga +125 °C.
 Peranti tahan radiasi ditawarkan untuk penggunaan luar angkasa dan nuklir.
 Peranti kualitas tinggi dan reabilitas tinggi tersedia untuk penggunaan penerbangan dan militer.
 TTL tegangan rendah (LVTTL) untuk pencatu daya 3.3 pada antarmuka memori.


Perbandingan dengan keluarga logika lainnya
Peranti TTL mengkonsumsi lebih banyak daya daripada peranti CMOS yang ekivalen saat siaga, tetapi konsumsi daya tidak meningkat bersamaan dengan peningkatan kecepatan clock secepat peranti CMOS. Dibandingkan dengan sirkuit ECL, TTL menggunakan lebih sedikit daya dan mempunyai aturan desain yang lebih sederhana, tetapi juga lebih lambat. Pendesain dapat mengkombinasikan ECL dan TTL dalam sistem yang sama untuk mendapatkan performansi dan penghematan yang lebih baik, tetapi peranti penggeser-taraf dibutuhkan diantara dua keluarga logika. TTL kurang sensitif terhadap kerusakan karena pembuangan elektrostatik daripada peranti CMOS awal. Karena struktur keluaran dari peranti TTL yang taksimetrik, impedansi keluaran antara keadaan tinggi dan rendah tidak simetris, membuatnya tidak cocok untuk menggerakan kawat transmisi. Kekurangan ini biasanya dapat diatasi dengan menyangga keluaran dengan peranti penggerak-saluran khusus untuk isyarat yang harus dikirim melalui kabel panjang. ECL, karena struktur keluarannya simetris pada impedansi rendah, ECL tidak mengalami kekurangan ini. Keluaran struktur tiang totem TTL memiliki waktu tumpang tindih sebentar saat semua transistor menghantar, menghasilkan pulsa arus yang besar diambil dari catu. Pulsa tersebut dapat digandengkan dengan cara yang tidak diinginkan pada sepanjang kemasan multi sirkuit terpadu, menghasilan batas desah yang dikurangi dan performa yang lebih lambat. Sistem TTL biasanya memiliki kondensator untuk setiap satu atau dua kemasan, jadi pulsa arus yang disebabkan oleh dalah satu tidak mengakibatkan perubahan tegangan catu. Beberapa produsen sekarang menyuplai logika CMOS ekivalen dengan taraf masukan dan keluaran yang kompatibel, biasanya nomor peranti mirip dengan komponen sejenis.
Kemasan
Seperti kebanyakan sirkuit terpadu abad ke-19 lainnya, peranti TTL biasanya dikemas pada kemasan DIL dengan kaki antara 14 hingga 24. Biasanya dibuat dari plastik epoksi (PDIP) atau keramik (CDIP). Kemasan DIL standar mempunyai kaki yang berjarak 0,1 in, dan hampir semua peranti TTL menggunakan penjarakan ini (walaupun beberapa IC ASIC dikemas dengan penjarakan kaki yang lebih rapat), kemasan DIL 14 dan 16 kaki dengan dua baris kaki dipisahkan 0,3 in adalah yang paling umum untuk IC TTL. IC berkas-tembaga tanpa kemasan dibuat untuk perakitan pada larikan yang lebih besar sebagai sirkuit terpadu campuran. Peranti untuk penggunaan militer dan luar angkasa dikemas dalam kemasan datar, sebuah bentuk dari kemasan pemasangan permukaan, dengan tembaga yang cocok untuk pengelasan atau penyolderan ke papan rangkaian cetak. Sekarang, banyak peranti kompatibel-TTL tersedia dalam kemasan pemasangan permukaan, yang tersedia dalam jenis yang lebih banyak daripada kemasan lewat-lubang.
Pembalik sebagai penguat analog
Walaupun didesain untuk penggunaan taraf logika sinyal digital, sebuah TTL dapat dipanjar untuk digunakan sebagai penguat analog. Penguat seperti ini mungkin sangat berguna pada peranti yang harus mengubah sinyal analog km sinyal digital, tetapi biasanya tidak digunakan ketika penguatan analog menjadi kegunaan utama peranti.[14] Pembalik TTL dapat juga digunakan pada osilator kristal karena kemampuan penguatan analognya sangat berarti dalam analisis performansi osilator.

Penggunaan
Sebelum penemuan peranti integrasi skala sangat besar (VLSI), TTL merupakan standar metode konstruksi untuk prosesor dasar, seperti DEC VAX dan Data General Eclipse. Karena mikroprosesormenjadi lebih berguna, peranti TTL menjadi penting untuk digunakan sebagai logika penempel, seperti penggerak bus cepat pada motherboard, yang menyambungkan blok-blok fungsi sehingga menjadi elemen VLSI.


Logika resistor–transistor


Logika resistor–transistor atau sering disebut dengan RTL adalah sebuah keluarga sirkuit digital yang dibuat dari resistor sebagai jaringan masukan dan transistor dwikutub (BJT) sebagai peranti sakelar. RTL adalah keluarga logika digital bertransistor yang pertama, keluarga yang lain adalah logika dioda–transistor (DTL) dan logika transistor–transistor (TTL).


Kelebihan
Kelebihan utama dari RTL adalah jumlah transistor yang sedikit, dimana ini merupakan hal penting sebelum adanya teknologi sirkuit terintegrasi, dimana gerbang logika dibangun dari komponen tersendiri karena transistor merupakan komponen yang relatif mahal. IC logika awal juga menggunakan sirkuit ini, tetapi dengan cepat digantikan dengan sirkuit yang lebih baik, seperti logika dioda–transistor dan kemudian logika transistor–transistor, dikarenakan dioda dan transistor tidak lebih mahal dari resistor dalam IC.[2]
Keterbatasan
Kekurangan paling jelas dari RTL adalah borosan dayanya yang tinggi ketika transistor menghantar untuk mengambil alih resistor panjar keluaran. Ini membutuhkan lobih banyak arus yang harus dicatu ke RTL dan lebih banyak bahang yang hapus dibuang dari RTL. Kebalikannya, sirkuit TTL meminimalkan kebutuhan tersebut. Pembatasan lain dari RTL adalah sebaran masuk (fan-in) yang terbatas, tiga masukan menjadi batas untuk banyak desain sirkuit untuk operasi normal sebelum kehilangan kekebalan akan desah.[3] Rangkaian terintegrasi NOR RTL standar dapat menggerakan hingga tiga gerbang serupa. Sebagai alternatif, ini cukup untuk menggerakan dua penyangga yang bisa menggerakan 25 keluaran lainnya.[3]
Mempercepat RTL
Berbagai produsen menggunakan metode berikut untuk mempercepat RTL. Menempatkan kondensator berjajar dengan setiap resistor masukan dapat mengurangi takut yang dibutuhkan tingkat penggerak untuk memanjar balik pertemuan basis-emitor tingkat digerakkan. RTL yang menggunakan teknik ini disebut dengan RCTL (resistor capacitor transistor logic).[4] Menggunakan tegangan catu kolektor yang tinggi dan dioda pemangkas mengurangi waktu pengisian kapasitas liar. Susunan ini mensyaratkan dioda memangkas kolektor ke level logika yang telah didesain. Susunan ini juga digunakan pada DTL (logika dioda–transistor).[5]












PENERAPAN TRANSISTOR PADA ALAT
Audio Amplifier Transistor
Audio amplifier dengan transistor sampai saat ini masih menjadi andalan untuk menghasilkan audio dengan daya besar. Walaupun sudah banyak audio amplifier yang terintegrasi dalam 1 IC dengan komponen ekternal yang minim, audio amplifier dengan transistor masih menjadi favorit untuk dibuat
Berikut rangkaian yang dapat anda buat sendiri dengan komponen-komponen yang ada di pasaran.

Semoga berguna dan selamat bereksperimen.

transistor sebagai suis
Kebanyakan litar elektronik yang simple menggunakan relay sebagai suis perantaraan kepada litar luaran yang lain seperti menghidupkan metol 240VAC atau menghidupkan peralatan elektrik. Relay jugalah yang menjadi komponen paling sesuai untuk tugasan tersebut. Manakala komponen lain yang berkaitan seperti SCR atau Triac dan seumpamanya kurang mendapat sambut dari segi penggunaanya kecuali untuk kes-kes tertentu seperti menjimatkan ruang dan mengurangkan berat.

Namum begitu relay perlukan komponen lain untuk menghidupkannya. komponen yang sesuai untuk digandingkan adalah transistor. Ya... transistorlah jawapannya. Jika satu-satu litar elektronik atau pun litar projek kit mempunyai keluarannya sekadar nyalaan LED atau bunyi pada speaker, ianya boleh ditukar kepada penggunaan relay sebagai suis. Seperti litar aktif gelap atau litar penggera air dan seumpamanya yang menggunakan komponen selain relay seperti LED atau speaker, dengan menggunakan litar tambahan, relay boleh digunakan.









Ianya berkaitan dengan kehendak kita untuk mengawal litar lain atau menggunakan voltan 240VAC. Kebanyakan relay sesuai untuk tugasan sebagai suis untuk voltan 240VAC. Asalkan kita perlu berhati-hati dalam pemasangan untuk litar tersebut kerana ianya berkaitan dengan arus ulang alik yang tinggi dan merbahaya. Dengan adanya relay, litar induk tidak dikacau oleh penyambungan litar kedua pada relay. Termasuk juga pada komponen seperti transistor, ianya selamat dan tidak akan rosak kecuali untuk kes-kes tertentu.

Pada contoh surihan di atas adalah salah satu cara untuk menggunakan relay sebagai ganti kepada LED atau speaker dalam sesebuah litar projek. Contoh ini juga untuk keluaran bervoltan positif. Jika voltan keluaran negatif, hanya perlu tukar transistor PNP dan sedikit perubahan susunan komponen asal. Dengan cara ini, relay akan on jika terdapat isyarat voltan pada masukan dan menghidupkan transistor. Fungsi transistor di sini adalah sebagai pemicu relay. Jadi litar ini sebuat sebagai relay driver.

Sirkuit terpadu

Sirkuit terpadu (bahasa Inggris: integrated circuit atau IC) adalah komponen dasar yang terdiri dari resistor, transistor dan lain-lain. IC adalah komponen yang dipakai sebagai otak peralatan elektronika.
Pada komputer, IC yang dipakai adalah mikroprosesor. Dalam sebuah mikroprosesor Intel Pentium 4 dengan ferkuensi 1,8 trilyun getaran per detik terdapat 16 juta transistor, belum termasuk komponen lain. Fabrikasi yang dipakai oleh mikroprosesor adalah 60nm.
Sirkuit terpadu dimungkinkan oleh teknologi pertengahan abad ke-20 dalam fabrikasi alat semikonduktor dan penemuan eksperimen yang menunjukkan bahwaalat semikonduktor dapat melakukan fungsi yang dilakukan oleh tabung vakum. Pengintegrasian transistor kecil yang banyak jumlahnya ke dalam sebuah chip yang kecil merupakan peningkatan yang sangat besar bagi perakitan tube-vakum sebesar-jari. Ukuran IC yang kecil, tepercaya, kecepatan "switch", konsumsilistrik rendah, produksi massal, dan kemudahan dalam menambahkan jumlahnya dengan cepat menyingkirkan tube vakum.
Hanya setengah abad setelah penemuannya, IC telah digunakan dimana-mana. Radio, televisi, komputer, telepon selular, dan peralatan digital lainnya yang merupakan bagian penting dari masyarakat modern. Contohnya, sistem transportasi, internet, dll tergantung dari keberadaan alat ini. Banyak skolar percaya bahwa revolusi digital yang dibawa oleh sirkuit terpadu merupakan salah satu kejadian penting dalam sejarah umat manusia.
IC mempunyai ukuran seukuran tutup pena sampai ukuran ibu jari dan dapat diisi sampai 250 kali dan digunakan pada alat elektronika seperti:
 Telepon
 Kalkulator
 Handphone
 Radio

CONTOH IC

Sirkuit elektronik

Sirkuit elektronik adalah rangkaian listrik atau sirkuit listrik yang memakai komponen elektronika aktif seperti transistor dan sirkuit terpadu (IC chip). Rangkaian atau sirkuit elektronik bisa bersifat sangat kompleks, walaupun sirkuit ini memakai prinsip dasar yang sama seperti pada sirkuit listrik biasa. Sirkuit elektronik biasanya dikategorikan menjadi tiga bagian: rangkaian analog, rangkaiandigital, dan rangkaian kombinasi di antaranya.
Rangkaian elektronik analog berkaitan dengan sinyal yang berubah secara kontinyu (halus atau sedikit demi sedikit) sesuai dengan informasi yang dikandungnya. Beberapa peralatan elektronik seperti penguat (amplifier), tuner, radio, dan televisi menggunakan sinyal analog terutama di bagian depan dan bagian akhirnya. Komponen utama dalam rangkaian elektronik analog adalah komponen pasif (seperti resistor, kapasitor, induktor, dan transformator), dan komponen aktif (seperti transistor, dioda, FET, CMOS, dll).
Pada rangkaian elektronik digital, sinyal listrik yang dipakai berubah secara diskrit (tinggi atau rendah) sesuai dengan nilai logika (1 atau 0) dari informasi yang akan diproses. Komponen elektronika yang menggunakan sinyal digital ini di antaranya adalah gerbang logika, jam digital, kalkulator, PDA (Personal Data Assistant atau komputer saku), mikroprosesor, dan komputer.
Rangkaian elektronik kombinasi mengandung kedua macam sinyal analog dan sinyal digital. Beberapa contoh rangkaian yang menggunakan kedua macam sinyal ini adalah pembanding (comparators), penghitung (pencacah atau timers), PLL, ADC (Analaog-to-Digital Converter), dan DAC (Digital-to-Analog Converter).

Intel 4004
Intel 4004 adalah sebuah CPU 4-bit yang merupakan mikroprosesor chip tunggal pertama di dunia. Pada waktu itu, desain CPU lainnya seperti F14 CADC pada tahun 1970 merupakan implementasi dari chip-chip gabungan (multi-chip)
4004 dirilis dalam kemasan CERDIP 16-kaki pada tanggal 15 November 1971. 4004 merupakan prosesor komputer pertama yang dirancang dan diproduksi oleh produsen chip Intel. Orang yang merancang chip tersebut adalah Ted Hoff dan Federico Faggin dari Intel dan Masatoshi Shima dari Busicom.


Intel C4004 microprocessor. The "gold and white with gray traces" specimen shown belongs to the initial CERDIP type series manufactured in 1971.
Rancangan aslinya berasal dari perusahaan Jepang yang bernama Busicom, untuk digunakan pada kalkulator produksinya. 4004 juga disediakan dengan sebuah chip pendukung (misal, ROM program digabung bersama untuk menggunakan alamat program 12-bit 4004, yang mengijinkan akses memori 4 kilobyte dari bus alamat 4-bit bila semua 16 ROM dipasang). Sirkuit 4004 dibuat dari 2.300 transistor, dan pada tahun berikutnya diikuti oleh microprosesor 8-bit pertama, Intel 8008 dengan 3.300 transistor (dan Intel 4040, perbaikan dari 4004).
Pada masukan ke-empatnya ke pasar mikroprosesor, Intel melepas CPU yang memulai revolusi mikrokomputer; Intel 8080.
 Maximum clock speed - nya adalah 740 kHz
 Program dan penyimpanan data yang terpisah (yaitu, sebuah arsitektur Harvard). Berlainan dengan rancangan arsitektur Harvard lainnya yang menggunakan bus yang terpisah, 4004, karena ingin mengurangi jumlah pin, menggunakan sebuah bus 4-bit tunggal dimultiplex untuk mentransfer:
 Alamat 12-bit
 instruksi 8-bit, tidak ditaruh di memori yang sama dengan
 data word 4-bit
 Set instruksi yang terdiri dari 46 instruksi (di mana 41 diantaranya memiliki lebar 8 bit dan 5 lebar 16 bit)
 Set register terdiri dari 16 register masing-masing 4 bit
 tumpukan subroutine internal memiliki kedalaman 3 tingkat

chip pendukung

4001: 256-byte ROM (256 instruksi program 8-bit), dan satu built-in 4-bit I port / O *
4002: 40-byte RAM (80 4-bit kata data), dan satu built-in port output 4-bit, porsi RAM chip ini disusun menjadi empat "register" dari dua puluh kata 4-bit:
16 data kata (digunakan untuk digit mantissa dalam rancangan kalkulator asli)
4 status kata (digunakan untuk digit eksponen dan tanda dalam desain kalkulator asli)
4003: 10-bit parallel output shift register untuk keyboard scanning, display, printer, dll
4008: 8-bit alamat gerendel untuk akses ke chip memori standar, dan satu built-in 4-bit chip pilih dan I / O port *
4009: program dan I / O konverter akses ke memori standar dan I / O chips *
* Catatan: 4001 ROM + I / O chip tidak dapat digunakan dalam suatu sistem bersama dengan sepasang 4008/4009.














BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Dari pembahasan diatas, secara jelas kita dapat mengetahui bahwa transistor adalah komponen yang sangat diperlukan dari sebuah perangkat elektronika sedangkan elektronika sendiri tidak dapat dipisahkan dri kehidupan sehari-hari.Mungkin tanpa transistor tidak akan sempurna suatu rangkaian elektronik karena kegunaannya yang sangat banyak yaitu sebagai penguat, sebagai sirkuit, pemutus, penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal danlain sebagainya,serta tipe tipe transistor yang banyak.













































DAFTAR PUSTAKA

Bishop, Owen, Dasar-dasar ELEKTRONIKA, Seri Pendidikan Profesi Elektro, Erlangga, Jakarta, 2004
http://id.wikipedia.org
http://www.google.co.id
http://de-kill.blogspot.com/2008/03/perancangan-alarm-anti-maling.html
http://www.scribd.com
http://myenik.blogspot.com/2009/03/kegunaan-transistor-sebagai-suis.html

ALUMINIUM

Aluminium adalah logam yang berwaarna putih perak dan tergolong ringan yang mempunyai massa jenis 2,7 gr cm –3.Sifat-sifat yang dimilki aluminium antara lain :
1. Ringan, tahan korosi dan tidak beracun maka banyak digunakan untuk alat rumah tangga seperti panci, wajan dan lain-lain.
2. Reflektif, dalam bentuk aluminium foil digunakan sebagai pembungkus makanan, obat, dan rokok.
3. Daya hantar listrik dua kali lebih besar dari Cu maka Al digunakan sebagai kabel tiang listrik.
4. Paduan Al dengan logam lainnya menghasilkan logam yang kuat seperti Duralium (campuran Al, Cu, mg) untuk pembuatan badan peswat.
5. Al sebagai zat reduktor untuk oksida MnO2 dan Cr2O3.
Aluminium terdapat melimpah dalam kulit bumi, yaitu sekitar 7,6 %. Dengan kelimpahan sebesar itu, aluminium merupakan unsur ketiga terbanyak setelah oksigen dan silikon, serta merupakan unsur logam yang paling melimpah. Namun, Aluminium tetap merupakan logam yang mahal karena pengolahannya sukar. Mineral aluminium yang bernilai ekonomis adalah bauksit yang merupakan satu-satunya sumber aluminium. Kriloit digunakan pada peleburan aluminium, sedang tanah liat banyak digunakan untuk membuat batu bata, keramik. Di Indonesia, bauksit banyak ditemukan di pulau Bintan dan di tayan (Kalimantan Barat).
Pengolahan Alumininum
Aluminium dibuat menurut proses Hall-heroult yang ditemukan oleh Charles M. Hall di Amerika Serikat dan Paul Heroult tahun 1886. Pengolahan aluminium dan bauksit meliputi 2 tahap :
1. Pemurnian bauksit untuk meperoleh alumina murni.
2. Peleburan / reduksi alumina dangan elektrolisis
Pemurnian bauksit melalui cara :
a. Ba direaksikan dengana NaOH(q) . Aluminium oksida akan larut membentuk NaCl(OH)4.
b. Larutan disaring lalu filtrat yang mengandung NaAl(OH)4 diasamkan dengan mengalirkan gas CO2 Al mengendap sebagai Al(OH)3
c. Al(OH)3 disaring lalu dikeringkan dan dipanaskan sehingga diperoleh Al2O3 tak berair. Bijih –bijih Aluminium yang utama antara lain:
- bauksit
- mika
- tanah liat
Peleburan Alumina
Peleburan ini menggunakan sel elektrolisis yang terdiri atas wadah dari besi berlapis grafit yang sekaligus berfungsi sebagai katode (-) sedang anode (+) adalah grafit. Campuran Al2O3 dengan kriolit dan AlF3 dipanaskan hingga mencair dan pada suhu 950 C kemudian dielektrolisis . Al yang terbentuk berupa zat cair dan terkumpul di dasar wadah lalu dikeluarkan secara periodik ke dalam cetakan untuk mendapat aluminium batangan (ingot). Anode grafit terus menerus dihabiskan karena bereaksi dengan O2 sehingga harus diganti dari waktu ke waktu. Untuk mendapat 1 Kg Aldihabiskan 0,44 anode grafit. 2Al2O3 +3C 4Al + 3CO2
Beberapa nijih Al yang utama :
1. Bauksit (Al2O3. 2H2O)
2. Mika (K-Mg-Al-Slilkat)
3. Tanah liat (Al2Si2O7.2H2O)
Aluminium ada di alam dalam bentuk silikat maupun oksida, yaitu antara lain :
- sebagai silikat misal feldspar, tanah liat, mika
- sebagai oksida anhidrat misal kurondum (untuk amril)
- sebagai hidrat misal bauksit
- sebagai florida misal kriolit.
Penggunaan Aluminium
Beberapa penggunaan aluminium antara lain:
1. Sektor industri otomotif, untuk membuat bak truk dan komponen kendaraan bermotor.
2. untuk membuat badan pesawat terbang.
3. Sektor pembangunan perumahan;untuk kusen pintu dan jendela.
4. Sektor industri makanan ,untuk kemasan berbagai jenis produk.
5. Sektor lain, misal untuk kabel listrik, perabotan rumah tangga dan barang kerajinan.
6. Membuat termit, yaitu campuran serbuk aluminium dengan serbuk besi (III) oksida, digunakan untuk mengelas baja ditempat, misalnya untuk menyambung rel kereta api. Beberapa senyawa Aluminium juga banyak penggunaannya, antara lain:
1. Tawas (K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O)
Tawas mempunyai rumus kimia KSO4.AL2.(SO4)3.24H2O. Tawas digunakan untuk menjernihkan air pada pengolahan air minum.
2. Alumina (Al2O3)
Alumin dibedakan atas alfa0allumina dan gamma-allumina. Gamma-alumina diperoleh dari pemanasan Al(OH)3 di bawah 4500C. Gamma-alumina digunakan untuk pembuatan aluminium, untuk pasta gigi, dan industri keramik serta industri gelas. Alfa-allumina diperoleh dari pemanasan Al(OH)3 pada suhu diatas 10000C. Alfa-allumina terdapat sebagai korundum di alam yang digunakan untuk amplas atau grinda. Batu mulia, seperti rubi, safir, ametis, dan topaz merupakan alfa-allumina yang mengandung senyawa unsur logam transisi yang memberi warna pada batu tersebut. Warna-warna rubi antara lain:
- Rubi berwarna merah karena mengandung senyawa kromium (III)
- Safir berwarna biru karena mengandung senyawa besi(II), besi(III) dan titan(IV)
- Ametis berwarna violet karena mengandung senyawa kromium (III) dan titan (IV)
- Topaz berwarna kuning karena mengandung besi (III)

Aluminium (atau aluminum,alumunium,almunium,alminium) ialah unsur kimia. Lambang aluminium ialah Al, dan nomor atomnya 13. Aluminium ialahlogam paling berlimpah.
Aluminium bukan merupakan jenis logam berat, namun merupakan elemen yang berjumlah sekitar 8% dari permukaan bumi dan paling berlimpah ketiga. Aluminium terdapat dalam penggunaan aditif makanan, antasida, buffered aspirin, astringents, semprotan hidung, antiperspirant, air minum, knalpot mobil,asap tembakau, penggunaan aluminium foil, peralatan masak, kaleng, keramik , dan kembang api.
Aluminium merupakan konduktor listrik yang baik. Terang dan kuat. Merupakan konduktor yang baik juga buat panas. Dapat ditempa menjadi lembaran, ditarik menjadi kawat dan diekstrusi menjadi batangan dengan bermacam-macam penampang. Tahan korosi.
Aluminium digunakan dalam banyak hal. Kebanyakan darinya digunakan dalam kabel bertegangan tinggi. Juga secara luas digunakan dalam bingkai jendela dan badan pesawat terbang. Ditemukan di rumah sebagai panci, botol minuman ringan, tutup botol susu dsb. Aluminium juga digunakan untuk melapisi lampu mobil dan compact disks





Sifat-sifat penting yang dimiliki aluminium sehingga banyak digunakan sebagai material teknik:
- Berat jenisnya ringan (hanya 2,7 gr/cm³, sedangkan besi ± 8,1 gr/ cm³)
- Tahan korosi
- Penghantar listrik dan panas yang baik
- Mudah di fabrikasi/di bentuk
- Kekuatannya rendah tetapi pemaduan (alloying) kekuatannya bisa ditingkatkan
Sifat bahan korosi dari aluminium diperoleh karena terbentuknya lapisan aluminium oksida (Al2O3) pada permukaan aluminium. Lapisan ini membuat Al tahan korosi tetapi sekaligus sukar dilas, karena perbedaan melting point (titik lebur).
Aluminium umumnya melebur pada temperature ± 600 derajat C dan aluminium oksida melebur pada temperature 2000oC.
Kekuatan dan kekerasan aluminium tidak begitu tinggi dengan pemaduan dan heat treatment dapat ditingkatkan kekuatan dan kekerasannya. Aluminium komersil selalu mengandung ketidak murnian ± 0,8% biasanya berupa besi, silicon, tembaga dan magnesium.
Sifat lain yang mnguntungkan dari aluminium adalah sangat mudah difabrikasi, dapat dituang (dicor) dengan cara penuangan apapun.
Dapat deforming dengan cara: rolling, drawing, forging, extrusi dll. Menjadi bentuk yang rumit sekalipun.
Paduan aluminium
Dalam keadaan murni aluminium terlalu lunak, kekuatannya rendah untuk dapat dipakai pada berbagai keperluan teknik.
Dengan pemaduan teknik (alloying), sifat ini dapat diperbaiki, tetapi seringkali sifat tahan korosinya berkurang demikian pula keuletannya.
Sedikit mangan, silicon dan magnesium, masih tidak banyak mengurangi sifat tahan korosinya, tetapi seng, besi, timah putih, dan tembaga cukup drastic menurunkan sifat tahan korosinya.
Paduan aluminium dapat dibagi menjadi 2 kelompok:
1. Aluminium wronglt alloy (lembaran)
2. Aluminium costing alloy (batang cor)


Unsur logam aluminium adalah unsur yang paling banyak ketiga di bumi kerak , terdiri dari 8% dari planet tanah dan batuan (oksigen dan silikon make up 47% dan 28%, masing-masing). Di alam, aluminium ditemukan hanya dalam senyawa kimia dengan unsur lain seperti belerang, silikon, dan oksigen. Murni, aluminium metalik dapat secara ekonomis diproduksi hanya dari aluminium oksida bijih.
aluminium metalik memiliki banyak sifat yang membuatnya berguna dalam berbagai aplikasi. Hal ini ringan, kuat,bukan magnetik , dan tidak beracun . Melakukan panas dan listrik dan mencerminkan panas dan cahaya. Ini adalah kuat tetapi mudah dikerjakan , dan mempertahankan kekuatannya di bawah dingin yang ekstrim tanpa menjadirapuh . Permukaan alumunium dengan cepat mengoksidasi untuk membentuk penghalang terlihat korosi .Selanjutnya, aluminium dapat dengan mudah dan ekonomis diolah kembali menjadi produk baru.
Latar belakang
senyawa Aluminium telah terbukti berguna untuk ribuan tahun. Sekitar 5000 SM, tembikar Persia membuat terkuat kapal mereka dari tanah liat yang berisi aluminium oksida . Mesir Kuno dan Babilonia digunakan senyawa aluminium di pewarna kain, kosmetik , dan obat-obatan. Namun, tidak sampai awal abad kesembilan belas yang aluminium diidentifikasi sebagai elemen dan terisolasi sebagai logam murni. Kesulitan untuk penggalian aluminium dari senyawa alami menyimpan logam langka selama bertahun-tahun, setengah abad setelah penemuannya, masih sebagai langka dan berharga sebagai perak.
Pada tahun 1886, dua tahun para ilmuwan 22 mandiri mengembangkan peleburan proses yang membuat produksi massal ekonomis dari aluminium mungkin. Dikenal sebagai proses Hall-Heroult setelah penemunya Amerika dan Prancis, proses masih merupakan metode utama saat ini produksi aluminium. Proses Bayer untuk pemurnian bijih aluminium, yang dikembangkan pada tahun 1888 oleh seorang kimiawan Austria, juga memberikan kontribusi yang signifikan terhadap produksi massal ekonomis dari aluminium.
Pada tahun 1884, 125 lb (60 kg) dari aluminium diproduksi di Amerika Serikat, dan dijual sekitar harga satuan yang sama seperti perak. Pada tahun 1995, tanaman menghasilkan US 7,8 miliar lb (3,6 juta metrik ton) dari aluminium, dan harga perak tujuh puluh lima kali lipat harga aluminium.
Bahan Baku
Senyawa Aluminium terjadi pada semua jenis tanah liat, tetapi bijih yang paling berguna untuk memproduksi aluminium murni adalah bauksit . Bauksit terdiri dari 45-60% aluminium oksida, bersama dengan berbagai kotoran seperti pasir, besi, dan logam lainnya. Meskipun beberapa deposit bauksit yang hard rock, sebagian besar terdiri dari kotoran yang relatif lunak yang mudah digali dari tambang terbuka-pit. Australia memproduksi lebih dari sepertiga pasokan di dunia bauksit. Dibutuhkan sekitar 4 lb (2 kg) bauksit untuk memproduksi 1 lb (0,5 kg) dari logam aluminium.
caustic soda ( sodium hidroksida ) digunakan untuk membubarkan aluminium senyawa yang ditemukan dalam bauksit, memisahkan mereka dari kotoran. Tergantung pada komposisi dari bijih bauksit, relatif sejumlah kecil bahan kimia lain dapat digunakan dalam ekstraksi dari aluminium. Pati, kapur, dan natrium sulfida adalah beberapa contoh.
Cryolite, suatu senyawa kimia yang terdiri dari sodium, aluminium, dan fluor , digunakan sebagai elektrolit (-melakukan menengah saat ini) dalam operasi peleburan. Alami cryolite pernah ditambang di Greenland, tetapi senyawa ini sekarang diproduksi secara sintetis untuk digunakan dalam produksi dari aluminium. Aluminium fluoride ditambahkan untuk menurunkan titik lebur larutan elektrolit.
Bahan utama lain yang digunakan dalam operasi peleburan adalah karbon. Karbon elektroda mengirimkan arus listrik melalui elektrolit. Selama operasi peleburan, beberapa karbon dikonsumsi karena menggabungkan dengan oksigen untuk membentuk karbon dioksida . Bahkan, sekitar setengah pon (0,2 kg) karbon digunakan untuk setiap pon (2,2 kg) dari aluminium yang diproduksi. Beberapa karbon yang digunakan dalam peleburan aluminium adalah hasil dari penyulingan minyak; karbon tambahan diperoleh dari batubara.
Karena peleburan aluminium melibatkan melewatkan arus listrik melalui cairan elektrolit, itu memerlukan sejumlah besar energi listrik. Rata-rata, produksi dari 2 lb (1 kg) dari aluminium memerlukan 15 kilowatt-jam (kWh) energi.Biaya listrik mewakili sekitar sepertiga dari biaya peleburan aluminium.
Manufacturing
Proses
Aluminium manufaktur dicapai dalam dua tahap: Bayer proses penyulingan bijih bauksit untuk mendapatkan aluminium oksida, dan proses Hall-Heroult peleburan aluminium oksida untuk melepaskan aluminium murni.
Proses Bayer
• Pertama, bijih bauksit secara mekanik hancur. Lalu, bijih dilumatkan dicampur dengan soda kaustik dan diproses dalam pabrik penggilingan untuk menghasilkan bubur (a berair suspensi) yang mengandung partikel-partikel sangat halus bijih.
• lumpur yang dipompa ke digester, tangki yang berfungsi seperti pressure cooker . lumpur ini dipanaskan sampai 230-520 ° F (110-270 ° C) di bawah tekanan 50 lb / dalam 2 (340 kPa). Kondisi ini dipertahankan untuk waktu mulai dari setengah jam sampai beberapa jam. soda kaustik tambahan mungkin ditambahkan untuk memastikan bahwa semua senyawa yang mengandung aluminium yang terlarut.
• Bubur panas, yang sekarang menjadi natrium aluminat solusi, melewati serangkaian tangki flash yang mengurangi tekanan dan kembali panas yang dapat digunakan kembali dalam proses pemurnian.
• lumpur yang dipompa ke dalam bak pengendapan. Sebagai bubur terletak pada tangki ini, kotoran yang tidak akan larut dalam caustic soda mengendap bagian bawah kapal. Salah satu produsen membandingkan proses ini untuk pasir halus menyelesaikan ke bagian bawah segelas air gula, gula tidak menyelesaikan keluar karena dilarutkan dalam air, seperti halnya aluminium dalam bak pengendapan tetap terlarut dalam soda kaustik. Residu (disebut "red mud") yang terakumulasi di dasar tangki terdiri dari pasir halus, oksida besi , dan oksida unsur kelumit seperti titanium .
• Setelah kotoran telah diselesaikan di luar, cairan yang tersisa, yang terlihat agak seperti kopi, dipompa melalui serangkaian filter kain. Setiap partikel halus dari kotoran yang tetap dalam larutan terjebak oleh filter.Bahan ini dicuci untuk memulihkan alumina dan soda kaustik yang dapat digunakan kembali.
• Cairan disaring dipompa melalui serangkaian enam-cerita-tinggi curah hujan tank. Benih kristal alumina hidrat(alumina terikat pada molekul air) ditambahkan melalui bagian atas tangki masing-masing. Kristal benih tumbuh saat mereka menyelesaikan melalui alumina cair dan larut menempel pada mereka.
• Kristal endapan (mengendap ke bagian bawah tangki) dan dihapus. Setelah mencuci, mereka dipindahkan kekiln untuk kalsinasi (pemanasan untuk melepaskan molekul air yang secara kimiawi terikat pada molekul alumina). Sebuah konveyor sekrup bergerak terus menerus aliran kristal ke dalam tanur, berputar silinder yang dimiringkan untuk memungkinkan gravitasi untuk memindahkan materi melalui itu. Sebuah suhu 2.000 ° F (1.100 ° C) drive dari molekul air, meninggalkan anhidrat (tanpa air) kristal alumina. Setelah meninggalkan kiln, kristal melewati lebih dingin.
The-Heroult proses Hall
Peleburan alumina menjadi aluminium metalik terjadi dalam baja tong disebut panci reduksi. Bagian bawah pot dipagari dengan karbon, yang bertindak sebagai salah satu elektroda (konduktor arus listrik) dari sistem. Elektroda berlawanan terdiri dari satu set batang karbon digantung di atas panci, mereka diturunkan ke dalam larutan elektrolit dan ditahan sekitar 1,5 tahun (3,8 cm) di atas permukaan aluminium cair yang terakumulasi di lantai pot.pot Pengurangan tersebut diatur dalam baris (potlines) yang terdiri dari 50-200 pot yang terhubung secara seri untuk membentuk sebuah sirkuit listrik. Setiap potline dapat menghasilkan 66,000-110,000 ton (60,000-100,000 metrik ton) dari aluminium per tahun. Sebuah pabrik peleburan khas terdiri dari dua atau tiga potlines.
• Dalam panci pengurangan, kristal alumina yang dilarutkan dalam cryolite cair pada suhu 1,760-1,780 ° F (960-970 ° C) untuk membentuk suatu larutan elektrolit yang akan menghantarkan listrik dari batang karbon-karbon tempat tidur berjajar dari pot . Sebuah arus searah (4-6 volt dan ampere 100,000-230,000) dilewatkan melalui solusi. Reaksi yang dihasilkan memecah ikatan antara atom aluminium dan oksigen dalam molekul alumina. Oksigen yang dilepaskan adalah tertarik ke batang karbon, dimana bentuk karbon dioksida .Atom-atom aluminium dibebaskan mengendap dasar panci sebagai logam cair.
Proses peleburan adalah satu terus menerus, dengan lebih alumina yang ditambahkan pada larutan cryolite untuk menggantikan senyawa terurai. Sebuah arus listrik konstan dipertahankan. Panas yang dihasilkan oleh aliran listrik pada elektroda bawah terus isi panci dalam keadaan cair, tapi kerak cenderung untuk membentuk di atas elektrolit cair. Secara berkala, kerak rusak untuk memungkinkan lebih banyak alumina yang akan ditambahkan untuk diproses. Aluminium cair murni terakumulasi di bagian bawah pot dan tersedot off. Pot yang dioperasikan 24 jam sehari, tujuh hari seminggu.
• Sebuah percobaan adalah bergerak turun potline, mengumpulkan £ 9.000 (4.000 kg) aluminium cair, yang merupakan 99,8% murni. Logam ini dipindahkan ke tungku memegang dan kemudian dilemparkan (dituangkan ke dalam cetakan ) sebagai ingot. Salah satu teknik yang umum adalah untuk menuangkan aluminium cair ke dalam cetakan, panjang horizontal. Sebagai bergerak logam melalui cetakan, eksterior didinginkan dengan air, menyebabkan aluminium untuk memperkuat . Poros padat muncul dari ujung cetakan, di mana ia menggergaji pada interval yang tepat untuk membentuk ingot panjang yang diinginkan. Seperti proses peleburan itu sendiri, proses casting juga terus menerus.
Sampingan / Limbah
Alumina, substansi antara yang dihasilkan oleh proses Bayer dan yang merupakan bahan baku bagi proses Hall-Heroult, juga merupakan produk akhir yang bermanfaat. Ini adalah, putih bubuk zat dengan konsistensi yang berkisar dari yang bedak dengan yang gula pasir . Hal ini dapat digunakan dalam berbagai macam produk sepertilaundry deterjen, pasta gigi , dan bola lampu neon. Ini adalah unsur penting dalam keramik bahan, misalnya, digunakan untuk membuat gigi palsu, busi, dan kaca depan keramik yang jelas untuk pesawat terbang militer.Senyawa polishing yang efektif, digunakan untuk menyelesaikan hard drive komputer, di antara produk lainnya. sifat kimia Its membuatnya efektif dalam aplikasi lain, termasuk catalytic converter dan bahan peledak. Hal ini bahkan digunakan dalam bahan bakar roket-400, 000 lb (180.000 kg) yang dikonsumsi dalam setiap peluncuran pesawat ruang angkasa. Sekitar 10% dari alumina yang dihasilkan setiap tahun digunakan untuk aplikasi selain membuat aluminium.
Produk limbah terbesar yang dihasilkan dalam pemurnian bauksit adalah tailing (menolak bijih) yang disebut "lumpur merah." Sebuah kilang menghasilkan sekitar jumlah yang sama lumpur merah seperti yang terjadi alumina (dalam hal berat kering). Ini berisi beberapa zat bermanfaat, seperti besi, titanium, soda, dan alumina, namun belum ada yang mampu mengembangkan sebuah proses ekonomi untuk memulihkan mereka. Selain sejumlah kecil lumpur merah yang digunakan secara komersial untuk mewarnai pasangan bata , ini benar-benar produk limbah. Sebagian besar kilang hanya mengumpulkan lumpur merah di sebuah kolam terbuka yang memungkinkan beberapa perusahaan air untuk menguap , ketika lumpur telah kering untuk konsistensi yang cukup padat, yang mungkin memakan waktu beberapa tahun, itu ditutupi dengan kotoran atau dicampur dengan tanah.
Beberapa jenis produk limbah yang dihasilkan oleh dekomposisi dari elektroda karbon selama operasi peleburan.tanaman Aluminium di Amerika Serikat membuat sejumlah besar gas rumah kaca , menghasilkan sekitar 5,5 juta ton (5 juta metrik ton) karbon dioksida dan 3.300 ton (3.000 ton) dari perfluorokarbon (senyawa karbon dan fluor) setiap tahun.
Sekitar 120.000 ton (110.000 ton) dari potlining menghabiskan (SPL) bahan akan dihapus dari pengurangan aluminium pot setiap tahun. Ditunjuk bahan berbahaya oleh Environmental Protection Agency (EPA), SPL telah menimbulkan masalah pembuangan yang signifikan bagi industri. Pada tahun 1996, yang pertama dalam serangkaian rencana daur ulang tanaman dibuka; tanaman ini mengubah SPL ke dalam gelas frit , suatu produk setengah jadi dari mana kaca dan keramik dapat diproduksi. Akhirnya, SPL daur ulang muncul dalam produk seperti keramik, serat gelas, dan butiran aspal sirap.
Masa Depan
Hampir semua produsen aluminium di Amerika Serikat adalah anggota Kemitraan Sukarela Aluminium Industri (VAIP), sebuah organisasi yang bekerja sama dengan EPA untuk menemukan solusi terhadap masalah-masalah pencemaran yang dihadapi industri. Fokus utama dari penelitian ini adalah upaya untuk mengembangkan inert(tidak aktif secara kimia) bahan elektroda aluminium pot pengurangan. Suatu senyawa titanium-diboride-grafit menunjukkan janji yang signifikan. Diantara manfaat yang diharapkan datang ketika teknologi baru ini adalah sempurna adalah penghapusan dari rumah kaca emisi gas dan pengurangan 25% dalam penggunaan energi selama operasi peleburan.







Unsur logam kimia, simbol Al, nomor atom 13, berat atom 26,98154, dalam kelompok 13 dari sistem periodik.aluminium murni adalah lembut dan tidak memiliki kekuatan, tetapi dapat paduan dengan unsur-unsur lainnya untuk meningkatkan kekuatan dan memberikan sejumlah properti berguna. Paduan dari aluminium yang ringan, kuat, dan mudah formable oleh proses Metalworking banyak, mereka dapat dengan mudah bergabung, cor, atau mesin, dan menerima berbagai selesai. Karena fisik yang diinginkan, kimia, dan sifat metalurgi, aluminium telah menjadi yang paling banyak digunakan logam nonferrous . Lihat juga tabel periodik .
Aluminium adalah unsur logam yang paling berlimpah di Bumi dan Bulan tapi tidak pernah ditemukan bebas di alam.Unsur ini secara luas didistribusikan pada tanaman, dan hampir semua batuan, terutama batuan beku, mengandung aluminium dalam bentuk aluminium silikat mineral. Ketika mineral ini masuk ke solusi, tergantung pada kondisi kimia, aluminium dapat diendapkan dari larutan sebagai mineral tanah liat atau aluminium hidroksida, atau keduanya.Dalam kondisi seperti bauxites terbentuk. Bauxites menjadi bahan baku utama untuk produksi aluminium.
Aluminium adalah keperakan logam memiliki kepadatan 1,56 oz / di 68. 3 pada ° F (2,70 g / cm 3 pada 20 ° C). Alami aluminium terdiri dari satu isotop , 27 13 Al. Aluminium mengkristal dalam struktur berpusat muka kubik dengan tepi unit kisi kubus 4,0495 angstrom (0,40495 nanometer ). Aluminium dikenal dengan konduktivitas yang tinggi listrik dan termal dan reflektifitas tinggi.
Konfigurasi elektronik unsur ini saya s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 3 l p. Aluminium pameran suatu valensi dari +3 di semua senyawa, dengan pengecualian beberapa suhu tinggi monovalen dan divalen spesies gas.
Aluminium stabil di udara dan tahan terhadap korosi oleh air laut dan larutan mengandung air banyak dan bahan kimia lainnya. Hal ini disebabkan perlindungan logam oleh tangguh, tahan film oksida . Pada kemurnian yang lebih besar dari 99,95%, aluminium tahan serangan oleh asam yang paling tetapi larut dalam aqua regia . film oksida Its larut dalam alkali solusi, dan korosi cepat.
Aluminium adalah amfoter dan dapat bereaksi dengan asam mineral untuk membentuk larut garam dan berkembang hidrogen.
aluminium cair dapat bereaksi eksplosif dengan air. Logam cair seharusnya tidak diperbolehkan untuk menghubungilembab alat atau kontainer.
Pada suhu tinggi mengurangi senyawa aluminium banyak mengandung oksigen, terutama oksida logam. Reaksi-reaksi ini digunakan dalam pembuatan dan paduan logam tertentu.
Aplikasi dalam membangun dan konstruksi merupakan pasar tunggal terbesar dari industri aluminium. Jutaan rumah menggunakan pintu aluminium, dinding, jendela, penyaringan, dan-down spouts dan selokan. Aluminium juga merupakan produk bangunan utama industri. Transportasi merupakan pasar terbesar kedua. pesawat komersial dan militer Banyak yang telah menjadi hampir semua aluminium. Dalam mobil, aluminium jelas di kisi-kisi interior dan eksterior trim,, roda, AC, transmisi otomatis, dan beberapa radiator, blok mesin, dan panel tubuh. Aluminium juga ditemukan di tubuh mobil cepat-transit, mobil rel, roda truk ditempa, kontainer kargo, dan tanda-tanda jalan raya, rel pembagi, dan standar pencahayaan. Dalam aerospace, aluminium ditemukan dalam mesin pesawat, frame, kulit, landing gear, dan interior, sering membuat naik 80% dari berat pesawat. Industri kemasan makanan adalah pasar yang tumbuh cepat.
Dalam aplikasi listrik, aluminium kawat dan kabel adalah produk utama. Aluminium muncul di rumah sebagai peralatan memasak, memasak foil , perangkat keras, alat-alat, peralatan portable, AC, lemari pembeku, dan lemari es, dan peralatan olahraga seperti ski, kelelawar bola, dan tenis raket .
Ada ratusan senyawa kimia menggunakan aluminium dan aluminium. Bubuk Aluminium digunakan dalam cat, bahan bakar roket, dan bahan peledak, dan sebagai reduktor kimia.























Aluminium, yang paling berguna dari logam nonferrous, pertama kali diisolasi dalam bentuk logam pada tahun 1825 oleh Hans Christian Oersted di Denmark. logam ini masih merupakan laboratorium keingintahuan sampai 1854, ketika Henri Sainte-Claire Deville menemukan proses dengan menggunakan natrium sebagai reduktor logam yang menyebabkan produksi komersial pertama dari aluminium. Harga logam turun dari $ 545 per pon pada tahun 1852 menjadi $ 8 di 1885, dan menggunakan untuk logam ringan mulai meningkat sangat. Kaisar Napoleon III dari Perancis, misalnya, dianggap perlengkapan pasukannya dengan baju besi aluminium ringan dan peralatan, tetapi harga logam itu tetap terlalu tinggi untuk digunakan secara luas.
Pada tahun 1886, seorang Amerika, Charles Martin Hall, dan Prancis, Paul Héroult, independen menemukan bahwa aluminium dapat dihasilkan oleh mengelektrolisis solusi dari oksida aluminium dalam cair cryolite (sodium fluoride aluminium ). Proses elektrolitik memenangkan penerimaan langsung oleh industri komersial dan pada tahun 2002 tetap komersial satu-satunya metode yang digunakan untuk membuat aluminium.
penemuan Hall menyebabkan pembentukan Pittsburgh Pengurangan Perusahaan pada tahun 1888. Perusahaan ini, sekarang dikenal sebagai Alcoa (untuk Aluminium Perusahaan Amerika), awalnya diproduksi lima puluh pound dari aluminium per hari, menjadi oleh pergantian abad keduapuluh produsen terbesar di dunia dari aluminium, posisi masih menikmati tahun 2002. Sebuah industri aluminium lebih beragam dikembangkan di Eropa. Dalam sepuluh tahun, perusahaan beroperasi di Swiss, Jerman, Austria, Perancis, dan Skotlandia-semua yang telah mendapat hak untuk paten Héroult untuk membuat logam. Pada 1900 total produksi dunia sekitar 7.500 ton singkat; produksi Amerika 2.500 ton.
Munculnya pesawat dalam Perang Dunia I sangat meningkatkan permintaan untuk logam ringan. Pada tahun 1918 kapasitas utama di Amerika Serikat telah berkembang menjadi 62.500 ton singkat; produksi dunia sebesar 143.900 ton. Steady pertumbuhan industri aluminium berlanjut, dan pada tahun 1939 Amerika Serikat menghasilkan 160.000 ton dari 774.000 ton diproduksi di seluruh dunia. Pesawat terbang menjadi faktor kunci dalam melancarkan Perang Dunia II, dan produksi aluminium di seluruh dunia tiga kali lipat, di Amerika Serikat itu tumbuh enam kali lipat. Lain periode utama pertumbuhan dalam industri berlangsung selama Perang Korea, ketika Amerika Serikat memproduksi hampir separuh dari total dunia 3.069.000 ton. Pada tahun 1972 total produksi dunia aluminium datang untuk sekitar 12 juta ton, tetapi pangsa Amerika, diproduksi oleh dua belas perusahaan, telah turun menjadi 34 persen, atau 4.122.000 ton. Pada tahun 2000, industri aluminium di Amerika Serikat beroperasi lebih dari tiga ratus tanaman dalam tiga puluh lima negara, mempekerjakan lebih dari 145.000 orang, dan menghasilkan rata-rata sebesar 11,5 juta ton aluminium per tahun.
Aluminium adalah unsur logam yang paling berlimpah di bumi kerak . Hal ini dibuat dari mineral bauksit (aluminium terhidrasi oksida ), yang ditemukan dalam penyediaan banyak daerah tropis di seluruh dunia. Lima negara, Jamaika, Suriname, Guyana, Guinea, dan Australia, ditambang sekitar 61 persen dari pasokan dunia pada tahun 1972, dengan sisanya berasal dari dua puluh dua negara lainnya. Pada akhir abad kedua puluh, industri aluminium US diandalkan sampai tingkat kira-kira setara pada produksi dari bahan bijih domestik (34,3 persen dari produksi tahun 2000), ingot impor dan produk pabrik (33,5 persen), dan bahan bekas daur ulang (32,2 persen ).
Pertumbuhan besar dalam penggunaan logam aluminium mengindikasikan fleksibilitas. Ia memiliki kombinasi unik dari sifat yang berguna: kecerahan, konduktivitas panas dan listrik yang baik, reflektifitas tinggi, kelenturan , ketahanan terhadap korosi , dan sangat baik kekuatan tarik dalam bentuk paduan. Itu adalah secara ekstensif digunakan dalam membangun dan konstruksi, di mana setiap rumah baru menggunakan hampir empat ratus pon logam untuk barang-barang seperti jendela, pintu, dan papan. Pasar utama lainnya adalah transportasi: mobil rata-rata menggunakan hampir delapan puluh kilogram dari aluminium, dan truk dan kereta api mobil badan menggunakan aluminium luas karena setiap pon berat disimpan izin sebuah pon tambahan muatan menghasilkan pendapatan. Industri aerospace juga konsumen besar dari aluminium. Ada banyak aplikasi listrik karena merupakan satu-ketiga sebagai berat dan sekitar dua pertiga sebagai konduktif seperti tembaga. Aplikasi untuk logam juga berkembang pesat untuk wadah dan kemasan, di mana ia digunakan dalam kaleng, foil , dan-makanan kemasan beku. Memang, fleksibilitas logam itu menunjukkan aplikasi mungkin tak terhitung jumlahnya.
























Aluminium adalah logam perak-putih dengan wajah-berpusat struktur kristal kubik. Ini adalah anggota Grup 13 daritabel periodik . Hal ini ulet, mudah dibentuk, dan konduktor yang sangat baik dari panas dan listrik. Logam murni lunak, tetapi menjadi kuat dan keras ketika paduan. Meskipun kurang konduktif dari kawat tembaga dari diameter yang sama, kawat aluminium sering digunakan untuk transmisi daya tegangan tinggi karena lebih ringan dan lebih murah. Meskipun secara kimiawi sangat reaktif, aluminium tahan korosi dengan pembentukan lapisan oksida melindungi diri. Hal ini cepat diserang oleh alkali (seperti alkali) dan oleh asam klorida.
Meskipun merupakan melimpah logam yang paling dalam bumi kerak (sekitar 8% berat), aluminium tidak terjadi tanpa gabungan tetapi merupakan konstituen penting banyak mineral, tanah liat, bauksit , mika, feldspar, tawas,cryolite , dan beberapa bentuk aluminium oksida (alumina) seperti ampelas, korundum, safir, dan ruby. Komersial, aluminium dibuat dengan proses Hall-Héroult, yang terdiri terutama dari elektrolisis alumina diolah dari bauksit dan larut dalam cryolite menyatu. Dalam tanur listrik sebuah tangki besi dilapisi dengan karbon berfungsi sebagai katoda dan blok besar karbon berfungsi sebagai anoda, arus listrik menghasilkan panas cukup untuk menjaga cryolite mencair. aluminium Molten mengumpulkan di bagian bawah tangki, dan oksigen dibebaskan pada anoda. anoda ini dikonsumsi karena menggabungkan dengan oksigen untuk membentuk karbon dioksida.
Aluminium foil digunakan sebagai bahan pembungkus. Bubuk Aluminium digunakan dalam cat. Sebuah campuran bubuk aluminium dan oksida besi, disebut termit , digunakan dalam pengelasan karena jumlah besar panas dibebaskan ketika dinyalakan. Pengembangan metode untuk mewarnai aluminium menyebabkan penggunaannya dalam perhiasan, pada permukaan dinding, dan di dapur berwarna. Penting paduan dari aluminium termasukduralumin , perunggu aluminium, dan aluminium-magnesium; mereka digunakan secara ekstensif dalam pesawat terbang dan industri lainnya.
Walaupun logam tidak terisolasi sampai 19 persen., Penggunaan aluminium senyawa berasal di zaman kuno. Roma yang digunakan berbagai senyawa aluminium astringents, mereka menyebut tawas Humphry. Sir Davy dan kimiawan lain di awal 19 persen. diakui sebagai logam aluminium dan alumina oksida nya. HC Oersted berhasil memperoleh aluminium murni pada tahun 1825, tetapi Friedrich Wöhler telah sukses yang lebih besar dan biasanya dikreditkan dengan isolasi pertama, pada 1827. HE Sainte-Claire Deville metal pertama murni disusun murah pada 1854 dan mulai menyempurnakan proses untuk produksi komersial. Namun, tidak sampai 1886 bahwa proses yang aluminium dihasilkan hari ini ditemukan secara independen oleh CM Hall, seorang mahasiswa di Oberlin College, dan Paul Héroult, sebuah metalurgi Perancis. Proses ini sangat bergantung pada ketersediaan listrik tenaga air murah.






Artikel ini adalah tentang elemen logam. Untuk kegunaan lain, lihat Aluminium (disambiguasi) .
magnesium ← aluminium → silikon

B

Al

Ga









13 Al
Tabel periodik



Penampilan



Garis spektral dari aluminium
Sifat umum
Nama , simbol ,nomor
aluminium, Al, 13
Pengucapan
Inggris i / ˌ æ l j ɪ ʉ m n i əm /AL-ew-MIN-ee-əm ; atau
AS i / ə l u m n ɪ ː əm / ə-loo-mi-nəm

Elemen kategori
logam lainnya

Kelompok ,periode , blok
13 , 3 , p

Standar berat atom
26.9815386 (13) g mol-1 •

Konfigurasi elektron
[ Ne ] 3s 2 3p 1

Elektron per shell
2, 8, 3 ( Gambar )

Sifat-sifat fisik
Tahap
padat

Kepadatan (dekatsuhu )
2,70 g cm -3 •

Cair kepadatan dimp
2,375 g cm -3 •
Titik lebur
933,47 K , 660,32 ° C, 1220,58 ° F

Titik didih
2792 K , 2519 ° C , 4566 ° F

Panas fusi
10,71 kJ mol -1 •

Panas penguapan
294,0 kJ mol -1 •

Kapasitas panas spesifik
(25 ° C) 24,200 J mol •-1 o K -1
Tekanan uap

P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
T (K) 1482 1632 1817 2054 2364 2790

Atom properti
Oksidasi negara
3, 2 [1] , 1 [2]
( amfoter oksida)

Elektronegativitas
1,61 (skala Pauling)
Energi ionisasi
( lebih )
1st: 577,5 kJ mol -1 •

2nd: 1816,7 kJ mol -1 •
3rd: 2744,8 kJ mol -1 •
Jari-jari atom
143 pm

Radius kovalen
121 ± 4 sore

Van der Waals radius
184 pm

Miscellanea
Struktur kristal
kubik berpusat muka
Magnetic pemesanan
paramagnetik [3]

Resistivitas listrik
(20 ° C) 28,2 nΩ • M
Konduktivitas termal
(300 K) 237 W • M -1 o K -1
Ekspansi termal
(25 ° C) 23,1 pM • M -1 o K -1
Kecepatan suara(batang tipis)
( rt ) (digulung) 5.000• M s -1

Young modulus
70 GPa
Shear modulus
26 GPa
Bulk modulus
76 GPa
Rasio Poisson
0.35
Mohs kekerasan
2.75
Kekerasan Vickers
167 MPa
Kekerasan Brinell
245 MPa
CAS nomor registri
7429-90-5
Paling stabil isotop
Artikel utama: Isotop dari aluminium

iso
NA
paruh
DM
DE (MeV )
DP

26Al jejak
7.17 × 10 5y
β+
1.17 26Mg

ε
- 26Mg

γ
1.8086 -
27Al 100% 27 Al stabil dengan 14neutron


v • d • e

Aluminium (Inggris i / ˌ æ l j ɪ ʉ m n i əm / AL-ew-MIN-ee-əm ) [4] ataualuminium (US i / ə l u m n ɪ ː əm / ə-loo-mi-nəm ) adalah anggota putih keperakan dari kelompok boron dari unsur kimia . Ini memiliki simbol Al dan yang nomor atom adalah 13. Hal ini tidak larut dalam air dalam keadaan normal. Aluminium adalah logam yang paling berlimpah di Bumi s ' kerak , dan faktor yang paling berlimpah ketiga, setelah oksigen dan silikon . Hal ini membuat naik sekitar 8% dari berat permukaan padat bumi. Aluminium terlalu reaktif kimia terjadi di alam sebagai logam bebas. Sebaliknya, ditemukan digabungkan di lebih dari 270 yang berbeda mineral . [5] Sumber utama aluminium bauksit bijih .
Aluminium luar biasa untuk low density logam dan kemampuannya untuk menahan korosi akibat fenomena pasivasi . komponen struktural terbuat dari aluminium dan yang paduan vital bagikedirgantaraan industri dan sangat penting di daerah laintransportasi dan bangunan. bersifat reaktif Its membuatnya berguna sebagai katalis atau aditif dalam campuran bahan kimia, termasuk amonium nitrat bahan peledak , untuk meningkatkan daya ledak
Karakteristik


Tergores permukaan dari kemurnian tinggi (99,9998%) bar aluminium, ukuran 55 × 37 mm
Aluminium adalah lembut, tahan lama, ringan, ulet dandapat ditempa logam dengan penampilan mulai dari perak hingga abu-abu kusam, tergantung pada kekasaran permukaan. Aluminium adalah bukan magnetik dan nonsparking. Hal ini juga tidak larut dalam alkohol, meskipun dapat larut dalam air dalam bentuk tertentu.The yield strength aluminium murni 7-11 MPa , sedangkan paduan aluminium memiliki kekuatan hasil mulai dari 200 MPa sampai 600 MPa. [6] Aluminium memiliki sekitar sepertiga dari kerapatan dan kekakuan dari baja . Hal ini mudah mesin , cast , ditarik dan ekstrusi .
Korosi resistensi dapat sangat baik karena lapisan tipis permukaanaluminium oksida yang terbentuk ketika logam terkena udara, efektif mencegah lebih lanjut oksidasi . Paduan aluminium terkuat kurang tahan korosi akibat galvanik reaksi dengan paduan tembaga . [6] Ini tahan korosi juga sering sangat berkurang ketika air garam banyak yang hadir, terutama di hadapan logam berbeda.
aluminium atom disusun dalam kubik berpusat muka (fcc) struktur.Aluminium memiliki -kesalahan energi susun sekitar 200 mJ / m 2. [7]
Aluminium adalah salah satu dari beberapa logam yang mempertahankan reflektansi keperakan penuh dalam bentuk bubuk halus, menjadikannya sebagai komponen penting dari cat perak.menyelesaikan cermin Aluminium memiliki tertinggi reflektansi dari setiap logam di 200-400 nm ( UV ) dan nm 3,000-10,000 (jauh IR ) daerah; dalam rentang terlihat 400-700 nm itu sedikit mengungguli oleh timah dan perak dan dalam 700-3000 (dekat IR) dengan perak,emas , dan tembaga. [8]
Aluminium adalah baik termal dan konduktor listrik , memiliki 62% konduktivitas tembaga . Aluminium mampu menjadi superkonduktor, dengan suhu kritis superkonduktor 1,2 kelvin dan medan magnet kritis dari sekitar 100 gauss (10 milliteslas ). [9]
Penciptaan
aluminium Stabil diciptakan ketika hidrogen berfusi denganmagnesium baik bintang-bintang besar atau dalam supernova . [10]
Isotop
Artikel utama: Isotop dari aluminium
Aluminium memiliki sembilan isotop , nomor massa yang berkisar antara 23 sampai 30. Hanya 27 Al ( isotop stabil ) dan 26 Al (radioaktif isotop, t 1 / 2 = 7.2 × 10 5 y ) terjadi secara alami; 27 Al memiliki kelimpahan alami di atas 99,9% dari. 26 Al diproduksi argonpada atmosfer oleh spallation disebabkan oleh sinar kosmik- proton. isotop aluminium telah menemukan aplikasi praktis dalam berpacaran laut sedimen, nodul mangan, es glasial, kuarsa dalambatuan eksposur, dan meteorit . Rasio 26 Al sampai 10 Be telah digunakan untuk mempelajari peranan transportasi, deposisi,sedimen penyimpanan, waktu pemakaman, dan erosi pada 10 Mei - 10 Juni skala waktu tahun. [11] Cosmogenic 26 Al pertama kali diterapkan dalam studi di Bulan dan meteorit. fragmen Meteor, setelah keberangkatan dari tubuh orang tua mereka, yang terkena pemboman kosmis-ray intens selama perjalanan mereka melalui ruang, menyebabkan produksi Al substansial 26. Setelah jatuh ke bumi, melindungi atmosfer secara drastis mengurangi 26 produksi Al, dan membusuk yang kemudian dapat digunakan untuk menentukan's terestrial usia meteorit itu. Meteorit penelitian juga menunjukkan bahwa 26 Al relatif berlimpah pada saat pembentukan sistem planet kita. meteorit Kebanyakan ilmuwan meyakini bahwa energi yang dilepaskan oleh peluruhan 26 Al bertanggung jawab atas pencairan dan diferensiasi dari beberapa asteroid setelah pembentukan mereka 4,55 miliar tahun lalu. [12]
Alam kejadian
Lihat juga: Aluminium di Afrika
Dalam 's kerak bumi , aluminium adalah (8,3% berat) metalik elemen melimpah paling dan paling ketiga melimpah dari seluruh elemen (setelah oksigen dan silikon). [13] Karena afinitas yang kuat untuk oksigen, hal ini hampir tidak pernah ditemukan di unsur negara, melainkan ditemukan dalam oksida atau silikat. bukan feldspar , yang umum kelompok yang sebagian besar mineral dalam kerak bumi, adalah aluminosilikat. logam aluminium asli dapat ditemukan sebagai fasa minor dalam oksigen rendah fugasitas lingkungan, seperti gunung berapi interior tertentu. [14] Hal ini juga terjadi dalam mineral beryl ,cryolite , garnet , spinel dan pirus . [15] Pengotor dalam Al 2 O 3, seperti kromium atau kobal menghasilkan batu permata ruby dan safir , masing-masing. [13] Pure Al 2 O 3, yang dikenal sebagai korundum , adalah salah satu bahan yang paling sulit diketahui. [15]
Walaupun aluminium merupakan elemen yang sangat umum dan luas, mineral aluminium yang sama, tidak sumber ekonomi dari logam. Hampir semua aluminium metalik dihasilkan dari bijih bauksit (Alo x (OH) 3-2 x). Bauksit terjadi sebagai pelapukan produk besi rendah dan silika bedrock dalam kondisi iklim tropis. [16] deposito besar bauksit terjadi di Australia, Brasil , Guinea dan Jamaika tetapi daerah pertambangan utama untuk bijih di Ghana , Indonesia, Jamaika, Rusia dan Suriname . [17] peleburan bijih terutama terjadi di Australia, Brazil, Kanada, Norwegia, Rusia dan Amerika Serikat. [17] Karena peleburan adalah proses yang intensif energi, daerah dengan kelebihan pasokan gas alam (seperti Serikat Arab Emirates ) menjadi penyuling aluminium.
Produksi dan perbaikan
Walaupun aluminium adalah logam unsur berlimpah paling bumi kerak bumi, tidak pernah ditemukan dalam bebas, bentuk logam, dan itu pernah dianggap sebagai logam mulia lebih berharga daripada emas. Napoleon III , Kaisar Perancis, yang terkenal telah memberikan jamuan mana yang paling tamu terhormat diberi peralatan aluminium, sementara yang lain dibuat lakukan dengan emas. [18] [19] The Washington Monument selesai, dengan 100 ons (2,8 kg) batu penjuru aluminium dimasukkan di tempat pada tanggal 6 Desember 1884, dalam sebuah upacara peresmian rumit. Itu adalah bagian terbesar dari cast aluminium pada waktu itu, ketika aluminium semahal perak.[20] Aluminium telah diproduksi dalam jumlah komersial selama lebih dari 100 tahun.


Bauksit
Aluminium adalah logam yang sangat reaktif yang membentuk ikatan tinggi energi kimia dengan oksigen. Dibandingkan dengan kebanyakan logam lainnya, sulit untuk mengekstrak dari bijih, seperti bauksit , karena energi yang dibutuhkan untuk mengurangi aluminium oksida (Al 2 O 3). Sebagai contoh, reduksi langsung dengan karbon , seperti yang digunakan untuk menghasilkan besi , bukan kimia mungkin, karena aluminium merupakan agen mengurangi lebih kuat dari karbon. Ada pengurangan carbothermic tidak langsung mungkin dengan menggunakan karbon dan Al 2 O 3, yang membentuk Al antara 4 C 3 dan ini lebih lanjut dapat menghasilkan logam aluminium pada suhu 1900-2000 ° C. Proses ini masih dalam pengembangan.Proses ini biaya energi lebih sedikit dan kurang menghasilkan CO 2 dariproses-Héroult Hall , proses industri utama untuk ekstraksi aluminium. [21]Aluminium oksida memiliki titik leleh sekitar 2.000 ° C (3600 ° F). Oleh karena itu, harus diekstrak oleh elektrolisis . Dalam proses ini, aluminium oksida dilarutkan dalam lelehan cryolite dengan kalsium fluorida dan kemudian dikurangi dengan logam murni. Suhu operasional sel pengurangan adalah sekitar 950-980 ° C (1.740 untuk 1.800 ° F). Cryolite ditemukan sebagai mineral di Greenland , namun digunakan industri telah digantikan oleh zat sintetis. Cryolite adalah senyawa kimia dari aluminium dan natrium fluorida : (Na 3 Alf 6). Aluminium oksida (serbuk putih) diperoleh dengan bauksit pemurnian dalam proses Bayer dari Karl Bayer . (Sebelumnya, proses Deville adalah teknologi pemurnian dominan.)
Proses elektrolitik menggantikan proses Wöhler , yang melibatkan pengurangan aluminium klorida anhidrat dengankalium . Kedua elektroda yang digunakan dalam elektrolisis aluminium oksida karbon. Setelah alumina halus dilarutkan dalam elektrolit, ion-ion yang bebas untuk bergerak. Reaksi di katoda adalah:
Al 3 + + 3 e - Al →
Berikut ion aluminium sedang berkurang . Logam aluminium kemudian tenggelam ke bawah dan ditekan off, biasanya dicampakkan ke dalam blok besar yang disebut billet aluminium untuk diproses lebih lanjut.
Pada anoda , oksigen dibentuk:
2 O 2 - O → 2 + 4 e -
Anoda karbon ini kemudian dioksidasi oleh oksigen, melepaskan karbon dioksida:
O 2 + C → CO 2
Anoda dalam sel reduksi karena itu harus diganti secara teratur, karena mereka dikonsumsi dalam proses.
Berbeda dengan anoda, yang katoda tidak teroksidasi karena tidak ada oksigen hadir, sebagai katoda karbon dilindungi oleh aluminium cairan di dalam sel. Namun demikian, katoda lakukan mengikis, terutama disebabkan oleh proses elektrokimia dan gerakan logam. Setelah lima sampai sepuluh tahun, tergantung pada arus yang digunakan dalam elektrolisis, sel harus dibangun kembali karena memakai katoda.


Dunia trend produksi aluminium
elektrolisis aluminium dengan Hall-Héroult proses mengkonsumsi banyak energi, tetapi proses alternatif selalu ditemukan kurang layak secara ekonomis dan / atau ekologis. Spesifik rata-rata konsumsi energi di seluruh dunia adalah sekitar 15 ± 0,5 kilowatt-jam per kilogram aluminium yang diproduksi (52 sampai 56 MJ / kg). The smelter paling modern mencapai sekitar 12,8 kW • h / kg (46,1 MJ / kg). (Bandingkan ini dengan panas reaksi , 31 MJ / kg, dan energi bebas Gibbs reaksi, 29 MJ / kg.) garis arus Pengurangan untuk teknologi yang lebih tua biasanya 100 sampai 200kiloamperes ;-of-the-pabrik pengolahan seni negara [ 22] beroperasi pada sekitar 350 kA. Ujian telah dilaporkan dengan 500 sel kA.
Tenaga listrik mewakili sekitar 20% sampai 40% dari biaya produksi aluminium, tergantung pada lokasi pabrik tersebut. Smelter cenderung terletak di mana tenaga listrik baik berlimpah dan murah, seperti Afrika Selatan , Ghana , maka Pulau Selatan diSelandia Baru , Australia, Republik Rakyat Cina , yang Timur Tengah , Rusia , Quebec dan British Columbia di Kanada, dan Islandia . [23]


Aluminium keluaran tahun 2005
Pada tahun 2005, Republik Rakyat China adalah produsen top aluminium dengan hampir seperlima dunia berbagi-satu, diikuti oleh Rusia, Kanada, dan Amerika Serikat, melaporkan Survei Geologi Inggris .
Selama 50 tahun terakhir, Australia telah menjadi produsen utama bijih bauksit dan produsen dan eksportir alumina. [24] Australia memproduksi 62 juta ton bauksit pada tahun 2005. Deposito Australia memiliki masalah penyulingan, beberapa yang tinggi di silika tetapi memiliki keunggulan yang dangkal dan relatif mudah untuk menambang. [25]
Lihat juga: mineral Aluminium: Kategori
Daur Ulang


Aluminium kode daur ulang
Artikel utama: Aluminium daur ulang
Aluminium adalah 100% dapat didaur ulang tanpa kehilangan kualitas alamnya.Pemulihan logam melalui daur ulang telah menjadi segi penting dari industri aluminium.
Daur ulang melibatkan melelehkan memo, sebuah proses yang membutuhkan hanya 5% dari energi yang digunakan untuk memproduksi aluminium dari bijih, meskipun sebagian besar (hingga 15% dari bahan input) hilang sebagai sampah (-seperti oksida abu). [26 ]The dross dapat menjalani proses lebih lanjut untuk mengekstrak aluminium.
Daur ulang adalah-profil kegiatan rendah sampai akhir 1960-an, ketika pertumbuhan penggunaan aluminium kaleng minuman membawanya ke kesadaran publik.
Di Eropa aluminium pengalaman tingginya tingkat daur ulang, mulai dari 42% dari kaleng minuman, 85% bahan bangunan dan 95% kendaraan transportasi. [27]
aluminium daur ulang dikenal sebagai aluminium sekunder, tetapi tetap mempertahankan sifat fisik yang sama seperti aluminium primer. aluminium sekunder diproduksi dalam berbagai format dan bekerja dalam 80% dari suntikan paduan. Lain penggunaan penting adalah untuk ekstrusi.
dross Putih dari produksi aluminium primer dan sekunder dari operasi daur ulang masih mengandung jumlah manfaat dari aluminium yang dapat diekstraksi industri. [28] Proses ini menghasilkan billet aluminium, bersama-sama dengan limbah bahan kompleks yang sangat. Limbah ini sulit untuk mengelola. Bereaksi dengan air, melepaskan campuran gas (termasuk, antara lain, hidrogen , asetilena , dan amonia ), yang secara spontan menyatu pada kontak dengan udara; [29] kontak dengan udara lembab hasil dalam pelepasan jumlah berlebihan gas amonia.Meskipun kesulitan-kesulitan ini, limbah tersebut telah menemukan digunakan sebagai filler pada aspal dan beton .[30]
Kimia
Oksidasi +1
ALH diproduksi ketika aluminium dipanaskan dalam suasana hidrogen . Al 2 O dibuat dengan memanaskan oksida normal, Al 2 O 3, dengan silikon pada 1.800 ° C (3272 ° F) dalam sebuah vakum . [31]
Al 2 S dapat dibuat dengan memanaskan Al 2 S 3 dengan serutan aluminium pada 1.300 ° C (2372 ° F) dalam ruang hampa. [31] Ini cepat disproportionates ke bahan awal. selenide ini dibuat secara paralel.
Alf, AlCl dan AlBr ada di fase gas ketika halida-tri dipanaskan dengan aluminium. Aluminium halida biasanya hadir dalam bentuk ALX 3, dimana X adalah F, Cl, Br atau I. [31]
Oksidasi +2
Aluminium monoksida , Alo, telah terdeteksi dalam fase gas setelah ledakan [32] dan pada spektrum penyerapan bintang. [33]
Oksidasi +3
'Aturan Fajans menunjukkan bahwa kation trivalen sederhana Al 3 + tidak diharapkan dapat ditemukan dalam garam anhidrat atau senyawa biner seperti Al 2 O 3. hidroksida adalah basa lemah dan garam aluminium dari asam lemah, seperti karbonat, tidak dapat disiapkan. Garam asam kuat, seperti nitrat, stabil dan larut dalam air, membentuk hidrat dengan setidaknya enam molekul air kristalisasi .
Aluminium hidrida , (ALH 3) n, dapat diproduksi dari trimethylaluminium dan kelebihan hidrogen. Itu terbakar eksplosif di udara. Hal ini juga dapat dibuat dengan aksi aluminium klorida pada lithium hidrida dalam eter solusi, tetapi tidak dapat dipisahkan bebas dari pelarut. Alumino-Hidrida dari unsur yang paling elektropositif diketahui, manfaat yang paling lithium hidrida aluminium , Li [ALH 4]. Ini terurai menjadi lithium hidrida, aluminium dan hidrogen ketika dipanaskan, dan dihidrolisis oleh air. Ini memiliki banyak kegunaan dalam kimia organik, terutama sebagai agen mengurangi. Para aluminohalides memiliki struktur yang sama.
Aluminium hidroksida dapat dibuat sebagai endapan gelatin dengan menambahkan amonia ke larutan garam aluminium. Ini adalah amfoter , yang baik sangat lemah asam, dan membentuk aluminat dengan alkali . Ini ada dalam berbagai bentuk kristal.
karbida Aluminium , Al 4 C 3 dibuat dengan memanaskan campuran unsur-unsur di atas 1.000 ° C (1832 ° F). Kristal kuning pucat memiliki struktur kisi kompleks, dan bereaksi dengan air atau asam encer untuk memberikan metana .The acetylide , Al 2 (C 2) 3, dibuat dengan melewatkan asetilena lebih dari aluminium dipanaskan.
Aluminium nitrida , AlN, dapat dibuat dari unsur-unsur pada 800 ° C (1472 ° F). Hal ini dihidrolisis oleh air untuk membentuk amonia dan alumunium hidroksida . phosphide Aluminium , ALP, dibuat sama, dan hidrolisa untuk memberikan phosphin .
Aluminium oksida , Al 2 O 3, terjadi secara alami sebagai korundum, dan bisa dibuat oleh aluminium pembakaran dalam oksigen atau dengan pemanasan hidroksida tersebut, nitrat atau sulfat. Sebagai sebuah batu permata, kekerasannya hanya dilampaui oleh berlian , boron nitride , dan carborundum . Hal ini hampir tidak larut dalam air.Aluminium sulfida , Al 2 S 3, dapat dibuat dengan melewati hidrogen sulfida atas bubuk aluminium. Ini adalahpolimorfik .
iodida Aluminium , Ali 3, adalah dimer dengan aplikasi dalam sintesis organik . Aluminium fluoride , Alf 3, dibuat dengan memperlakukan hidroksida dengan HF, atau dapat dibuat dari unsur-unsur. Ini adalah makromolekul , yang menyublim tanpa meleleh pada 1291 ° C (2356 ° F). Hal ini sangat inert. The trihalides lain dimer, memiliki struktur jembatan seperti.
Ketika aluminium dan fluoride bersama-sama dalam larutan air, mereka mudah membentuk ion kompleks seperti[Alf (H 2 O) 5] 2 +, Alf 3 (H 2 O) 3, dan [Alf 6] 3 -. Dari jumlah tersebut, [Alf 6] 3 - adalah yang paling stabil. Hal ini dijelaskan oleh fakta bahwa aluminium dan fluoride, yang keduanya ion sangat kompak, cocok bersama-sama tepat untuk membentuk kompleks oktahedral aluminium heksafluorida. Ketika aluminium dan fluoride bersama-sama dalam air dengan rasio molar 1:6, [Alf 6] 3 - adalah bentuk yang paling umum, bahkan dalam konsentrasi yang agak rendah.
senyawa organologam dari rumus empiris ALR 3 eksis dan, tidak juga polimer jika, berada di dimer setidaknya atau trimer. Mereka memiliki beberapa kegunaan dalam sintesis organik, untuk trimethylaluminium misalnya.
Analisis
Kehadiran aluminium dapat dideteksi dalam analisis kualitatif menggunakan aluminon .
Aplikasi
Umum menggunakan
Aluminium adalah logam-ferrous non paling banyak digunakan. [34] produksi Global aluminium pada tahun 2005 sebesar 31,9 juta ton. Ini melampaui dari logam lain kecuali besi (837.500.000 ton). [35] Forecast untuk 2012 adalah 42-45 juta ton, didorong oleh meningkatnya output China. [36] Relatif aluminium murni ditemui korosi resistensi ketika saja dan / atau workability lebih penting daripada kekuatan atau kekerasan. Lapisan tipis aluminium dapat disimpan ke bidang datar oleh deposisi uap fisik atau (sangat jarang) deposisi uap kimia atau bahan kimia lainnya berarti untuk membentuk pelapisan optik dan cermin . Ketika begitu disimpan, aluminium, film murni segar berfungsi sebagai reflektor yang baik (sekitar 92%) dari cahaya tampak dan reflektor yang sangat baik (sebanyak 98%) dari dan jauh radiasi inframerah menengah.
aluminium murni memiliki rendah kekuatan tarik , tetapi bila dikombinasikan dengan pengolahan termo-mekanis, paduan aluminium menampilkan peningkatan yang nyata dalam sifat mekanik, terutama ketika marah . Paduan aluminium bentuk komponen vital dari pesawat dan roket sebagai hasil dari mereka yang tinggi kekuatan-to-weight ratio. Aluminium siap bentuk paduan dengan banyak unsur seperti tembaga, seng , magnesium , mangan dan silikon(misalnya, duralumin ). Hari ini, hampir semua bahan logam massal yang disebut longgar sebagai "aluminium", sebenarnya paduan. Sebagai contoh, umum aluminium foil dan minuman kaleng paduan 92% sampai 99% aluminium. [37]


Rumah Tangga aluminium foil


Aluminium bertubuh Austin "A40 Olahraga" (sekitar 1951)


Aluminium lembaran yang diangkut dari sebuah pabrik.
Beberapa banyak kegunaan untuk logam aluminium berada di:
 Transportasi ( mobil , pesawat terbang, truk , kereta api mobil , kapal laut,sepeda dll) sebagai lembaran, tabung, coran dll
 Kemasan ( kaleng , foil, dll)
 Konstruksi ( jendela , pintu , berpihak , bangunan kawat, dll)
 Berbagai macam barang rumah tangga, dari peralatan memasak untukkelelawar bisbol , jam tangan. [38]
 Tiang penerangan jalan, berlayar kapal tiang , berjalan tiang dll
 Luar cangkang elektronik konsumen, juga kasus untuk peralatan seperti peralatan fotografi.
 Jalur transmisi listrik untuk distribusi listrik
 MKM baja dan Alnico magnet
 Super kemurnian aluminium (SPA, 99,980% sampai 99,999% Al), digunakan dalam elektronika dan CD .
 Heat sink untuk peralatan elektronik seperti transistor dan CPU .
 materi Substrat of-core tembaga logam dilapisi laminasi digunakan dalam kecerahan tinggi pencahayaan LED .
 bubuk aluminium digunakan dalam cat , dan kembang api seperti roket padat bahan bakar dan termit .
 Aluminium dapat bereaksi dengan asam klorida untuk membentuk gas hidrogen.
 Berbagai negara, termasuk Perancis , Italia , Polandia , Finlandia , Rumania, Israel , dan bekas Yugoslavia , telah mengeluarkan koin menyerang di aluminium atau paduan aluminium-tembaga. [39]
Aluminium senyawa
 Aluminium amonium sulfat ([Al (NH 4)] (SO 4) 2), ammonium alumdigunakan sebagai pedas , dalam pemurnian air dan pengolahan limbah, dalam kertas produksi, sebagai makanan aditif , dan di kulit penyamakan.
 Aluminium asetat merupakan garam yang digunakan dalam larutan sebagai zat .
 Aluminium borat (Al 2 O 3 B 2 O 3) digunakan dalam produksi gelas dankeramik .
 Borohidrida Aluminium (Al (BH 4) 3) digunakan sebagai aditif untuk bahan bakar jet .
 Aluminium perunggu (cual 5)
 Aluminium klorida (AlCl 3) digunakan dalam pembuatan cat, diantiperspirants , dalam minyak bumi pemurnian dan dalam produksi sintetis karet .
 Aluminium chlorohydrate digunakan sebagai antiperspirant dan dalam pengobatan hiperhidrosis .
 Fluorosilicate Aluminium (Al 2 (SIF 6) 3) digunakan dalam produksi sintetis batu permata , kaca dan keramik.
 Aluminium hidroksida (Al (OH) 3) digunakan: sebagai antasida , sebagai bahan pencelup, dalam air pemurnian, dalam pembuatan gelas dan keramik dan di waterproofing kain.
 Aluminium oksida (Al 2 O 3), alumina, ditemukan secara alami sebagai corundum ( rubi dan safir ), ampelas , dan digunakan dalam pembuatan kaca. Sintetis ruby dan safir digunakan dalam laser untuk produksi cahaya koheren. Digunakan sebagai, tahan api penting untuk produksi natrium tekanan tinggi lampu.
 Aluminium fosfat (Alpo 4) digunakan dalam pembuatan: dari kaca dan keramik, pulp kertas produk dan, kosmetik , cat dan pernis dan dalam membuat gigi semen .
 Aluminium sulfat (Al 2 (SO 4) 3) digunakan dalam pembuatan kertas, sebagai bahan pencelup, dalam pemadam kebakaran , dalam pemurnian air dan pengolahan limbah, sebagai bahan tambahan makanan, dalam fireproofing, dan penyamakan kulit.
 ion aluminium berair (seperti ditemukan dalam aluminium sulfat air) digunakan untuk mengobati terhadap parasit ikan seperti salaris Gyrodactylus .
 Dalam banyak vaksin, garam aluminium tertentu berfungsi sebagai kekebalan adjuvant (penguat respon imun) untuk memungkinkan protein dalam vaksin untuk mencapai potensi yang cukup sebagai stimulan kekebalan tubuh.
Aluminium paduan dalam aplikasi struktural


Aluminium busa
Artikel utama: aluminium paduan
Paduan aluminium dengan berbagai sifat yang digunakan dalam struktur teknik. Paduan sistem diklasifikasikan oleh sistem nomor ( ANSI ) atau dengan nama menunjukkan paduan utama konstituen mereka ( DIN dan ISO).
Kekuatan dan daya tahan paduan aluminium bervariasi, tidak hanya sebagai akibat dari komponen paduan tertentu, tetapi juga sebagai akibat dari perlakuan panas dan proses manufaktur. Kurangnya pengetahuan tentang aspek-aspek ini dari waktu ke waktu menyebabkan struktur tidak benar dirancang dan memperoleh aluminium reputasi buruk.
Salah satu batasan struktural penting dari paduan aluminium adalah merekakelelahan kekuatan. Tidak seperti baja, paduan aluminium tidak didefinisikan dengan baik batas lelah , yang berarti bahwa kegagalan kelelahan akhirnya terjadi, di bawah beban siklik bahkan sangat kecil. Ini menunjukkan bahwa insinyur harus menilai beban ini dan desain untuk kehidupan tetap daripada kehidupan yang tak terbatas.
Sifat penting lain paduan aluminium sensitivitas mereka untuk panas.Workshop prosedur yang melibatkan pemanasan ini dipersulit oleh kenyataan bahwa aluminium, tidak seperti baja, meleleh tanpa merah menyala pertama. Membentuk operasi dimana obor pukulan digunakan karena membutuhkan keahlian tertentu, karena tidak ada tanda-tanda visual mengungkapkan seberapa dekat bahan ini mencair. Paduan aluminium, seperti semua paduan struktural, juga tunduk pada tekanan internal berikut operasi pemanasan seperti pengelasan dan casting. Masalah dengan paduan aluminium dalam hal ini adalah mereka yang rendah titik lebur , yang membuat mereka lebih rentan terhadap distorsi dari stress yang disebabkan termal. stress relief Pengendalian dapat dilakukan selama manufaktur dengan panas-memperlakukan bagian dalam oven, diikuti dengan pendinginan bertahap-berlaku anil tekanan.
Titik leleh rendah paduan aluminium tidak dihalangi penggunaannya dalam peroketan, bahkan untuk digunakan dalam membangun ruang pembakaran di mana gas bisa mencapai 3500 K. The Agena mesin atas panggung menggunakan desain aluminium didinginkan regeneratively untuk beberapa bagian nosel, termasuk daerah kritis tenggorokan termal.
Rumah Tangga kabel
Lihat juga: kawat Aluminium
Dibandingkan dengan tembaga, aluminium memiliki sekitar 65% dari konduktivitas listrik dengan volume, walaupun 200% menurut beratnya. Tembaga tradisional digunakan sebagai bahan rumah tangga kabel. Dalam aluminium 1960-an jauh lebih murah dari tembaga, dan begitu juga diperkenalkan untuk jaringan kabel listrik rumah tangga di Amerika Serikat, meskipun banyak peralatan tidak dirancang untuk menerima kawat aluminium. Dalam beberapa kasus yang lebih besar koefisien ekspansi termal dari aluminium menyebabkan kawat untuk memperluas dan kontrak relatif terhadap logam berbeda sekrup sambungan, akhirnya melepaskan sambungan. Juga, aluminium murni memiliki kecenderungan untuk merayap di bawah tekanan berkelanjutan stabil (untuk yang lebih besar dengan meningkatnya suhu), lagi-lagi melepaskan sambungan. Akhirnya, galvanik korosi dari logam berbeda meningkatkan hambatan listrik dari koneksi.
Semua ini mengakibatkan koneksi terlalu panas dan longgar, dan ini pada gilirannya mengakibatkan kebakaran.Pembangun kemudian menjadi waspada dengan menggunakan kawat, dan banyak yurisdiksi dilarang penggunaannya dalam ukuran sangat kecil dalam konstruksi baru. Akhirnya, perlengkapan baru diperkenalkan dengan koneksi yang dirancang untuk menghindari mengendurkan dan overheating. Perlengkapan generasi pertama ditandai "Al / Cu" dan akhirnya ditemukan hanya cocok untuk kawat tembaga berlapis aluminium, tetapi perlengkapan generasi kedua, yang beruang "CO / ALR" coding, adalah nilai untuk kawat aluminium tak berpakaian.Untuk menyesuaikan majelis tua, pekerja mencegah masalah pemanasan menggunakan benar dilakukan halangandari kawat aluminium ke "singkat pigtail "kawat tembaga. Hari ini, baru paduan, desain, dan metode yang digunakan untuk jaringan kabel aluminium dalam kombinasi dengan penghentian aluminium.
Sejarah


Patung Anteros (umumnya dikira baik Malaikat Kristen Amal atauEros) di Piccadilly Circus London, dibuat pada tahun 1893 dan merupakan salah satu patung pertama yang dilemparkan di aluminium.
Kuno Yunani dan Romawi digunakan garam aluminium sebagai dyeing mordant dan sebagai astringent untuk dressing luka; alum masih digunakan sebagai obat penahan darah . Tahun 1761 Guyton de Morveau menyarankan memanggil alumine alum dasar. Pada tahun 1808, Humphry Davymengidentifikasi adanya logam dasar tawas, yang pada alumium disebut pertama dan kemudian aluminium (lihat Etimologi bagian, di bawah).
Logam ini pertama kali diproduksi pada tahun 1825 (dalam bentuk yang kotor) oleh Denmark fisikawan dan kimiawan Hans Christian Ørsted . Dia bereaksi anhydrous aluminium klorida dengan kalium amalgam dan menghasilkan segumpal logam tampak mirip dengan timah. [40] Friedrich Wöhler sadar dari eksperimen dan dikutip mereka, tapi setelah mengulangi percobaan dari Ørsted ia menyimpulkan bahwa logam ini adalah murni kalium. Ia melakukan percobaan serupa pada tahun 1827 oleh aluminium klorida anhidrat pencampuran dengan kalium dan aluminium yang dihasilkan.[40] Wöhler biasanya dikreditkan dengan mengisolasi aluminium ( Latinalumen, tawas), tetapi juga Ørsted dapat terdaftar sebagai penemunya. [41]Selanjutnya, Pierre Berthier menemukan aluminium dalam bijih bauksit dan berhasil memprosesnya. [42] Prancis Henri Etienne Sainte-Claire Devilleditingkatkan's metode Wöhler pada tahun 1846, dan dijelaskan perbaikan dalam sebuah buku pada tahun 1859, kepala di antara ini menjadi substitusi natrium untuk jauh lebih mahal kalium.
(Buku Deville adalah De l'aluminium, sesi propriétés, fabrikasi sa (Paris, 1859) tersebut. Deville mungkin juga dipahami gagasan elektrolisis aluminium oksida dilarutkan dalam cryolite; Charles Martin Hall dan Paul Héroult mungkin telah mengembangkan proses yang lebih praktis setelah Deville.)
Sebelum proses Hall-Héroult dikembangkan, aluminium sangat sulit untuk mengambil dari berbagai bijih . Aluminium murni ini dibuat lebih berharga daripada emas. [43] Bar dari aluminium dipamerkan di Pameran universelle dari 1855 , [44] dan Napoleon III yang dikatakan [ rujukan? ] untuk telah memesan satu set piring untuk makan malam aluminium paling terhormat tamu-tamunya .
Aluminium dipilih sebagai bahan yang akan digunakan untuk puncak dari Monumen Washington pada tahun 1884, saat satu ons (30 gram) biaya upah harian seorang pekerja umum pada proyek; [45] aluminium adalah tentang nilai yang sama perak.
Para perusahaan Cowles disediakan paduan aluminium dalam kuantitas di Amerika Serikat dan Inggrismenggunakan smelter seperti tungku dari Carl Wilhelm Siemens oleh 1886. [46] Charles Martin Hall dari Ohio di AS dan Paulus Héroult dari Perancis mandiri mengembangkan Héroult Hall-proses elektrolitik yang terbuat dari aluminium penggalian mineral lebih murah dan sekarang adalah metode utama yang digunakan di seluruh dunia.Proses Hall-Heroult tidak bisa menghasilkan Super Kemurnian Aluminium langsung. Teman-proses Hall, [47] pada tahun 1888 dengan dukungan keuangan Alfred E. Hunt , mulai Pittsburgh Pengurangan Perusahaan yang sekarang dikenal sebagai Alcoa . Proses's Héroult ini di produksi oleh 1889 di Swiss pada Aluminium Industrie, sekarang Alcan, dan di Inggris Aluminium , sekarang Luxfer Group dan Alcoa, dengan 1896 di Skotlandia . [48]
Dengan 1895 logam itu digunakan sebagai bahan bangunan yang jauh seperti Sydney , Australia dalam kubah Sekretaris Chief Membangun.
Banyak angkatan laut telah menggunakan aluminium suprastruktur untuk kapal-kapal mereka; api 1975 kapal USSBelknap yang memusnahkan suprastruktur aluminium-nya, maupun pengamatan kerusakan pertempuran untuk kapal-kapal Inggris selama Perang Falklands , menyebabkan banyak angkatan laut beralih ke baja semua superstruktur. The Burke kelas Arleigh adalah seperti kapal AS pertama, sedang dibangun seluruhnya dari baja.
Pada tahun 2008 harga aluminium memuncak pada $ 1.45/lb pada bulan Juli tapi turun menjadi $ 0,70 / lb pada bulan Desember. [49]
Etimologi
Nomenklatur sejarah
Kutipan awal diberikan dalam bahasa Inggris Oxford Dictionary untuk setiap kata yang digunakan sebagai nama untuk unsur ini alumium, yang ahli kimia Inggris dan penemu Humphry Davy pada tahun 1808 digunakan untuk logam dia berusaha untuk mengisolasi elektrolisa dari mineral alumina . kutipan ini dari Transaksi Filosofis jurnal Royal Society of London: "Apakah aku begitu beruntung karena dapat memperoleh tertentu bukti lebih mengenai hal ini, dan telah membeli zat metalik aku mencari, aku harus diajukan untuk mereka nama silicium, alumium, zirkonium, dan glucium ". [50] [51]
Davy menetap di aluminium pada saat ia menerbitkan bukunya 1812 Kimia Filosofi: "Zat ini tampaknya mengandung logam aneh, tapi belum Aluminium belum diperoleh dalam keadaan bebas sempurna, meskipun paduan itu dengan zat dr logam lainnya telah diperoleh cukup berbeda untuk menunjukkan sifat kemungkinan alumina. " [52] Tetapi pada tahun yang sama, seorang kontributor anonim ke Review Quarterly , sebuah jurnal politik-sastra Inggris, dalam review dari buku Davy, keberatan untuk aluminium dan mengusulkan aluminium nama, "untuk jadi kita harus mengambil kebebasan menulis kata tersebut, dalam preferensi untuk aluminium, yang memiliki suara klasik kurang."[53]
The ium-akhiran sesuai dengan preseden diatur dalam unsur-unsur yang baru ditemukan lainnya waktu: kalium, natrium, magnesium, kalsium, dan strontium (semua yang terisolasi Davy sendiri). Namun demikian,-um ejaan untuk elemen yang tidak diketahui pada saat itu, seperti misalnya platinum , dikenal orang Eropa sejak abad keenam belas, molibdenum , ditemukan pada 1778, dan tantalum , ditemukan pada tahun 1802. Akhiran-um konsisten dengan ejaan yang universal alumina untuk oksida , sebagai lanthana adalah oksida lantanum , dan magnesium ,ceria , dan toria adalah oksida magnesium , cerium , dan thorium masing.
Ejaan yang digunakan sepanjang abad ke-19 oleh ahli kimia AS yang paling berakhir di-ium, namun penggunaan umum adalah kurang jelas. [54] um-ejaan yang digunakan dalam Webster's Dictionary of 1828. Dalam surat edaran iklannya untuk metode baru elektrolitik nya memproduksi logam tahun 1892, Charles Martin Hall menggunakan um-ejaan, meskipun penggunaan konstan tentang ium-ejaan di semua paten [47] ia mengajukan antara 1886 dan 1903.[55] Hal ini akibatnya telah menyarankan bahwa ejaan mencerminkan lebih mudah untuk mengucapkan kata dengan satu suku kata lebih sedikit, atau bahwa ejaan dalam brosur itu kesalahan. Hall's dominasi produksi dari logam memastikan bahwa aluminium ejaan menjadi standar di Amerika Utara, sedangkan Webster kamus lengkap dari 1913, meskipun, terus menggunakan versi-ium.
Pada 1926, American Chemical Society secara resmi memutuskan untuk menggunakan aluminium dalam publikasi tersebut; kamus Amerika biasanya label aluminium ejaan sebagai varian Inggris.
Nama "aluminium" berasal dari statusnya sebagai dasar tawas . "Alum" pada gilirannya merupakan Latin kata yang secara harfiah berarti "garam pahit". [56]
Saat ini ejaan
Sebagian besar negara menggunakan aluminium ejaan (dengan i sebelum - um). Di Amerika Serikat, ejaan ini sebagian besar tidak diketahui, dan aluminium ejaan mendominasi. [57] [58] The Oxford Dictionary Canadian memilihaluminium, sedangkan Australia Kamus Macquarie lebih memilih aluminium.
The International Union of Murni dan Terapan Kimia (IUPAC) mengadopsi aluminium sebagai nama standar internasional untuk elemen pada tahun 1990, namun tiga tahun kemudian diakui aluminium sebagai varian diterima.Oleh karena itu tabel periodik mereka termasuk keduanya. [59] IUPAC lebih menyukai penggunaan aluminium dalam publikasi internal, walaupun hampir sebanyak IUPAC publikasi menggunakan aluminium ejaan. [60]
Kesehatan keprihatinan
NFPA 704

0
0
0

Api berlianuntuk menembak aluminium
Meskipun alamnya melimpah, aluminium tidak memiliki fungsi yang diketahui dalam sel hidup dan menyajikan beberapa efek beracun dalam konsentrasi tinggi. Its toksisitas dapat ditelusuri ke deposisi di tulang dan sistem saraf pusat, yang terutama meningkat pada pasien dengan fungsi ginjal berkurang. Karena aluminium bersaing dengan kalsium untuk penyerapan, peningkatan jumlah aluminium diet dapat berkontribusi pada mineralisasi rangka mengurangi (osteopenia) diamati pada bayi prematur dan bayi dengan retardasi pertumbuhan. Dalam dosis yang sangat tinggi, aluminium dapat menyebabkan neurotoksisitas , dan berhubungan dengan fungsi diubah dari penghalang darah-otak . [61] Sejumlah kecil orang yang alergi terhadap aluminium dan pengalaman dermatitis kontak , pencernaan gangguan, muntah atau gejala lain pada saat kontak atau mengkonsumsi produk yang mengandung aluminium, seperti deodoran atau antasid. Pada mereka yang tidak alergi, aluminium tidak beracun seperti logam berat , tetapi ada bukti toksisitas beberapa jika dikonsumsi dalam jumlah berlebihan. [62] Meskipun penggunaan aluminium cookware belum terbukti menyebabkan toksisitas aluminium pada umumnya, berlebihan konsumsi antasida yang mengandung senyawa aluminium dan penggunaan berlebihan dari aluminium yang mengandung antiperspirant memberikan eksposur tingkat yang lebih signifikan.Penelitian telah menunjukkan bahwa konsumsi makanan yang asam atau cairan dengan aluminium secara signifikan meningkatkan penyerapan aluminium, [63] dan maltol telah terbukti meningkatkan akumulasi aluminium dan osseus jaringan saraf. [64] Selain itu, aluminium meningkatkan estrogen terkait ekspresi gen di manusia kanker payudarasel dikultur di laboratorium. [65] The-seperti efek estrogen dari garam telah menyebabkan klasifikasi mereka sebagai metalloestrogen .
Karena efek yang berbahaya, yang menggunakan aluminium di beberapa antiperspirant , pewarna (seperti aluminium danau ), dan aditif makanan kontroversial. Meskipun ada sedikit bukti bahwa paparan normal aluminium mengundang risiko untuk orang dewasa yang sehat, [66] beberapa studi menunjukkan risiko yang terkait dengan eksposur meningkat dengan logam. [67] aluminium dalam makanan dapat diserap lebih dari aluminium dari air. [68 ]Beberapa peneliti telah menyatakan keprihatinan bahwa aluminium dalam antiperspirant dapat meningkatkan risiko kanker payudara, [69] dan aluminium telah kontroversial telah terlibat sebagai faktor di Penyakit Alzheimer . [70] Theair Camelford insiden polusi melibatkan sejumlah orang mengkonsumsi aluminium sulfat . Investigasi dari istilah kesehatan efek-panjang masih berlangsung, tapi aluminium otak konsentrasi tinggi telah ditemukan pada pemeriksaan post-mortem korban yang kemudian meninggal, dan penelitian lebih lanjut untuk menentukan apakah ada hubungan dengan angiopathy amiloid serebral telah ditugaskan. [71]
Menurut The Alzheimer's Society , pendapat medis dan ilmiah luar biasa adalah bahwa studi tidak meyakinkan menunjukkan hubungan sebab akibat antara aluminium dan Penyakit Alzheimer. [72] Namun demikian, beberapa studi, seperti yang pada kohort PAQUID , [73] mengutip paparan aluminium sebagai faktor risiko Penyakit Alzheimer. Beberapa plak otak telah ditemukan mengandung peningkatan tingkat logam. [74] Penelitian di daerah ini telah meyakinkan; akumulasi aluminium mungkin akibat penyakit dan bukan dari agen penyebab. Dalam hal apapun, jika ada keracunan dari aluminium, itu harus melalui mekanisme yang sangat spesifik, karena paparan total elemen dalam bentuk alami tanah liat di dalam tanah dan debu yang sangat besar seumur hidup. [75] [ 76] konsensus ilmiah belum ada tentang apakah paparan aluminium langsung dapat meningkatkan risiko Penyakit Alzheimer. [72]
Efek pada tanaman
Aluminium yang utama diantara faktor-faktor yang mengurangi pertumbuhan tanaman pada tanah asam. Meskipun umumnya tidak berbahaya bagi pertumbuhan tanaman di tanah-netral pH, konsentrasi asam di tanah beracun + Al 3kation meningkat dan mengganggu pertumbuhan akar dan fungsi. [77] [78] [79]
Kebanyakan asam tanah jenuh dengan aluminium bukan ion hidrogen . Keasaman tanah karena itu hasil darihidrolisis senyawa aluminium. [80] Konsep "potensial kapur dikoreksi" [81] untuk menentukan derajat kejenuhan basa dalam tanah menjadi dasar untuk prosedur sekarang digunakan di tanah pengujian laboratorium untuk menentukan " kapur persyaratan " [82] tanah. [83]
Gandum s ' adaptasi untuk memungkinkan toleransi aluminium adalah sedemikian rupa sehingga aluminium menginduksi pelepasan senyawa organik yang mengikat ke aluminium berbahaya kation . Sorghum diyakini memiliki mekanisme toleransi yang sama. Gen pertama untuk toleransi aluminium telah diidentifikasi dalam gandum. Hal ini menunjukkan bahwa aluminium toleransi's sorgum dikendalikan oleh gen tunggal, seperti untuk gandum. [84] Hal ini tidak terjadi di semua tanaman.
























Aluminium baterai atau baterai aluminium yang biasa dikenal sebagai udara aluminium atau baterai-baterai udara Al, karena mereka menghasilkan listrik dari reaksi oksigen di udara dengan aluminium . Mereka memiliki salah satu dari kepadatan energi tertinggi dari semua baterai, tetapi mereka tidak banyak digunakan karena masalah sebelumnya dengan biaya, rak-hidup , start-up waktu dan penghapusan produk sampingan, yang telah membatasi penggunaan untuk terutama aplikasi militer. Sebuah kendaraan listrik dengan baterai aluminium bisa berpotensi sepuluh sampai lima belas kali kisaran-asam baterai memimpin dengan total bobot jauh lebih kecil [1] , pada biaya sistem kompleksitas meningkat secara substansial.
Al-udara baterai primer , yaitu non-isi ulang. Setelah anoda aluminium dikonsumsi oleh reaksi dengan oksigen atmosfer pada katoda direndam dalam berbasis elektrolit terhidrasi air untuk membentuk aluminium oksida , baterai tidak akan lagi menghasilkan listrik. Namun, dimungkinkan untuk mekanis mengisi ulang baterai dengan anoda aluminium baru yang terbuat dari daur ulang aluminium oksida terhidrasi. daur ulang tersebut akan penting jika aluminium-udara baterai harus diadopsi secara luas.
Kimia listrik
The anoda oksidasi setengah-reaksi adalah Al + 3OH - → Al (OH) 3 + 3e - + -2,31 V.
Para katoda reduksi setengah-reaksi adalah O 2 + 2H 2 O + 4e - 4OH → - + 0,40 V.
Reaksi total 4Al + 3o 2 + 6H 2 O → 4Al (OH) 3 + 2,71 V.
Sekitar 1,2 volt beda potensial diciptakan oleh reaksi-reaksi ini, dan dapat dicapai dalam praktek ketika hidroksida kalium digunakan sebagai elektrolit. elektrolit Saltwater mencapai sekitar 0,7 volt per sel.
Komersialisasi
Isu
Aluminium sebagai "bahan bakar" untuk kendaraan telah dipelajari oleh Yang dan Knickle [1] . Mereka menyimpulkan berikut ini:
Al / udara sistem baterai dapat menghasilkan energi yang cukup dan kekuatan untuk mengemudi rentang dan percepatan mirip dengan mobil bertenaga bensin ... biaya aluminium sebagai anoda dapat serendah US $ 1.1/kg selama produk reaksi didaur ulang . Efisiensi bahan bakar total selama proses siklus di Al / kendaraan listrik udara (EVS) dapat 15% (tahap sekarang) atau 20% (diproyeksikan), dibandingkan dengan kendaraan mesin pembakaran internal (ICES) (13%). Desain Baterai kepadatan energi adalah 1300 Wh / kg (sekarang) atau 2000 Wh / kg (diproyeksikan). Biaya sistem baterai yang dipilih untuk mengevaluasi adalah US $ 30/kW (sekarang) atau US $ 29/kW (diproyeksikan). Al / udara EVS analisis siklus-hidup yang dilakukan dan dibandingkan untuk memimpin / asam dan logam nikel hydride (NiMH) EVS. Hanya Al / EVS udara dapat diproyeksikan untuk memiliki rentang perjalanan sebanding dengan es. Dari analisis ini, Al / udara EVS adalah calon yang paling menjanjikan dibandingkan dengan ICES dalam hal jangkauan perjalanan, harga beli, biaya bahan bakar, dan biaya siklus kehidupan.
Ada beberapa masalah teknis masih untuk memecahkan meskipun untuk membuat Al-udara baterai cocok untuk menyalakan kendaraan listrik. Anoda terbuat dari aluminium murni terkorosi oleh elektrolit, sehingga aluminium biasanya paduan dengan timah atau unsur-unsur kepemilikan lainnya. Alumina terhidrasi yang dibuat oleh reaksi sel membentuk zat seperti gel pada anoda dan mengurangi output listrik. Ini adalah masalah yang sedang dibahas dalam karya pembangunan pada sel Al-udara. Sebagai contoh, tambahan telah dikembangkan yang membentuk alumina sebagai bedak daripada gel. Paduan juga telah ditemukan untuk membentuk kurang dari gel dari aluminium murni.
katoda udara modern terdiri dari lapisan reaktif dari karbon dengan nikel grid-kolektor saat ini, katalis (misalnyacobalt ), dan berpori hidrofobik PTFE film yang mencegah kebocoran elektrolit. Oksigen di udara melewati PTFEkemudian bereaksi dengan air untuk membuat ion hidroksida. Katoda ini bekerja dengan baik tetapi mereka bisa mahal.
Tradisional Al-udara baterai memiliki umur simpan yang terbatas [2] karena aluminium bereaksi dengan elektrolit dan menghasilkan hidrogen ketika baterai tidak digunakan - meskipun hal ini tidak lagi halnya dengan desain modern. Masalah ini dapat dihindari dengan menyimpan elektrolit dalam tangki luar baterai dan memindahkannya ke baterai bila diperlukan untuk digunakan.
Baterai ini dapat digunakan sebagai baterai cadangan dalam pertukaran telepon , sebagai daya cadangan sumber.Al-udara baterai dapat digunakan untuk komputer laptop kekuasaan dan telepon seluler dan sedang dikembangkan untuk keperluan tertentu. [ rujukan? ]
Aluminium berbasis baterai
Berbagai jenis baterai aluminium telah diselidiki:
 Aluminium-klorin baterai telah dipatenkan oleh Angkatan Udara Amerika Serikat di tahun 1970 dan dirancang terutama untuk aplikasi militer. Mereka menggunakan anoda aluminium dan klorin pada substrat katoda grafit.Diperlukan peningkatan suhu akan mulai beroperasi.
 sel sekunder Aluminium-iodine telah diteliti oleh beberapa peneliti Cina.
 baterai Aluminium-belerang bekerja pada oleh para peneliti Amerika dengan klaim besar, meskipun tampaknya bahwa mereka masih jauh dari produksi massal. Ini diketahui jika mereka diisi ulang.
 Al-Fe-O, Al-Cu-O dan baterai Al-Fe-OH yang diusulkan oleh beberapa peneliti untuk kendaraan hybrid militer.Sesuai kepadatan energi praktis diklaim adalah 455, 440, dan 380 Wh / kg [3]



Paduan aluminium merupakan paduan yang aluminium (Al) adalah logam dominan. Unsur-unsur paduan khastembaga , magnesium , mangan , silikon , dan seng . Ada dua klasifikasi pokok, yaitu pengecoran paduan dan paduan tempa, keduanya yang lebih lanjut dibagi ke dalam kategori panas-diobati dan non-panas-diobati. Sekitar 85% dari aluminium digunakan untuk produk tempa, untuk pelat, berguling foil contoh dan ekstrusi . Cast aluminium paduan produk hasil efektif biaya karena titik leleh rendah, meskipun mereka umumnya memiliki lebih rendahkekuatan tarik dari paduan tempa. Para pemain yang paling penting sistem aluminium paduan adalah Al-Si, di mana tingkat tinggi silikon (4,0% sampai 13%) memberikan kontribusi untuk memberikan karakteristik casting yang baik.Paduan aluminium secara luas digunakan dalam struktur teknik dan komponen mana ringan atau korosi resistensi diperlukan. [1]
Paduan sebagian besar terdiri dari logam aluminium ringan dua dan magnesium telah sangat penting dalammanufaktur kedirgantaraan sejak somwhat sebelum 1940. Aluminium-magnesium paduan keduanya lebih ringan dari paduan aluminium lain dan jauh lebih sedikit mudah terbakar dari paduan yang mengandung persentase yang sangat tinggi dari magnesium.
permukaan paduan Aluminium akan tetap bersinar tampak mereka dalam lingkungan yang kering akibat pembentukan pelindung, lapisan jelas aluminium oksida . Dalam lingkungan basah, korosi galvanik dapat terjadi ketika paduan aluminium ditempatkan di kontak listrik dengan logam lainnya dengan korosi potensi negatif lebih dari aluminium.
komposisi paduan Aluminium terdaftar dengan Asosiasi Aluminium . Banyak organisasi mempublikasikan standar yang lebih spesifik untuk pembuatan paduan aluminium, termasuk Society of Automotive Engineers standar organisasi, khususnya standar luar angkasa sub-nya, [2] dan ASTM International .

5000 series
5005
Paduan Aluminium 5005 dan digunakan dalam arsitektur aplikasi dekoratif yang memerlukan selesai anodized. [6]
5052/5251/5754
aluminium paduan 5052, 5251, 5754 adalah nilai sangat mirip, hanya berbeda dalam jumlah magnesium. 5052 telah magnesium 2,5% dan umumnya digunakan di AS; 5251 telah magnesium 2% dan umumnya digunakan di Inggris, dan 5754 telah magnesium 3% dan umumnya digunakan di Eropa. Karena sifat mampu bentuk mereka, ketahanan terhadap korosi dan weldability nilai ini biasanya digunakan dalam bejana tekan, tangki, pas, lambung kapal, dan badan-badan van. air garam mereka tahan korosi lebih baik daripada kelas 1200 dan kekuatan mereka adalah lebih baik daripada kelas 3003. [6]
5083
paduan Aluminium 5083 merupakan paduan aluminium cocok untuk cryogenic aplikasi ke desain suhu -165 ° C (-265 ° F), karena paduan jenis ini tidak menunjukkan transisi ulet getas- fenomena. [6]
Pemain paduan
Asosiasi aluminium (AA) telah mengadopsi tata-nama, mirip dengan paduan tempa. British Standard dan DIN memiliki sebutan yang berbeda. Dalam sistem AA, kedua kedua digit mengungkapkan persentase minimum dari aluminium, misalnya 150.x sesuai dengan minimal aluminium 99,50%. Digit setelah titik desimal mengambil nilai 0 1, atau yang menunjukkan ingot casting dan masing-masing. [1] Unsur-unsur pemadu utama dalam sistem AA adalah sebagai berikut: [ rujukan? ]
 seri 1xx.x adalah aluminium 99% minimum
 2xx.x seri tembaga
 3xx.x seri silikon, tembaga dan / atau magnesium
 4xx.x seri silikon
 5xx.x seri magnesium
 7xx.x seri seng
 8xx.x seri lithium

Bernama paduan
 Alclad lembar aluminium terbentuk dari kemurnian-tinggi lapisan permukaan aluminium terikat pada inti kekuatan tinggi bahan aluminium paduan
 Birmabright (aluminium, magnesium) sebuah produk dari Perusahaan Birmetals, pada dasarnya setara dengan 5251
 Duralumin (tembaga, aluminium)
 Magnalium
 Magnox (magnesium, aluminium)
 Silumin (aluminium, silikon)
 Titanal (aluminium, seng, magnesium, tembaga, zirkonium) sebuah produk dari Austria Metall AG . Umum digunakan dalam produk kinerja olahraga tinggi, terutama Snowboards dan ski.
 Y paduan , Hiduminium , paduan RR : sebelum perang nikel-aluminium paduan, yang digunakan dalam mesin piston dan ruang angkasa, karena kemampuan mereka untuk mempertahankan kekuatan pada suhu tinggi.





Aplikasi
Aerospace paduan
Skandium-Aluminium


Bagian dari Mig-29 yang terbuat dari paduan Al-Sc. [8]
Penambahan skandium untuk aluminium menciptakan nano Al 3 presipitat Sc yang membatasi pertumbuhan butir yang berlebihan yang terjadi di zona yang terkena panas dari komponen aluminium dilas. Ini memiliki dua efek yang menguntungkan: yang diendapkan Al 3 Sc membentuk kristal lebih kecil daripada yang terbentuk pada paduan aluminium lainnya [8] dan lebar bebas zona Endapan yang biasanya ada pada batas butir hardenenable paduan aluminium usia berkurang. [8 ] Skandium juga merupakan grain refiner ampuh dalam paduan aluminium tuang, dan atom untuk atom, yang ampuh penguat yang paling dalam aluminium, baik sebagai akibat dari perbaikan gandum dan penguatan presipitasi. Namun, paduan titanium , yang lebih kuat tetapi lebih berat, lebih murah dan banyak lebih banyak digunakan. [9]
Aplikasi utama dari skandium logam berat di-skandium aluminium paduanuntuk komponen industri aerospace kecil. Paduan ini berisi antara 0,1% dan 0,5% (berat) dari skandium. Mereka digunakan dalam pesawat militer Rusia Mig 21 dan Mig 29 . [8]
Beberapa item peralatan olahraga, yang mengandalkan bahan kinerja tinggi, telah dibuat dengan paduan aluminium skandium, termasuk kelelawar bisbol [10] , lacrosse sticks, serta sepeda [11] frame dan komponen. US gunmaker Smith & Wesson revolver menghasilkan dengan frame terdiri dari paduan skandium dan silinder dari titanium. [12]
Daftar paduan Aluminium dirgantara
Paduan aluminium berikut umum digunakan di pesawat dan lainnya kedirgantaraan struktur: [13]
 7075 aluminium
 6061 aluminium
 6063 aluminium
 2024 aluminium
 5052 aluminium
Perhatikan bahwa istilah atau aluminium aluminium pesawat ruang angkasa biasanya mengacu pada 7075. [14] [15]
Daftar berikut paduan aluminium diproduksi, [ rujukan? ] tapi kurang luas [ rujukan? ] digunakan:
 2090 aluminium
 2124 aluminium
 Aluminium 2195 - Al-Li paduan, yang digunakan dalam Shuttle Super Ringan tangki eksternal Space
 2219 aluminium
 2324 aluminium
 6013 aluminium
 7050 aluminium
 7055 aluminium
 7150 aluminium
 7475 aluminium
Marine paduan
Paduan ini digunakan untuk pembuatan kapal dan galangan kapal, dan laut lainnya dan garam-air aplikasi pantai sensitif. [16]
 5052 aluminium
 5083 aluminium
 5086 aluminium
 6061 aluminium
 6063 aluminium
Bersepeda paduan
Paduan ini digunakan untuk bersepeda bingkai dan komponen
 2014 aluminium
 6063 aluminium
 7005 aluminium
 7075 aluminium
 Skandium aluminium
Otomotif paduan
6111 aluminium secara luas digunakan untuk otomotif panel bodi . [ rujukan? ]

^ a b Polmear IJ, Paduan Light, Arnold, 1995
^ aluminium spesifikasi SAE daftar , diakses 8 Oktober 2006. Juga SAE Aerospace Council , diakses 8 Oktober 2006.
^ RE Sanders, Teknologi Inovasi Produk aluminium, The Journal of The Mineral, 53 (2) :21-25, 2001. Online ed.
^ "lembaran logam material" . Diperoleh 2009/07/26.
^ Degarmo, E. Paul, Black, T. J; Kohser, Ronald A. (2003)). Bahan dan Proses Manufaktur (9 ed.. Wiley. p. 133.ISBN 0-471-65653-4 .
^ a b c http://www.azom.com/Details.asp?ArticleID=4252
^ B ASTM 26 26m B / - 05
^ a b c d Ahmad, Zaki (2003). "Sifat dan aplikasi-diperkuat aluminium skandium" 35. Jom 55.: DOI :10.1007/s11837-003-0224-6 .
^ Schwarz, James A.; Contescu, Cristian I.; Putyera, Karol (2004). Dekker ensiklopedi nanosains dan nanoteknologi 3.. CRC Press. p. 2274. ISBN 0824750497 .
^ Bjerklie, Steve (2006). "Sebuah bisnis amuk: kelelawar logam anodized telah merevolusi bisbol spot. Tapi apakah finishers kehilangan manis itu?":. Logam Finishing 104 61. DOI : 10.1016/S0026-0576 (06) 80099-1 .
^ "Teknologi Easton Laporan: Bahan / Skandium" . . Diperoleh 2009/04/03.
^ ") Frame Kecil (J - Revolver 340PD Model" . Smith & . Diperoleh 2008/10/20.
^ Dasar Penerbangan, Shevell, Richard S. 1989,, Englewood Cliffs, Prentice Hall, ISBN 0-13-339060-8 , Ch 18, pp 373-386.
^ "Aluminium di Pesawat" . Diperoleh 2009/04/21.
^ Wagner, PennyJo (Winter 1995). "Pesawat aluminium" . Diperoleh 2009/04/21.
^ pembangunan kapal dengan aluminium, Stephen F. Pollard, 1993, International Marine, ISBN 0-07-050426-1

Altenpohl, Dietrich:. Aluminium Dilihat dari Dalam Sebuah Pengantar ke dalam Metalurgi Aluminium Pabrikasi(terjemahan Bahasa Inggris). Dusseldorf: Aluminium-Verlag, 1982.
Russell, Allen S. "Aluminium." McGraw-Hill Encyclopedia of Science & Technology: New. York McGraw-Hill, 1997.
Van Horn, Kent R., ed. Dipersiapkan oleh insinyur, ilmuwan, dan metallurgists dari Aluminium Perusahaan Amerika.Aluminium. Vol. 2, Desain dan Aplikasi:. Metals Park, Ohio American Society for Metals, 1967.

Aluminium adalah logam yang berwaarna putih perak dan tergolong ringan yang mempunyai massa jenis 2,7 gr cm –3.Sifat-sifat yang dimilki aluminium antara lain :
1. Ringan, tahan korosi dan tidak beracun maka banyak digunakan untuk alat rumah tangga seperti panci, wajan dan lain-lain.
2. Reflektif, dalam bentuk aluminium foil digunakan sebagai pembungkus makanan, obat, dan rokok.
3. Daya hantar listrik dua kali lebih besar dari Cu maka Al digunakan sebagai kabel tiang listrik.
4. Paduan Al dengan logam lainnya menghasilkan logam yang kuat seperti Duralium (campuran Al, Cu, mg) untuk pembuatan badan peswat.
5. Al sebagai zat reduktor untuk oksida MnO2 dan Cr2O3.
Aluminium terdapat melimpah dalam kulit bumi, yaitu sekitar 7,6 %. Dengan kelimpahan sebesar itu, aluminium merupakan unsur ketiga terbanyak setelah oksigen dan silikon, serta merupakan unsur logam yang paling melimpah. Namun, Aluminium tetap merupakan logam yang mahal karena pengolahannya sukar. Mineral aluminium yang bernilai ekonomis adalah bauksit yang merupakan satu-satunya sumber aluminium. Kriloit digunakan pada peleburan aluminium, sedang tanah liat banyak digunakan untuk membuat batu bata, keramik. Di Indonesia, bauksit banyak ditemukan di pulau Bintan dan di tayan (Kalimantan Barat).
Pengolahan Alumininum
Aluminium dibuat menurut proses Hall-heroult yang ditemukan oleh Charles M. Hall di Amerika Serikat dan Paul Heroult tahun 1886. Pengolahan aluminium dan bauksit meliputi 2 tahap :
1. Pemurnian bauksit untuk meperoleh alumina murni.
2. Peleburan / reduksi alumina dangan elektrolisis
Pemurnian bauksit melalui cara :
a. Ba direaksikan dengana NaOH(q) . Aluminium oksida akan larut membentuk NaCl(OH)4.
b. Larutan disaring lalu filtrat yang mengandung NaAl(OH)4 diasamkan dengan mengalirkan gas CO2 Al mengendap sebagai Al(OH)3
c. Al(OH)3 disaring lalu dikeringkan dan dipanaskan sehingga diperoleh Al2O3 tak berair. Bijih –bijih Aluminium yang utama antara lain:
- bauksit
- mika
- tanah liat
Peleburan Alumina
Peleburan ini menggunakan sel elektrolisis yang terdiri atas wadah dari besi berlapis grafit yang sekaligus berfungsi sebagai katode (-) sedang anode (+) adalah grafit. Campuran Al2O3 dengan kriolit dan AlF3 dipanaskan hingga mencair dan pada suhu 950 C kemudian dielektrolisis . Al yang terbentuk berupa zat cair dan terkumpul di dasar wadah lalu dikeluarkan secara periodik ke dalam cetakan untuk mendapat aluminium batangan (ingot). Anode grafit terus menerus dihabiskan karena bereaksi dengan O2 sehingga harus diganti dari waktu ke waktu. Untuk mendapat 1 Kg Aldihabiskan 0,44 anode grafit. 2Al2O3 +3C 4Al + 3CO2
Beberapa nijih Al yang utama :
1. Bauksit (Al2O3. 2H2O)
2. Mika (K-Mg-Al-Slilkat)
3. Tanah liat (Al2Si2O7.2H2O)
Aluminium ada di alam dalam bentuk silikat maupun oksida, yaitu antara lain :
- sebagai silikat misal feldspar, tanah liat, mika
- sebagai oksida anhidrat misal kurondum (untuk amril)
- sebagai hidrat misal bauksit
- sebagai florida misal kriolit.
Penggunaan Aluminium
Beberapa penggunaan aluminium antara lain:
1. Sektor industri otomotif, untuk membuat bak truk dan komponen kendaraan bermotor.
2. untuk membuat badan pesawat terbang.
3. Sektor pembangunan perumahan;untuk kusen pintu dan jendela.
4. Sektor industri makanan ,untuk kemasan berbagai jenis produk.
5. Sektor lain, misal untuk kabel listrik, perabotan rumah tangga dan barang kerajinan.
6. Membuat termit, yaitu campuran serbuk aluminium dengan serbuk besi (III) oksida, digunakan untuk mengelas baja ditempat, misalnya untuk menyambung rel kereta api. Beberapa senyawa Aluminium juga banyak penggunaannya, antara lain:
1. Tawas (K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O)
Tawas mempunyai rumus kimia KSO4.AL2.(SO4)3.24H2O. Tawas digunakan untuk menjernihkan air pada pengolahan air minum.
2. Alumina (Al2O3)
Alumin dibedakan atas alfa0allumina dan gamma-allumina. Gamma-alumina diperoleh dari pemanasan Al(OH)3 di bawah 4500C. Gamma-alumina digunakan untuk pembuatan aluminium, untuk pasta gigi, dan industri keramik serta industri gelas. Alfa-allumina diperoleh dari pemanasan Al(OH)3 pada suhu diatas 10000C. Alfa-allumina terdapat sebagai korundum di alam yang digunakan untuk amplas atau grinda. Batu mulia, seperti rubi, safir, ametis, dan topaz merupakan alfa-allumina yang mengandung senyawa unsur logam transisi yang memberi warna pada batu tersebut. Warna-warna rubi antara lain:
- Rubi berwarna merah karena mengandung senyawa kromium (III)
- Safir berwarna biru karena mengandung senyawa besi(II), besi(III) dan titan(IV)
- Ametis berwarna violet karena mengandung senyawa kromium (III) dan titan (IV)
- Topaz berwarna kuning karena mengandung besi (III)

Aluminium (atau aluminum,alumunium,almunium,alminium) ialah unsur kimia. Lambang aluminium ialah Al, dan nomor atomnya 13. Aluminium ialahlogam paling berlimpah.
Aluminium bukan merupakan jenis logam berat, namun merupakan elemen yang berjumlah sekitar 8% dari permukaan bumi dan paling berlimpah ketiga. Aluminium terdapat dalam penggunaan aditif makanan, antasida, buffered aspirin, astringents, semprotan hidung, antiperspirant, air minum, knalpot mobil,asap tembakau, penggunaan aluminium foil, peralatan masak, kaleng, keramik , dan kembang api.
Aluminium merupakan konduktor listrik yang baik. Terang dan kuat. Merupakan konduktor yang baik juga buat panas. Dapat ditempa menjadi lembaran, ditarik menjadi kawat dan diekstrusi menjadi batangan dengan bermacam-macam penampang. Tahan korosi.
Aluminium digunakan dalam banyak hal. Kebanyakan darinya digunakan dalam kabel bertegangan tinggi. Juga secara luas digunakan dalam bingkai jendela dan badan pesawat terbang. Ditemukan di rumah sebagai panci, botol minuman ringan, tutup botol susu dsb. Aluminium juga digunakan untuk melapisi lampu mobil dan compact disks





Sifat-sifat penting yang dimiliki aluminium sehingga banyak digunakan sebagai material teknik:
- Berat jenisnya ringan (hanya 2,7 gr/cm³, sedangkan besi ± 8,1 gr/ cm³)
- Tahan korosi
- Penghantar listrik dan panas yang baik
- Mudah di fabrikasi/di bentuk
- Kekuatannya rendah tetapi pemaduan (alloying) kekuatannya bisa ditingkatkan
Sifat bahan korosi dari aluminium diperoleh karena terbentuknya lapisan aluminium oksida (Al2O3) pada permukaan aluminium. Lapisan ini membuat Al tahan korosi tetapi sekaligus sukar dilas, karena perbedaan melting point (titik lebur).
Aluminium umumnya melebur pada temperature ± 600 derajat C dan aluminium oksida melebur pada temperature 2000oC.
Kekuatan dan kekerasan aluminium tidak begitu tinggi dengan pemaduan dan heat treatment dapat ditingkatkan kekuatan dan kekerasannya. Aluminium komersil selalu mengandung ketidak murnian ± 0,8% biasanya berupa besi, silicon, tembaga dan magnesium.
Sifat lain yang mnguntungkan dari aluminium adalah sangat mudah difabrikasi, dapat dituang (dicor) dengan cara penuangan apapun.
Dapat deforming dengan cara: rolling, drawing, forging, extrusi dll. Menjadi bentuk yang rumit sekalipun.
Paduan aluminium
Dalam keadaan murni aluminium terlalu lunak, kekuatannya rendah untuk dapat dipakai pada berbagai keperluan teknik.
Dengan pemaduan teknik (alloying), sifat ini dapat diperbaiki, tetapi seringkali sifat tahan korosinya berkurang demikian pula keuletannya.
Sedikit mangan, silicon dan magnesium, masih tidak banyak mengurangi sifat tahan korosinya, tetapi seng, besi, timah putih, dan tembaga cukup drastic menurunkan sifat tahan korosinya.
Paduan aluminium dapat dibagi menjadi 2 kelompok:
1. Aluminium wronglt alloy (lembaran)
2. Aluminium costing alloy (batang cor)


Unsur logam aluminium adalah unsur yang paling banyak ketiga di bumi kerak , terdiri dari 8% dari planet tanah dan batuan (oksigen dan silikon make up 47% dan 28%, masing-masing). Di alam, aluminium ditemukan hanya dalam senyawa kimia dengan unsur lain seperti belerang, silikon, dan oksigen. Murni, aluminium metalik dapat secara ekonomis diproduksi hanya dari aluminium oksida bijih.
aluminium metalik memiliki banyak sifat yang membuatnya berguna dalam berbagai aplikasi. Hal ini ringan, kuat,bukan magnetik , dan tidak beracun . Melakukan panas dan listrik dan mencerminkan panas dan cahaya. Ini adalah kuat tetapi mudah dikerjakan , dan mempertahankan kekuatannya di bawah dingin yang ekstrim tanpa menjadirapuh . Permukaan alumunium dengan cepat mengoksidasi untuk membentuk penghalang terlihat korosi .Selanjutnya, aluminium dapat dengan mudah dan ekonomis diolah kembali menjadi produk baru.
Latar belakang
senyawa Aluminium telah terbukti berguna untuk ribuan tahun. Sekitar 5000 SM, tembikar Persia membuat terkuat kapal mereka dari tanah liat yang berisi aluminium oksida . Mesir Kuno dan Babilonia digunakan senyawa aluminium di pewarna kain, kosmetik , dan obat-obatan. Namun, tidak sampai awal abad kesembilan belas yang aluminium diidentifikasi sebagai elemen dan terisolasi sebagai logam murni. Kesulitan untuk penggalian aluminium dari senyawa alami menyimpan logam langka selama bertahun-tahun, setengah abad setelah penemuannya, masih sebagai langka dan berharga sebagai perak.
Pada tahun 1886, dua tahun para ilmuwan 22 mandiri mengembangkan peleburan proses yang membuat produksi massal ekonomis dari aluminium mungkin. Dikenal sebagai proses Hall-Heroult setelah penemunya Amerika dan Prancis, proses masih merupakan metode utama saat ini produksi aluminium. Proses Bayer untuk pemurnian bijih aluminium, yang dikembangkan pada tahun 1888 oleh seorang kimiawan Austria, juga memberikan kontribusi yang signifikan terhadap produksi massal ekonomis dari aluminium.
Pada tahun 1884, 125 lb (60 kg) dari aluminium diproduksi di Amerika Serikat, dan dijual sekitar harga satuan yang sama seperti perak. Pada tahun 1995, tanaman menghasilkan US 7,8 miliar lb (3,6 juta metrik ton) dari aluminium, dan harga perak tujuh puluh lima kali lipat harga aluminium.
Bahan Baku
Senyawa Aluminium terjadi pada semua jenis tanah liat, tetapi bijih yang paling berguna untuk memproduksi aluminium murni adalah bauksit . Bauksit terdiri dari 45-60% aluminium oksida, bersama dengan berbagai kotoran seperti pasir, besi, dan logam lainnya. Meskipun beberapa deposit bauksit yang hard rock, sebagian besar terdiri dari kotoran yang relatif lunak yang mudah digali dari tambang terbuka-pit. Australia memproduksi lebih dari sepertiga pasokan di dunia bauksit. Dibutuhkan sekitar 4 lb (2 kg) bauksit untuk memproduksi 1 lb (0,5 kg) dari logam aluminium.
caustic soda ( sodium hidroksida ) digunakan untuk membubarkan aluminium senyawa yang ditemukan dalam bauksit, memisahkan mereka dari kotoran. Tergantung pada komposisi dari bijih bauksit, relatif sejumlah kecil bahan kimia lain dapat digunakan dalam ekstraksi dari aluminium. Pati, kapur, dan natrium sulfida adalah beberapa contoh.
Cryolite, suatu senyawa kimia yang terdiri dari sodium, aluminium, dan fluor , digunakan sebagai elektrolit (-melakukan menengah saat ini) dalam operasi peleburan. Alami cryolite pernah ditambang di Greenland, tetapi senyawa ini sekarang diproduksi secara sintetis untuk digunakan dalam produksi dari aluminium. Aluminium fluoride ditambahkan untuk menurunkan titik lebur larutan elektrolit.
Bahan utama lain yang digunakan dalam operasi peleburan adalah karbon. Karbon elektroda mengirimkan arus listrik melalui elektrolit. Selama operasi peleburan, beberapa karbon dikonsumsi karena menggabungkan dengan oksigen untuk membentuk karbon dioksida . Bahkan, sekitar setengah pon (0,2 kg) karbon digunakan untuk setiap pon (2,2 kg) dari aluminium yang diproduksi. Beberapa karbon yang digunakan dalam peleburan aluminium adalah hasil dari penyulingan minyak; karbon tambahan diperoleh dari batubara.
Karena peleburan aluminium melibatkan melewatkan arus listrik melalui cairan elektrolit, itu memerlukan sejumlah besar energi listrik. Rata-rata, produksi dari 2 lb (1 kg) dari aluminium memerlukan 15 kilowatt-jam (kWh) energi.Biaya listrik mewakili sekitar sepertiga dari biaya peleburan aluminium.
Manufacturing
Proses
Aluminium manufaktur dicapai dalam dua tahap: Bayer proses penyulingan bijih bauksit untuk mendapatkan aluminium oksida, dan proses Hall-Heroult peleburan aluminium oksida untuk melepaskan aluminium murni.
Proses Bayer
• Pertama, bijih bauksit secara mekanik hancur. Lalu, bijih dilumatkan dicampur dengan soda kaustik dan diproses dalam pabrik penggilingan untuk menghasilkan bubur (a berair suspensi) yang mengandung partikel-partikel sangat halus bijih.
• lumpur yang dipompa ke digester, tangki yang berfungsi seperti pressure cooker . lumpur ini dipanaskan sampai 230-520 ° F (110-270 ° C) di bawah tekanan 50 lb / dalam 2 (340 kPa). Kondisi ini dipertahankan untuk waktu mulai dari setengah jam sampai beberapa jam. soda kaustik tambahan mungkin ditambahkan untuk memastikan bahwa semua senyawa yang mengandung aluminium yang terlarut.
• Bubur panas, yang sekarang menjadi natrium aluminat solusi, melewati serangkaian tangki flash yang mengurangi tekanan dan kembali panas yang dapat digunakan kembali dalam proses pemurnian.
• lumpur yang dipompa ke dalam bak pengendapan. Sebagai bubur terletak pada tangki ini, kotoran yang tidak akan larut dalam caustic soda mengendap bagian bawah kapal. Salah satu produsen membandingkan proses ini untuk pasir halus menyelesaikan ke bagian bawah segelas air gula, gula tidak menyelesaikan keluar karena dilarutkan dalam air, seperti halnya aluminium dalam bak pengendapan tetap terlarut dalam soda kaustik. Residu (disebut "red mud") yang terakumulasi di dasar tangki terdiri dari pasir halus, oksida besi , dan oksida unsur kelumit seperti titanium .
• Setelah kotoran telah diselesaikan di luar, cairan yang tersisa, yang terlihat agak seperti kopi, dipompa melalui serangkaian filter kain. Setiap partikel halus dari kotoran yang tetap dalam larutan terjebak oleh filter.Bahan ini dicuci untuk memulihkan alumina dan soda kaustik yang dapat digunakan kembali.
• Cairan disaring dipompa melalui serangkaian enam-cerita-tinggi curah hujan tank. Benih kristal alumina hidrat(alumina terikat pada molekul air) ditambahkan melalui bagian atas tangki masing-masing. Kristal benih tumbuh saat mereka menyelesaikan melalui alumina cair dan larut menempel pada mereka.
• Kristal endapan (mengendap ke bagian bawah tangki) dan dihapus. Setelah mencuci, mereka dipindahkan kekiln untuk kalsinasi (pemanasan untuk melepaskan molekul air yang secara kimiawi terikat pada molekul alumina). Sebuah konveyor sekrup bergerak terus menerus aliran kristal ke dalam tanur, berputar silinder yang dimiringkan untuk memungkinkan gravitasi untuk memindahkan materi melalui itu. Sebuah suhu 2.000 ° F (1.100 ° C) drive dari molekul air, meninggalkan anhidrat (tanpa air) kristal alumina. Setelah meninggalkan kiln, kristal melewati lebih dingin.
The-Heroult proses Hall
Peleburan alumina menjadi aluminium metalik terjadi dalam baja tong disebut panci reduksi. Bagian bawah pot dipagari dengan karbon, yang bertindak sebagai salah satu elektroda (konduktor arus listrik) dari sistem. Elektroda berlawanan terdiri dari satu set batang karbon digantung di atas panci, mereka diturunkan ke dalam larutan elektrolit dan ditahan sekitar 1,5 tahun (3,8 cm) di atas permukaan aluminium cair yang terakumulasi di lantai pot.pot Pengurangan tersebut diatur dalam baris (potlines) yang terdiri dari 50-200 pot yang terhubung secara seri untuk membentuk sebuah sirkuit listrik. Setiap potline dapat menghasilkan 66,000-110,000 ton (60,000-100,000 metrik ton) dari aluminium per tahun. Sebuah pabrik peleburan khas terdiri dari dua atau tiga potlines.
• Dalam panci pengurangan, kristal alumina yang dilarutkan dalam cryolite cair pada suhu 1,760-1,780 ° F (960-970 ° C) untuk membentuk suatu larutan elektrolit yang akan menghantarkan listrik dari batang karbon-karbon tempat tidur berjajar dari pot . Sebuah arus searah (4-6 volt dan ampere 100,000-230,000) dilewatkan melalui solusi. Reaksi yang dihasilkan memecah ikatan antara atom aluminium dan oksigen dalam molekul alumina. Oksigen yang dilepaskan adalah tertarik ke batang karbon, dimana bentuk karbon dioksida .Atom-atom aluminium dibebaskan mengendap dasar panci sebagai logam cair.
Proses peleburan adalah satu terus menerus, dengan lebih alumina yang ditambahkan pada larutan cryolite untuk menggantikan senyawa terurai. Sebuah arus listrik konstan dipertahankan. Panas yang dihasilkan oleh aliran listrik pada elektroda bawah terus isi panci dalam keadaan cair, tapi kerak cenderung untuk membentuk di atas elektrolit cair. Secara berkala, kerak rusak untuk memungkinkan lebih banyak alumina yang akan ditambahkan untuk diproses. Aluminium cair murni terakumulasi di bagian bawah pot dan tersedot off. Pot yang dioperasikan 24 jam sehari, tujuh hari seminggu.
• Sebuah percobaan adalah bergerak turun potline, mengumpulkan £ 9.000 (4.000 kg) aluminium cair, yang merupakan 99,8% murni. Logam ini dipindahkan ke tungku memegang dan kemudian dilemparkan (dituangkan ke dalam cetakan ) sebagai ingot. Salah satu teknik yang umum adalah untuk menuangkan aluminium cair ke dalam cetakan, panjang horizontal. Sebagai bergerak logam melalui cetakan, eksterior didinginkan dengan air, menyebabkan aluminium untuk memperkuat . Poros padat muncul dari ujung cetakan, di mana ia menggergaji pada interval yang tepat untuk membentuk ingot panjang yang diinginkan. Seperti proses peleburan itu sendiri, proses casting juga terus menerus.
Sampingan / Limbah
Alumina, substansi antara yang dihasilkan oleh proses Bayer dan yang merupakan bahan baku bagi proses Hall-Heroult, juga merupakan produk akhir yang bermanfaat. Ini adalah, putih bubuk zat dengan konsistensi yang berkisar dari yang bedak dengan yang gula pasir . Hal ini dapat digunakan dalam berbagai macam produk sepertilaundry deterjen, pasta gigi , dan bola lampu neon. Ini adalah unsur penting dalam keramik bahan, misalnya, digunakan untuk membuat gigi palsu, busi, dan kaca depan keramik yang jelas untuk pesawat terbang militer.Senyawa polishing yang efektif, digunakan untuk menyelesaikan hard drive komputer, di antara produk lainnya. sifat kimia Its membuatnya efektif dalam aplikasi lain, termasuk catalytic converter dan bahan peledak. Hal ini bahkan digunakan dalam bahan bakar roket-400, 000 lb (180.000 kg) yang dikonsumsi dalam setiap peluncuran pesawat ruang angkasa. Sekitar 10% dari alumina yang dihasilkan setiap tahun digunakan untuk aplikasi selain membuat aluminium.
Produk limbah terbesar yang dihasilkan dalam pemurnian bauksit adalah tailing (menolak bijih) yang disebut "lumpur merah." Sebuah kilang menghasilkan sekitar jumlah yang sama lumpur merah seperti yang terjadi alumina (dalam hal berat kering). Ini berisi beberapa zat bermanfaat, seperti besi, titanium, soda, dan alumina, namun belum ada yang mampu mengembangkan sebuah proses ekonomi untuk memulihkan mereka. Selain sejumlah kecil lumpur merah yang digunakan secara komersial untuk mewarnai pasangan bata , ini benar-benar produk limbah. Sebagian besar kilang hanya mengumpulkan lumpur merah di sebuah kolam terbuka yang memungkinkan beberapa perusahaan air untuk menguap , ketika lumpur telah kering untuk konsistensi yang cukup padat, yang mungkin memakan waktu beberapa tahun, itu ditutupi dengan kotoran atau dicampur dengan tanah.
Beberapa jenis produk limbah yang dihasilkan oleh dekomposisi dari elektroda karbon selama operasi peleburan.tanaman Aluminium di Amerika Serikat membuat sejumlah besar gas rumah kaca , menghasilkan sekitar 5,5 juta ton (5 juta metrik ton) karbon dioksida dan 3.300 ton (3.000 ton) dari perfluorokarbon (senyawa karbon dan fluor) setiap tahun.
Sekitar 120.000 ton (110.000 ton) dari potlining menghabiskan (SPL) bahan akan dihapus dari pengurangan aluminium pot setiap tahun. Ditunjuk bahan berbahaya oleh Environmental Protection Agency (EPA), SPL telah menimbulkan masalah pembuangan yang signifikan bagi industri. Pada tahun 1996, yang pertama dalam serangkaian rencana daur ulang tanaman dibuka; tanaman ini mengubah SPL ke dalam gelas frit , suatu produk setengah jadi dari mana kaca dan keramik dapat diproduksi. Akhirnya, SPL daur ulang muncul dalam produk seperti keramik, serat gelas, dan butiran aspal sirap.
Masa Depan
Hampir semua produsen aluminium di Amerika Serikat adalah anggota Kemitraan Sukarela Aluminium Industri (VAIP), sebuah organisasi yang bekerja sama dengan EPA untuk menemukan solusi terhadap masalah-masalah pencemaran yang dihadapi industri. Fokus utama dari penelitian ini adalah upaya untuk mengembangkan inert(tidak aktif secara kimia) bahan elektroda aluminium pot pengurangan. Suatu senyawa titanium-diboride-grafit menunjukkan janji yang signifikan. Diantara manfaat yang diharapkan datang ketika teknologi baru ini adalah sempurna adalah penghapusan dari rumah kaca emisi gas dan pengurangan 25% dalam penggunaan energi selama operasi peleburan.







Unsur logam kimia, simbol Al, nomor atom 13, berat atom 26,98154, dalam kelompok 13 dari sistem periodik.aluminium murni adalah lembut dan tidak memiliki kekuatan, tetapi dapat paduan dengan unsur-unsur lainnya untuk meningkatkan kekuatan dan memberikan sejumlah properti berguna. Paduan dari aluminium yang ringan, kuat, dan mudah formable oleh proses Metalworking banyak, mereka dapat dengan mudah bergabung, cor, atau mesin, dan menerima berbagai selesai. Karena fisik yang diinginkan, kimia, dan sifat metalurgi, aluminium telah menjadi yang paling banyak digunakan logam nonferrous . Lihat juga tabel periodik .
Aluminium adalah unsur logam yang paling berlimpah di Bumi dan Bulan tapi tidak pernah ditemukan bebas di alam.Unsur ini secara luas didistribusikan pada tanaman, dan hampir semua batuan, terutama batuan beku, mengandung aluminium dalam bentuk aluminium silikat mineral. Ketika mineral ini masuk ke solusi, tergantung pada kondisi kimia, aluminium dapat diendapkan dari larutan sebagai mineral tanah liat atau aluminium hidroksida, atau keduanya.Dalam kondisi seperti bauxites terbentuk. Bauxites menjadi bahan baku utama untuk produksi aluminium.
Aluminium adalah keperakan logam memiliki kepadatan 1,56 oz / di 68. 3 pada ° F (2,70 g / cm 3 pada 20 ° C). Alami aluminium terdiri dari satu isotop , 27 13 Al. Aluminium mengkristal dalam struktur berpusat muka kubik dengan tepi unit kisi kubus 4,0495 angstrom (0,40495 nanometer ). Aluminium dikenal dengan konduktivitas yang tinggi listrik dan termal dan reflektifitas tinggi.
Konfigurasi elektronik unsur ini saya s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 3 l p. Aluminium pameran suatu valensi dari +3 di semua senyawa, dengan pengecualian beberapa suhu tinggi monovalen dan divalen spesies gas.
Aluminium stabil di udara dan tahan terhadap korosi oleh air laut dan larutan mengandung air banyak dan bahan kimia lainnya. Hal ini disebabkan perlindungan logam oleh tangguh, tahan film oksida . Pada kemurnian yang lebih besar dari 99,95%, aluminium tahan serangan oleh asam yang paling tetapi larut dalam aqua regia . film oksida Its larut dalam alkali solusi, dan korosi cepat.
Aluminium adalah amfoter dan dapat bereaksi dengan asam mineral untuk membentuk larut garam dan berkembang hidrogen.
aluminium cair dapat bereaksi eksplosif dengan air. Logam cair seharusnya tidak diperbolehkan untuk menghubungilembab alat atau kontainer.
Pada suhu tinggi mengurangi senyawa aluminium banyak mengandung oksigen, terutama oksida logam. Reaksi-reaksi ini digunakan dalam pembuatan dan paduan logam tertentu.
Aplikasi dalam membangun dan konstruksi merupakan pasar tunggal terbesar dari industri aluminium. Jutaan rumah menggunakan pintu aluminium, dinding, jendela, penyaringan, dan-down spouts dan selokan. Aluminium juga merupakan produk bangunan utama industri. Transportasi merupakan pasar terbesar kedua. pesawat komersial dan militer Banyak yang telah menjadi hampir semua aluminium. Dalam mobil, aluminium jelas di kisi-kisi interior dan eksterior trim,, roda, AC, transmisi otomatis, dan beberapa radiator, blok mesin, dan panel tubuh. Aluminium juga ditemukan di tubuh mobil cepat-transit, mobil rel, roda truk ditempa, kontainer kargo, dan tanda-tanda jalan raya, rel pembagi, dan standar pencahayaan. Dalam aerospace, aluminium ditemukan dalam mesin pesawat, frame, kulit, landing gear, dan interior, sering membuat naik 80% dari berat pesawat. Industri kemasan makanan adalah pasar yang tumbuh cepat.
Dalam aplikasi listrik, aluminium kawat dan kabel adalah produk utama. Aluminium muncul di rumah sebagai peralatan memasak, memasak foil , perangkat keras, alat-alat, peralatan portable, AC, lemari pembeku, dan lemari es, dan peralatan olahraga seperti ski, kelelawar bola, dan tenis raket .
Ada ratusan senyawa kimia menggunakan aluminium dan aluminium. Bubuk Aluminium digunakan dalam cat, bahan bakar roket, dan bahan peledak, dan sebagai reduktor kimia.























Aluminium, yang paling berguna dari logam nonferrous, pertama kali diisolasi dalam bentuk logam pada tahun 1825 oleh Hans Christian Oersted di Denmark. logam ini masih merupakan laboratorium keingintahuan sampai 1854, ketika Henri Sainte-Claire Deville menemukan proses dengan menggunakan natrium sebagai reduktor logam yang menyebabkan produksi komersial pertama dari aluminium. Harga logam turun dari $ 545 per pon pada tahun 1852 menjadi $ 8 di 1885, dan menggunakan untuk logam ringan mulai meningkat sangat. Kaisar Napoleon III dari Perancis, misalnya, dianggap perlengkapan pasukannya dengan baju besi aluminium ringan dan peralatan, tetapi harga logam itu tetap terlalu tinggi untuk digunakan secara luas.
Pada tahun 1886, seorang Amerika, Charles Martin Hall, dan Prancis, Paul Héroult, independen menemukan bahwa aluminium dapat dihasilkan oleh mengelektrolisis solusi dari oksida aluminium dalam cair cryolite (sodium fluoride aluminium ). Proses elektrolitik memenangkan penerimaan langsung oleh industri komersial dan pada tahun 2002 tetap komersial satu-satunya metode yang digunakan untuk membuat aluminium.
penemuan Hall menyebabkan pembentukan Pittsburgh Pengurangan Perusahaan pada tahun 1888. Perusahaan ini, sekarang dikenal sebagai Alcoa (untuk Aluminium Perusahaan Amerika), awalnya diproduksi lima puluh pound dari aluminium per hari, menjadi oleh pergantian abad keduapuluh produsen terbesar di dunia dari aluminium, posisi masih menikmati tahun 2002. Sebuah industri aluminium lebih beragam dikembangkan di Eropa. Dalam sepuluh tahun, perusahaan beroperasi di Swiss, Jerman, Austria, Perancis, dan Skotlandia-semua yang telah mendapat hak untuk paten Héroult untuk membuat logam. Pada 1900 total produksi dunia sekitar 7.500 ton singkat; produksi Amerika 2.500 ton.
Munculnya pesawat dalam Perang Dunia I sangat meningkatkan permintaan untuk logam ringan. Pada tahun 1918 kapasitas utama di Amerika Serikat telah berkembang menjadi 62.500 ton singkat; produksi dunia sebesar 143.900 ton. Steady pertumbuhan industri aluminium berlanjut, dan pada tahun 1939 Amerika Serikat menghasilkan 160.000 ton dari 774.000 ton diproduksi di seluruh dunia. Pesawat terbang menjadi faktor kunci dalam melancarkan Perang Dunia II, dan produksi aluminium di seluruh dunia tiga kali lipat, di Amerika Serikat itu tumbuh enam kali lipat. Lain periode utama pertumbuhan dalam industri berlangsung selama Perang Korea, ketika Amerika Serikat memproduksi hampir separuh dari total dunia 3.069.000 ton. Pada tahun 1972 total produksi dunia aluminium datang untuk sekitar 12 juta ton, tetapi pangsa Amerika, diproduksi oleh dua belas perusahaan, telah turun menjadi 34 persen, atau 4.122.000 ton. Pada tahun 2000, industri aluminium di Amerika Serikat beroperasi lebih dari tiga ratus tanaman dalam tiga puluh lima negara, mempekerjakan lebih dari 145.000 orang, dan menghasilkan rata-rata sebesar 11,5 juta ton aluminium per tahun.
Aluminium adalah unsur logam yang paling berlimpah di bumi kerak . Hal ini dibuat dari mineral bauksit (aluminium terhidrasi oksida ), yang ditemukan dalam penyediaan banyak daerah tropis di seluruh dunia. Lima negara, Jamaika, Suriname, Guyana, Guinea, dan Australia, ditambang sekitar 61 persen dari pasokan dunia pada tahun 1972, dengan sisanya berasal dari dua puluh dua negara lainnya. Pada akhir abad kedua puluh, industri aluminium US diandalkan sampai tingkat kira-kira setara pada produksi dari bahan bijih domestik (34,3 persen dari produksi tahun 2000), ingot impor dan produk pabrik (33,5 persen), dan bahan bekas daur ulang (32,2 persen ).
Pertumbuhan besar dalam penggunaan logam aluminium mengindikasikan fleksibilitas. Ia memiliki kombinasi unik dari sifat yang berguna: kecerahan, konduktivitas panas dan listrik yang baik, reflektifitas tinggi, kelenturan , ketahanan terhadap korosi , dan sangat baik kekuatan tarik dalam bentuk paduan. Itu adalah secara ekstensif digunakan dalam membangun dan konstruksi, di mana setiap rumah baru menggunakan hampir empat ratus pon logam untuk barang-barang seperti jendela, pintu, dan papan. Pasar utama lainnya adalah transportasi: mobil rata-rata menggunakan hampir delapan puluh kilogram dari aluminium, dan truk dan kereta api mobil badan menggunakan aluminium luas karena setiap pon berat disimpan izin sebuah pon tambahan muatan menghasilkan pendapatan. Industri aerospace juga konsumen besar dari aluminium. Ada banyak aplikasi listrik karena merupakan satu-ketiga sebagai berat dan sekitar dua pertiga sebagai konduktif seperti tembaga. Aplikasi untuk logam juga berkembang pesat untuk wadah dan kemasan, di mana ia digunakan dalam kaleng, foil , dan-makanan kemasan beku. Memang, fleksibilitas logam itu menunjukkan aplikasi mungkin tak terhitung jumlahnya.
























Aluminium adalah logam perak-putih dengan wajah-berpusat struktur kristal kubik. Ini adalah anggota Grup 13 daritabel periodik . Hal ini ulet, mudah dibentuk, dan konduktor yang sangat baik dari panas dan listrik. Logam murni lunak, tetapi menjadi kuat dan keras ketika paduan. Meskipun kurang konduktif dari kawat tembaga dari diameter yang sama, kawat aluminium sering digunakan untuk transmisi daya tegangan tinggi karena lebih ringan dan lebih murah. Meskipun secara kimiawi sangat reaktif, aluminium tahan korosi dengan pembentukan lapisan oksida melindungi diri. Hal ini cepat diserang oleh alkali (seperti alkali) dan oleh asam klorida.
Meskipun merupakan melimpah logam yang paling dalam bumi kerak (sekitar 8% berat), aluminium tidak terjadi tanpa gabungan tetapi merupakan konstituen penting banyak mineral, tanah liat, bauksit , mika, feldspar, tawas,cryolite , dan beberapa bentuk aluminium oksida (alumina) seperti ampelas, korundum, safir, dan ruby. Komersial, aluminium dibuat dengan proses Hall-Héroult, yang terdiri terutama dari elektrolisis alumina diolah dari bauksit dan larut dalam cryolite menyatu. Dalam tanur listrik sebuah tangki besi dilapisi dengan karbon berfungsi sebagai katoda dan blok besar karbon berfungsi sebagai anoda, arus listrik menghasilkan panas cukup untuk menjaga cryolite mencair. aluminium Molten mengumpulkan di bagian bawah tangki, dan oksigen dibebaskan pada anoda. anoda ini dikonsumsi karena menggabungkan dengan oksigen untuk membentuk karbon dioksida.
Aluminium foil digunakan sebagai bahan pembungkus. Bubuk Aluminium digunakan dalam cat. Sebuah campuran bubuk aluminium dan oksida besi, disebut termit , digunakan dalam pengelasan karena jumlah besar panas dibebaskan ketika dinyalakan. Pengembangan metode untuk mewarnai aluminium menyebabkan penggunaannya dalam perhiasan, pada permukaan dinding, dan di dapur berwarna. Penting paduan dari aluminium termasukduralumin , perunggu aluminium, dan aluminium-magnesium; mereka digunakan secara ekstensif dalam pesawat terbang dan industri lainnya.
Walaupun logam tidak terisolasi sampai 19 persen., Penggunaan aluminium senyawa berasal di zaman kuno. Roma yang digunakan berbagai senyawa aluminium astringents, mereka menyebut tawas Humphry. Sir Davy dan kimiawan lain di awal 19 persen. diakui sebagai logam aluminium dan alumina oksida nya. HC Oersted berhasil memperoleh aluminium murni pada tahun 1825, tetapi Friedrich Wöhler telah sukses yang lebih besar dan biasanya dikreditkan dengan isolasi pertama, pada 1827. HE Sainte-Claire Deville metal pertama murni disusun murah pada 1854 dan mulai menyempurnakan proses untuk produksi komersial. Namun, tidak sampai 1886 bahwa proses yang aluminium dihasilkan hari ini ditemukan secara independen oleh CM Hall, seorang mahasiswa di Oberlin College, dan Paul Héroult, sebuah metalurgi Perancis. Proses ini sangat bergantung pada ketersediaan listrik tenaga air murah.






Artikel ini adalah tentang elemen logam. Untuk kegunaan lain, lihat Aluminium (disambiguasi) .
magnesium ← aluminium → silikon

B

Al

Ga









13 Al
Tabel periodik



Penampilan



Garis spektral dari aluminium
Sifat umum
Nama , simbol ,nomor
aluminium, Al, 13
Pengucapan
Inggris i / ˌ æ l j ɪ ʉ m n i əm /AL-ew-MIN-ee-əm ; atau
AS i / ə l u m n ɪ ː əm / ə-loo-mi-nəm

Elemen kategori
logam lainnya

Kelompok ,periode , blok
13 , 3 , p

Standar berat atom
26.9815386 (13) g mol-1 •

Konfigurasi elektron
[ Ne ] 3s 2 3p 1

Elektron per shell
2, 8, 3 ( Gambar )

Sifat-sifat fisik
Tahap
padat

Kepadatan (dekatsuhu )
2,70 g cm -3 •

Cair kepadatan dimp
2,375 g cm -3 •
Titik lebur
933,47 K , 660,32 ° C, 1220,58 ° F

Titik didih
2792 K , 2519 ° C , 4566 ° F

Panas fusi
10,71 kJ mol -1 •

Panas penguapan
294,0 kJ mol -1 •

Kapasitas panas spesifik
(25 ° C) 24,200 J mol •-1 o K -1
Tekanan uap

P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
T (K) 1482 1632 1817 2054 2364 2790

Atom properti
Oksidasi negara
3, 2 [1] , 1 [2]
( amfoter oksida)

Elektronegativitas
1,61 (skala Pauling)
Energi ionisasi
( lebih )
1st: 577,5 kJ mol -1 •

2nd: 1816,7 kJ mol -1 •
3rd: 2744,8 kJ mol -1 •
Jari-jari atom
143 pm

Radius kovalen
121 ± 4 sore

Van der Waals radius
184 pm

Miscellanea
Struktur kristal
kubik berpusat muka
Magnetic pemesanan
paramagnetik [3]

Resistivitas listrik
(20 ° C) 28,2 nΩ • M
Konduktivitas termal
(300 K) 237 W • M -1 o K -1
Ekspansi termal
(25 ° C) 23,1 pM • M -1 o K -1
Kecepatan suara(batang tipis)
( rt ) (digulung) 5.000• M s -1

Young modulus
70 GPa
Shear modulus
26 GPa
Bulk modulus
76 GPa
Rasio Poisson
0.35
Mohs kekerasan
2.75
Kekerasan Vickers
167 MPa
Kekerasan Brinell
245 MPa
CAS nomor registri
7429-90-5
Paling stabil isotop
Artikel utama: Isotop dari aluminium

iso
NA
paruh
DM
DE (MeV )
DP

26Al jejak
7.17 × 10 5y
β+
1.17 26Mg

ε
- 26Mg

γ
1.8086 -
27Al 100% 27 Al stabil dengan 14neutron


v • d • e

Aluminium (Inggris i / ˌ æ l j ɪ ʉ m n i əm / AL-ew-MIN-ee-əm ) [4] ataualuminium (US i / ə l u m n ɪ ː əm / ə-loo-mi-nəm ) adalah anggota putih keperakan dari kelompok boron dari unsur kimia . Ini memiliki simbol Al dan yang nomor atom adalah 13. Hal ini tidak larut dalam air dalam keadaan normal. Aluminium adalah logam yang paling berlimpah di Bumi s ' kerak , dan faktor yang paling berlimpah ketiga, setelah oksigen dan silikon . Hal ini membuat naik sekitar 8% dari berat permukaan padat bumi. Aluminium terlalu reaktif kimia terjadi di alam sebagai logam bebas. Sebaliknya, ditemukan digabungkan di lebih dari 270 yang berbeda mineral . [5] Sumber utama aluminium bauksit bijih .
Aluminium luar biasa untuk low density logam dan kemampuannya untuk menahan korosi akibat fenomena pasivasi . komponen struktural terbuat dari aluminium dan yang paduan vital bagikedirgantaraan industri dan sangat penting di daerah laintransportasi dan bangunan. bersifat reaktif Its membuatnya berguna sebagai katalis atau aditif dalam campuran bahan kimia, termasuk amonium nitrat bahan peledak , untuk meningkatkan daya ledak
Karakteristik


Tergores permukaan dari kemurnian tinggi (99,9998%) bar aluminium, ukuran 55 × 37 mm
Aluminium adalah lembut, tahan lama, ringan, ulet dandapat ditempa logam dengan penampilan mulai dari perak hingga abu-abu kusam, tergantung pada kekasaran permukaan. Aluminium adalah bukan magnetik dan nonsparking. Hal ini juga tidak larut dalam alkohol, meskipun dapat larut dalam air dalam bentuk tertentu.The yield strength aluminium murni 7-11 MPa , sedangkan paduan aluminium memiliki kekuatan hasil mulai dari 200 MPa sampai 600 MPa. [6] Aluminium memiliki sekitar sepertiga dari kerapatan dan kekakuan dari baja . Hal ini mudah mesin , cast , ditarik dan ekstrusi .
Korosi resistensi dapat sangat baik karena lapisan tipis permukaanaluminium oksida yang terbentuk ketika logam terkena udara, efektif mencegah lebih lanjut oksidasi . Paduan aluminium terkuat kurang tahan korosi akibat galvanik reaksi dengan paduan tembaga . [6] Ini tahan korosi juga sering sangat berkurang ketika air garam banyak yang hadir, terutama di hadapan logam berbeda.
aluminium atom disusun dalam kubik berpusat muka (fcc) struktur.Aluminium memiliki -kesalahan energi susun sekitar 200 mJ / m 2. [7]
Aluminium adalah salah satu dari beberapa logam yang mempertahankan reflektansi keperakan penuh dalam bentuk bubuk halus, menjadikannya sebagai komponen penting dari cat perak.menyelesaikan cermin Aluminium memiliki tertinggi reflektansi dari setiap logam di 200-400 nm ( UV ) dan nm 3,000-10,000 (jauh IR ) daerah; dalam rentang terlihat 400-700 nm itu sedikit mengungguli oleh timah dan perak dan dalam 700-3000 (dekat IR) dengan perak,emas , dan tembaga. [8]
Aluminium adalah baik termal dan konduktor listrik , memiliki 62% konduktivitas tembaga . Aluminium mampu menjadi superkonduktor, dengan suhu kritis superkonduktor 1,2 kelvin dan medan magnet kritis dari sekitar 100 gauss (10 milliteslas ). [9]
Penciptaan
aluminium Stabil diciptakan ketika hidrogen berfusi denganmagnesium baik bintang-bintang besar atau dalam supernova . [10]
Isotop
Artikel utama: Isotop dari aluminium
Aluminium memiliki sembilan isotop , nomor massa yang berkisar antara 23 sampai 30. Hanya 27 Al ( isotop stabil ) dan 26 Al (radioaktif isotop, t 1 / 2 = 7.2 × 10 5 y ) terjadi secara alami; 27 Al memiliki kelimpahan alami di atas 99,9% dari. 26 Al diproduksi argonpada atmosfer oleh spallation disebabkan oleh sinar kosmik- proton. isotop aluminium telah menemukan aplikasi praktis dalam berpacaran laut sedimen, nodul mangan, es glasial, kuarsa dalambatuan eksposur, dan meteorit . Rasio 26 Al sampai 10 Be telah digunakan untuk mempelajari peranan transportasi, deposisi,sedimen penyimpanan, waktu pemakaman, dan erosi pada 10 Mei - 10 Juni skala waktu tahun. [11] Cosmogenic 26 Al pertama kali diterapkan dalam studi di Bulan dan meteorit. fragmen Meteor, setelah keberangkatan dari tubuh orang tua mereka, yang terkena pemboman kosmis-ray intens selama perjalanan mereka melalui ruang, menyebabkan produksi Al substansial 26. Setelah jatuh ke bumi, melindungi atmosfer secara drastis mengurangi 26 produksi Al, dan membusuk yang kemudian dapat digunakan untuk menentukan's terestrial usia meteorit itu. Meteorit penelitian juga menunjukkan bahwa 26 Al relatif berlimpah pada saat pembentukan sistem planet kita. meteorit Kebanyakan ilmuwan meyakini bahwa energi yang dilepaskan oleh peluruhan 26 Al bertanggung jawab atas pencairan dan diferensiasi dari beberapa asteroid setelah pembentukan mereka 4,55 miliar tahun lalu. [12]
Alam kejadian
Lihat juga: Aluminium di Afrika
Dalam 's kerak bumi , aluminium adalah (8,3% berat) metalik elemen melimpah paling dan paling ketiga melimpah dari seluruh elemen (setelah oksigen dan silikon). [13] Karena afinitas yang kuat untuk oksigen, hal ini hampir tidak pernah ditemukan di unsur negara, melainkan ditemukan dalam oksida atau silikat. bukan feldspar , yang umum kelompok yang sebagian besar mineral dalam kerak bumi, adalah aluminosilikat. logam aluminium asli dapat ditemukan sebagai fasa minor dalam oksigen rendah fugasitas lingkungan, seperti gunung berapi interior tertentu. [14] Hal ini juga terjadi dalam mineral beryl ,cryolite , garnet , spinel dan pirus . [15] Pengotor dalam Al 2 O 3, seperti kromium atau kobal menghasilkan batu permata ruby dan safir , masing-masing. [13] Pure Al 2 O 3, yang dikenal sebagai korundum , adalah salah satu bahan yang paling sulit diketahui. [15]
Walaupun aluminium merupakan elemen yang sangat umum dan luas, mineral aluminium yang sama, tidak sumber ekonomi dari logam. Hampir semua aluminium metalik dihasilkan dari bijih bauksit (Alo x (OH) 3-2 x). Bauksit terjadi sebagai pelapukan produk besi rendah dan silika bedrock dalam kondisi iklim tropis. [16] deposito besar bauksit terjadi di Australia, Brasil , Guinea dan Jamaika tetapi daerah pertambangan utama untuk bijih di Ghana , Indonesia, Jamaika, Rusia dan Suriname . [17] peleburan bijih terutama terjadi di Australia, Brazil, Kanada, Norwegia, Rusia dan Amerika Serikat. [17] Karena peleburan adalah proses yang intensif energi, daerah dengan kelebihan pasokan gas alam (seperti Serikat Arab Emirates ) menjadi penyuling aluminium.
Produksi dan perbaikan
Walaupun aluminium adalah logam unsur berlimpah paling bumi kerak bumi, tidak pernah ditemukan dalam bebas, bentuk logam, dan itu pernah dianggap sebagai logam mulia lebih berharga daripada emas. Napoleon III , Kaisar Perancis, yang terkenal telah memberikan jamuan mana yang paling tamu terhormat diberi peralatan aluminium, sementara yang lain dibuat lakukan dengan emas. [18] [19] The Washington Monument selesai, dengan 100 ons (2,8 kg) batu penjuru aluminium dimasukkan di tempat pada tanggal 6 Desember 1884, dalam sebuah upacara peresmian rumit. Itu adalah bagian terbesar dari cast aluminium pada waktu itu, ketika aluminium semahal perak.[20] Aluminium telah diproduksi dalam jumlah komersial selama lebih dari 100 tahun.


Bauksit
Aluminium adalah logam yang sangat reaktif yang membentuk ikatan tinggi energi kimia dengan oksigen. Dibandingkan dengan kebanyakan logam lainnya, sulit untuk mengekstrak dari bijih, seperti bauksit , karena energi yang dibutuhkan untuk mengurangi aluminium oksida (Al 2 O 3). Sebagai contoh, reduksi langsung dengan karbon , seperti yang digunakan untuk menghasilkan besi , bukan kimia mungkin, karena aluminium merupakan agen mengurangi lebih kuat dari karbon. Ada pengurangan carbothermic tidak langsung mungkin dengan menggunakan karbon dan Al 2 O 3, yang membentuk Al antara 4 C 3 dan ini lebih lanjut dapat menghasilkan logam aluminium pada suhu 1900-2000 ° C. Proses ini masih dalam pengembangan.Proses ini biaya energi lebih sedikit dan kurang menghasilkan CO 2 dariproses-Héroult Hall , proses industri utama untuk ekstraksi aluminium. [21]Aluminium oksida memiliki titik leleh sekitar 2.000 ° C (3600 ° F). Oleh karena itu, harus diekstrak oleh elektrolisis . Dalam proses ini, aluminium oksida dilarutkan dalam lelehan cryolite dengan kalsium fluorida dan kemudian dikurangi dengan logam murni. Suhu operasional sel pengurangan adalah sekitar 950-980 ° C (1.740 untuk 1.800 ° F). Cryolite ditemukan sebagai mineral di Greenland , namun digunakan industri telah digantikan oleh zat sintetis. Cryolite adalah senyawa kimia dari aluminium dan natrium fluorida : (Na 3 Alf 6). Aluminium oksida (serbuk putih) diperoleh dengan bauksit pemurnian dalam proses Bayer dari Karl Bayer . (Sebelumnya, proses Deville adalah teknologi pemurnian dominan.)
Proses elektrolitik menggantikan proses Wöhler , yang melibatkan pengurangan aluminium klorida anhidrat dengankalium . Kedua elektroda yang digunakan dalam elektrolisis aluminium oksida karbon. Setelah alumina halus dilarutkan dalam elektrolit, ion-ion yang bebas untuk bergerak. Reaksi di katoda adalah:
Al 3 + + 3 e - Al →
Berikut ion aluminium sedang berkurang . Logam aluminium kemudian tenggelam ke bawah dan ditekan off, biasanya dicampakkan ke dalam blok besar yang disebut billet aluminium untuk diproses lebih lanjut.
Pada anoda , oksigen dibentuk:
2 O 2 - O → 2 + 4 e -
Anoda karbon ini kemudian dioksidasi oleh oksigen, melepaskan karbon dioksida:
O 2 + C → CO 2
Anoda dalam sel reduksi karena itu harus diganti secara teratur, karena mereka dikonsumsi dalam proses.
Berbeda dengan anoda, yang katoda tidak teroksidasi karena tidak ada oksigen hadir, sebagai katoda karbon dilindungi oleh aluminium cairan di dalam sel. Namun demikian, katoda lakukan mengikis, terutama disebabkan oleh proses elektrokimia dan gerakan logam. Setelah lima sampai sepuluh tahun, tergantung pada arus yang digunakan dalam elektrolisis, sel harus dibangun kembali karena memakai katoda.


Dunia trend produksi aluminium
elektrolisis aluminium dengan Hall-Héroult proses mengkonsumsi banyak energi, tetapi proses alternatif selalu ditemukan kurang layak secara ekonomis dan / atau ekologis. Spesifik rata-rata konsumsi energi di seluruh dunia adalah sekitar 15 ± 0,5 kilowatt-jam per kilogram aluminium yang diproduksi (52 sampai 56 MJ / kg). The smelter paling modern mencapai sekitar 12,8 kW • h / kg (46,1 MJ / kg). (Bandingkan ini dengan panas reaksi , 31 MJ / kg, dan energi bebas Gibbs reaksi, 29 MJ / kg.) garis arus Pengurangan untuk teknologi yang lebih tua biasanya 100 sampai 200kiloamperes ;-of-the-pabrik pengolahan seni negara [ 22] beroperasi pada sekitar 350 kA. Ujian telah dilaporkan dengan 500 sel kA.
Tenaga listrik mewakili sekitar 20% sampai 40% dari biaya produksi aluminium, tergantung pada lokasi pabrik tersebut. Smelter cenderung terletak di mana tenaga listrik baik berlimpah dan murah, seperti Afrika Selatan , Ghana , maka Pulau Selatan diSelandia Baru , Australia, Republik Rakyat Cina , yang Timur Tengah , Rusia , Quebec dan British Columbia di Kanada, dan Islandia . [23]


Aluminium keluaran tahun 2005
Pada tahun 2005, Republik Rakyat China adalah produsen top aluminium dengan hampir seperlima dunia berbagi-satu, diikuti oleh Rusia, Kanada, dan Amerika Serikat, melaporkan Survei Geologi Inggris .
Selama 50 tahun terakhir, Australia telah menjadi produsen utama bijih bauksit dan produsen dan eksportir alumina. [24] Australia memproduksi 62 juta ton bauksit pada tahun 2005. Deposito Australia memiliki masalah penyulingan, beberapa yang tinggi di silika tetapi memiliki keunggulan yang dangkal dan relatif mudah untuk menambang. [25]
Lihat juga: mineral Aluminium: Kategori
Daur Ulang


Aluminium kode daur ulang
Artikel utama: Aluminium daur ulang
Aluminium adalah 100% dapat didaur ulang tanpa kehilangan kualitas alamnya.Pemulihan logam melalui daur ulang telah menjadi segi penting dari industri aluminium.
Daur ulang melibatkan melelehkan memo, sebuah proses yang membutuhkan hanya 5% dari energi yang digunakan untuk memproduksi aluminium dari bijih, meskipun sebagian besar (hingga 15% dari bahan input) hilang sebagai sampah (-seperti oksida abu). [26 ]The dross dapat menjalani proses lebih lanjut untuk mengekstrak aluminium.
Daur ulang adalah-profil kegiatan rendah sampai akhir 1960-an, ketika pertumbuhan penggunaan aluminium kaleng minuman membawanya ke kesadaran publik.
Di Eropa aluminium pengalaman tingginya tingkat daur ulang, mulai dari 42% dari kaleng minuman, 85% bahan bangunan dan 95% kendaraan transportasi. [27]
aluminium daur ulang dikenal sebagai aluminium sekunder, tetapi tetap mempertahankan sifat fisik yang sama seperti aluminium primer. aluminium sekunder diproduksi dalam berbagai format dan bekerja dalam 80% dari suntikan paduan. Lain penggunaan penting adalah untuk ekstrusi.
dross Putih dari produksi aluminium primer dan sekunder dari operasi daur ulang masih mengandung jumlah manfaat dari aluminium yang dapat diekstraksi industri. [28] Proses ini menghasilkan billet aluminium, bersama-sama dengan limbah bahan kompleks yang sangat. Limbah ini sulit untuk mengelola. Bereaksi dengan air, melepaskan campuran gas (termasuk, antara lain, hidrogen , asetilena , dan amonia ), yang secara spontan menyatu pada kontak dengan udara; [29] kontak dengan udara lembab hasil dalam pelepasan jumlah berlebihan gas amonia.Meskipun kesulitan-kesulitan ini, limbah tersebut telah menemukan digunakan sebagai filler pada aspal dan beton .[30]
Kimia
Oksidasi +1
ALH diproduksi ketika aluminium dipanaskan dalam suasana hidrogen . Al 2 O dibuat dengan memanaskan oksida normal, Al 2 O 3, dengan silikon pada 1.800 ° C (3272 ° F) dalam sebuah vakum . [31]
Al 2 S dapat dibuat dengan memanaskan Al 2 S 3 dengan serutan aluminium pada 1.300 ° C (2372 ° F) dalam ruang hampa. [31] Ini cepat disproportionates ke bahan awal. selenide ini dibuat secara paralel.
Alf, AlCl dan AlBr ada di fase gas ketika halida-tri dipanaskan dengan aluminium. Aluminium halida biasanya hadir dalam bentuk ALX 3, dimana X adalah F, Cl, Br atau I. [31]
Oksidasi +2
Aluminium monoksida , Alo, telah terdeteksi dalam fase gas setelah ledakan [32] dan pada spektrum penyerapan bintang. [33]
Oksidasi +3
'Aturan Fajans menunjukkan bahwa kation trivalen sederhana Al 3 + tidak diharapkan dapat ditemukan dalam garam anhidrat atau senyawa biner seperti Al 2 O 3. hidroksida adalah basa lemah dan garam aluminium dari asam lemah, seperti karbonat, tidak dapat disiapkan. Garam asam kuat, seperti nitrat, stabil dan larut dalam air, membentuk hidrat dengan setidaknya enam molekul air kristalisasi .
Aluminium hidrida , (ALH 3) n, dapat diproduksi dari trimethylaluminium dan kelebihan hidrogen. Itu terbakar eksplosif di udara. Hal ini juga dapat dibuat dengan aksi aluminium klorida pada lithium hidrida dalam eter solusi, tetapi tidak dapat dipisahkan bebas dari pelarut. Alumino-Hidrida dari unsur yang paling elektropositif diketahui, manfaat yang paling lithium hidrida aluminium , Li [ALH 4]. Ini terurai menjadi lithium hidrida, aluminium dan hidrogen ketika dipanaskan, dan dihidrolisis oleh air. Ini memiliki banyak kegunaan dalam kimia organik, terutama sebagai agen mengurangi. Para aluminohalides memiliki struktur yang sama.
Aluminium hidroksida dapat dibuat sebagai endapan gelatin dengan menambahkan amonia ke larutan garam aluminium. Ini adalah amfoter , yang baik sangat lemah asam, dan membentuk aluminat dengan alkali . Ini ada dalam berbagai bentuk kristal.
karbida Aluminium , Al 4 C 3 dibuat dengan memanaskan campuran unsur-unsur di atas 1.000 ° C (1832 ° F). Kristal kuning pucat memiliki struktur kisi kompleks, dan bereaksi dengan air atau asam encer untuk memberikan metana .The acetylide , Al 2 (C 2) 3, dibuat dengan melewatkan asetilena lebih dari aluminium dipanaskan.
Aluminium nitrida , AlN, dapat dibuat dari unsur-unsur pada 800 ° C (1472 ° F). Hal ini dihidrolisis oleh air untuk membentuk amonia dan alumunium hidroksida . phosphide Aluminium , ALP, dibuat sama, dan hidrolisa untuk memberikan phosphin .
Aluminium oksida , Al 2 O 3, terjadi secara alami sebagai korundum, dan bisa dibuat oleh aluminium pembakaran dalam oksigen atau dengan pemanasan hidroksida tersebut, nitrat atau sulfat. Sebagai sebuah batu permata, kekerasannya hanya dilampaui oleh berlian , boron nitride , dan carborundum . Hal ini hampir tidak larut dalam air.Aluminium sulfida , Al 2 S 3, dapat dibuat dengan melewati hidrogen sulfida atas bubuk aluminium. Ini adalahpolimorfik .
iodida Aluminium , Ali 3, adalah dimer dengan aplikasi dalam sintesis organik . Aluminium fluoride , Alf 3, dibuat dengan memperlakukan hidroksida dengan HF, atau dapat dibuat dari unsur-unsur. Ini adalah makromolekul , yang menyublim tanpa meleleh pada 1291 ° C (2356 ° F). Hal ini sangat inert. The trihalides lain dimer, memiliki struktur jembatan seperti.
Ketika aluminium dan fluoride bersama-sama dalam larutan air, mereka mudah membentuk ion kompleks seperti[Alf (H 2 O) 5] 2 +, Alf 3 (H 2 O) 3, dan [Alf 6] 3 -. Dari jumlah tersebut, [Alf 6] 3 - adalah yang paling stabil. Hal ini dijelaskan oleh fakta bahwa aluminium dan fluoride, yang keduanya ion sangat kompak, cocok bersama-sama tepat untuk membentuk kompleks oktahedral aluminium heksafluorida. Ketika aluminium dan fluoride bersama-sama dalam air dengan rasio molar 1:6, [Alf 6] 3 - adalah bentuk yang paling umum, bahkan dalam konsentrasi yang agak rendah.
senyawa organologam dari rumus empiris ALR 3 eksis dan, tidak juga polimer jika, berada di dimer setidaknya atau trimer. Mereka memiliki beberapa kegunaan dalam sintesis organik, untuk trimethylaluminium misalnya.
Analisis
Kehadiran aluminium dapat dideteksi dalam analisis kualitatif menggunakan aluminon .
Aplikasi
Umum menggunakan
Aluminium adalah logam-ferrous non paling banyak digunakan. [34] produksi Global aluminium pada tahun 2005 sebesar 31,9 juta ton. Ini melampaui dari logam lain kecuali besi (837.500.000 ton). [35] Forecast untuk 2012 adalah 42-45 juta ton, didorong oleh meningkatnya output China. [36] Relatif aluminium murni ditemui korosi resistensi ketika saja dan / atau workability lebih penting daripada kekuatan atau kekerasan. Lapisan tipis aluminium dapat disimpan ke bidang datar oleh deposisi uap fisik atau (sangat jarang) deposisi uap kimia atau bahan kimia lainnya berarti untuk membentuk pelapisan optik dan cermin . Ketika begitu disimpan, aluminium, film murni segar berfungsi sebagai reflektor yang baik (sekitar 92%) dari cahaya tampak dan reflektor yang sangat baik (sebanyak 98%) dari dan jauh radiasi inframerah menengah.
aluminium murni memiliki rendah kekuatan tarik , tetapi bila dikombinasikan dengan pengolahan termo-mekanis, paduan aluminium menampilkan peningkatan yang nyata dalam sifat mekanik, terutama ketika marah . Paduan aluminium bentuk komponen vital dari pesawat dan roket sebagai hasil dari mereka yang tinggi kekuatan-to-weight ratio. Aluminium siap bentuk paduan dengan banyak unsur seperti tembaga, seng , magnesium , mangan dan silikon(misalnya, duralumin ). Hari ini, hampir semua bahan logam massal yang disebut longgar sebagai "aluminium", sebenarnya paduan. Sebagai contoh, umum aluminium foil dan minuman kaleng paduan 92% sampai 99% aluminium. [37]


Rumah Tangga aluminium foil


Aluminium bertubuh Austin "A40 Olahraga" (sekitar 1951)


Aluminium lembaran yang diangkut dari sebuah pabrik.
Beberapa banyak kegunaan untuk logam aluminium berada di:
 Transportasi ( mobil , pesawat terbang, truk , kereta api mobil , kapal laut,sepeda dll) sebagai lembaran, tabung, coran dll
 Kemasan ( kaleng , foil, dll)
 Konstruksi ( jendela , pintu , berpihak , bangunan kawat, dll)
 Berbagai macam barang rumah tangga, dari peralatan memasak untukkelelawar bisbol , jam tangan. [38]
 Tiang penerangan jalan, berlayar kapal tiang , berjalan tiang dll
 Luar cangkang elektronik konsumen, juga kasus untuk peralatan seperti peralatan fotografi.
 Jalur transmisi listrik untuk distribusi listrik
 MKM baja dan Alnico magnet
 Super kemurnian aluminium (SPA, 99,980% sampai 99,999% Al), digunakan dalam elektronika dan CD .
 Heat sink untuk peralatan elektronik seperti transistor dan CPU .
 materi Substrat of-core tembaga logam dilapisi laminasi digunakan dalam kecerahan tinggi pencahayaan LED .
 bubuk aluminium digunakan dalam cat , dan kembang api seperti roket padat bahan bakar dan termit .
 Aluminium dapat bereaksi dengan asam klorida untuk membentuk gas hidrogen.
 Berbagai negara, termasuk Perancis , Italia , Polandia , Finlandia , Rumania, Israel , dan bekas Yugoslavia , telah mengeluarkan koin menyerang di aluminium atau paduan aluminium-tembaga. [39]
Aluminium senyawa
 Aluminium amonium sulfat ([Al (NH 4)] (SO 4) 2), ammonium alumdigunakan sebagai pedas , dalam pemurnian air dan pengolahan limbah, dalam kertas produksi, sebagai makanan aditif , dan di kulit penyamakan.
 Aluminium asetat merupakan garam yang digunakan dalam larutan sebagai zat .
 Aluminium borat (Al 2 O 3 B 2 O 3) digunakan dalam produksi gelas dankeramik .
 Borohidrida Aluminium (Al (BH 4) 3) digunakan sebagai aditif untuk bahan bakar jet .
 Aluminium perunggu (cual 5)
 Aluminium klorida (AlCl 3) digunakan dalam pembuatan cat, diantiperspirants , dalam minyak bumi pemurnian dan dalam produksi sintetis karet .
 Aluminium chlorohydrate digunakan sebagai antiperspirant dan dalam pengobatan hiperhidrosis .
 Fluorosilicate Aluminium (Al 2 (SIF 6) 3) digunakan dalam produksi sintetis batu permata , kaca dan keramik.
 Aluminium hidroksida (Al (OH) 3) digunakan: sebagai antasida , sebagai bahan pencelup, dalam air pemurnian, dalam pembuatan gelas dan keramik dan di waterproofing kain.
 Aluminium oksida (Al 2 O 3), alumina, ditemukan secara alami sebagai corundum ( rubi dan safir ), ampelas , dan digunakan dalam pembuatan kaca. Sintetis ruby dan safir digunakan dalam laser untuk produksi cahaya koheren. Digunakan sebagai, tahan api penting untuk produksi natrium tekanan tinggi lampu.
 Aluminium fosfat (Alpo 4) digunakan dalam pembuatan: dari kaca dan keramik, pulp kertas produk dan, kosmetik , cat dan pernis dan dalam membuat gigi semen .
 Aluminium sulfat (Al 2 (SO 4) 3) digunakan dalam pembuatan kertas, sebagai bahan pencelup, dalam pemadam kebakaran , dalam pemurnian air dan pengolahan limbah, sebagai bahan tambahan makanan, dalam fireproofing, dan penyamakan kulit.
 ion aluminium berair (seperti ditemukan dalam aluminium sulfat air) digunakan untuk mengobati terhadap parasit ikan seperti salaris Gyrodactylus .
 Dalam banyak vaksin, garam aluminium tertentu berfungsi sebagai kekebalan adjuvant (penguat respon imun) untuk memungkinkan protein dalam vaksin untuk mencapai potensi yang cukup sebagai stimulan kekebalan tubuh.
Aluminium paduan dalam aplikasi struktural


Aluminium busa
Artikel utama: aluminium paduan
Paduan aluminium dengan berbagai sifat yang digunakan dalam struktur teknik. Paduan sistem diklasifikasikan oleh sistem nomor ( ANSI ) atau dengan nama menunjukkan paduan utama konstituen mereka ( DIN dan ISO).
Kekuatan dan daya tahan paduan aluminium bervariasi, tidak hanya sebagai akibat dari komponen paduan tertentu, tetapi juga sebagai akibat dari perlakuan panas dan proses manufaktur. Kurangnya pengetahuan tentang aspek-aspek ini dari waktu ke waktu menyebabkan struktur tidak benar dirancang dan memperoleh aluminium reputasi buruk.
Salah satu batasan struktural penting dari paduan aluminium adalah merekakelelahan kekuatan. Tidak seperti baja, paduan aluminium tidak didefinisikan dengan baik batas lelah , yang berarti bahwa kegagalan kelelahan akhirnya terjadi, di bawah beban siklik bahkan sangat kecil. Ini menunjukkan bahwa insinyur harus menilai beban ini dan desain untuk kehidupan tetap daripada kehidupan yang tak terbatas.
Sifat penting lain paduan aluminium sensitivitas mereka untuk panas.Workshop prosedur yang melibatkan pemanasan ini dipersulit oleh kenyataan bahwa aluminium, tidak seperti baja, meleleh tanpa merah menyala pertama. Membentuk operasi dimana obor pukulan digunakan karena membutuhkan keahlian tertentu, karena tidak ada tanda-tanda visual mengungkapkan seberapa dekat bahan ini mencair. Paduan aluminium, seperti semua paduan struktural, juga tunduk pada tekanan internal berikut operasi pemanasan seperti pengelasan dan casting. Masalah dengan paduan aluminium dalam hal ini adalah mereka yang rendah titik lebur , yang membuat mereka lebih rentan terhadap distorsi dari stress yang disebabkan termal. stress relief Pengendalian dapat dilakukan selama manufaktur dengan panas-memperlakukan bagian dalam oven, diikuti dengan pendinginan bertahap-berlaku anil tekanan.
Titik leleh rendah paduan aluminium tidak dihalangi penggunaannya dalam peroketan, bahkan untuk digunakan dalam membangun ruang pembakaran di mana gas bisa mencapai 3500 K. The Agena mesin atas panggung menggunakan desain aluminium didinginkan regeneratively untuk beberapa bagian nosel, termasuk daerah kritis tenggorokan termal.
Rumah Tangga kabel
Lihat juga: kawat Aluminium
Dibandingkan dengan tembaga, aluminium memiliki sekitar 65% dari konduktivitas listrik dengan volume, walaupun 200% menurut beratnya. Tembaga tradisional digunakan sebagai bahan rumah tangga kabel. Dalam aluminium 1960-an jauh lebih murah dari tembaga, dan begitu juga diperkenalkan untuk jaringan kabel listrik rumah tangga di Amerika Serikat, meskipun banyak peralatan tidak dirancang untuk menerima kawat aluminium. Dalam beberapa kasus yang lebih besar koefisien ekspansi termal dari aluminium menyebabkan kawat untuk memperluas dan kontrak relatif terhadap logam berbeda sekrup sambungan, akhirnya melepaskan sambungan. Juga, aluminium murni memiliki kecenderungan untuk merayap di bawah tekanan berkelanjutan stabil (untuk yang lebih besar dengan meningkatnya suhu), lagi-lagi melepaskan sambungan. Akhirnya, galvanik korosi dari logam berbeda meningkatkan hambatan listrik dari koneksi.
Semua ini mengakibatkan koneksi terlalu panas dan longgar, dan ini pada gilirannya mengakibatkan kebakaran.Pembangun kemudian menjadi waspada dengan menggunakan kawat, dan banyak yurisdiksi dilarang penggunaannya dalam ukuran sangat kecil dalam konstruksi baru. Akhirnya, perlengkapan baru diperkenalkan dengan koneksi yang dirancang untuk menghindari mengendurkan dan overheating. Perlengkapan generasi pertama ditandai "Al / Cu" dan akhirnya ditemukan hanya cocok untuk kawat tembaga berlapis aluminium, tetapi perlengkapan generasi kedua, yang beruang "CO / ALR" coding, adalah nilai untuk kawat aluminium tak berpakaian.Untuk menyesuaikan majelis tua, pekerja mencegah masalah pemanasan menggunakan benar dilakukan halangandari kawat aluminium ke "singkat pigtail "kawat tembaga. Hari ini, baru paduan, desain, dan metode yang digunakan untuk jaringan kabel aluminium dalam kombinasi dengan penghentian aluminium.
Sejarah


Patung Anteros (umumnya dikira baik Malaikat Kristen Amal atauEros) di Piccadilly Circus London, dibuat pada tahun 1893 dan merupakan salah satu patung pertama yang dilemparkan di aluminium.
Kuno Yunani dan Romawi digunakan garam aluminium sebagai dyeing mordant dan sebagai astringent untuk dressing luka; alum masih digunakan sebagai obat penahan darah . Tahun 1761 Guyton de Morveau menyarankan memanggil alumine alum dasar. Pada tahun 1808, Humphry Davymengidentifikasi adanya logam dasar tawas, yang pada alumium disebut pertama dan kemudian aluminium (lihat Etimologi bagian, di bawah).
Logam ini pertama kali diproduksi pada tahun 1825 (dalam bentuk yang kotor) oleh Denmark fisikawan dan kimiawan Hans Christian Ørsted . Dia bereaksi anhydrous aluminium klorida dengan kalium amalgam dan menghasilkan segumpal logam tampak mirip dengan timah. [40] Friedrich Wöhler sadar dari eksperimen dan dikutip mereka, tapi setelah mengulangi percobaan dari Ørsted ia menyimpulkan bahwa logam ini adalah murni kalium. Ia melakukan percobaan serupa pada tahun 1827 oleh aluminium klorida anhidrat pencampuran dengan kalium dan aluminium yang dihasilkan.[40] Wöhler biasanya dikreditkan dengan mengisolasi aluminium ( Latinalumen, tawas), tetapi juga Ørsted dapat terdaftar sebagai penemunya. [41]Selanjutnya, Pierre Berthier menemukan aluminium dalam bijih bauksit dan berhasil memprosesnya. [42] Prancis Henri Etienne Sainte-Claire Devilleditingkatkan's metode Wöhler pada tahun 1846, dan dijelaskan perbaikan dalam sebuah buku pada tahun 1859, kepala di antara ini menjadi substitusi natrium untuk jauh lebih mahal kalium.
(Buku Deville adalah De l'aluminium, sesi propriétés, fabrikasi sa (Paris, 1859) tersebut. Deville mungkin juga dipahami gagasan elektrolisis aluminium oksida dilarutkan dalam cryolite; Charles Martin Hall dan Paul Héroult mungkin telah mengembangkan proses yang lebih praktis setelah Deville.)
Sebelum proses Hall-Héroult dikembangkan, aluminium sangat sulit untuk mengambil dari berbagai bijih . Aluminium murni ini dibuat lebih berharga daripada emas. [43] Bar dari aluminium dipamerkan di Pameran universelle dari 1855 , [44] dan Napoleon III yang dikatakan [ rujukan? ] untuk telah memesan satu set piring untuk makan malam aluminium paling terhormat tamu-tamunya .
Aluminium dipilih sebagai bahan yang akan digunakan untuk puncak dari Monumen Washington pada tahun 1884, saat satu ons (30 gram) biaya upah harian seorang pekerja umum pada proyek; [45] aluminium adalah tentang nilai yang sama perak.
Para perusahaan Cowles disediakan paduan aluminium dalam kuantitas di Amerika Serikat dan Inggrismenggunakan smelter seperti tungku dari Carl Wilhelm Siemens oleh 1886. [46] Charles Martin Hall dari Ohio di AS dan Paulus Héroult dari Perancis mandiri mengembangkan Héroult Hall-proses elektrolitik yang terbuat dari aluminium penggalian mineral lebih murah dan sekarang adalah metode utama yang digunakan di seluruh dunia.Proses Hall-Heroult tidak bisa menghasilkan Super Kemurnian Aluminium langsung. Teman-proses Hall, [47] pada tahun 1888 dengan dukungan keuangan Alfred E. Hunt , mulai Pittsburgh Pengurangan Perusahaan yang sekarang dikenal sebagai Alcoa . Proses's Héroult ini di produksi oleh 1889 di Swiss pada Aluminium Industrie, sekarang Alcan, dan di Inggris Aluminium , sekarang Luxfer Group dan Alcoa, dengan 1896 di Skotlandia . [48]
Dengan 1895 logam itu digunakan sebagai bahan bangunan yang jauh seperti Sydney , Australia dalam kubah Sekretaris Chief Membangun.
Banyak angkatan laut telah menggunakan aluminium suprastruktur untuk kapal-kapal mereka; api 1975 kapal USSBelknap yang memusnahkan suprastruktur aluminium-nya, maupun pengamatan kerusakan pertempuran untuk kapal-kapal Inggris selama Perang Falklands , menyebabkan banyak angkatan laut beralih ke baja semua superstruktur. The Burke kelas Arleigh adalah seperti kapal AS pertama, sedang dibangun seluruhnya dari baja.
Pada tahun 2008 harga aluminium memuncak pada $ 1.45/lb pada bulan Juli tapi turun menjadi $ 0,70 / lb pada bulan Desember. [49]
Etimologi
Nomenklatur sejarah
Kutipan awal diberikan dalam bahasa Inggris Oxford Dictionary untuk setiap kata yang digunakan sebagai nama untuk unsur ini alumium, yang ahli kimia Inggris dan penemu Humphry Davy pada tahun 1808 digunakan untuk logam dia berusaha untuk mengisolasi elektrolisa dari mineral alumina . kutipan ini dari Transaksi Filosofis jurnal Royal Society of London: "Apakah aku begitu beruntung karena dapat memperoleh tertentu bukti lebih mengenai hal ini, dan telah membeli zat metalik aku mencari, aku harus diajukan untuk mereka nama silicium, alumium, zirkonium, dan glucium ". [50] [51]
Davy menetap di aluminium pada saat ia menerbitkan bukunya 1812 Kimia Filosofi: "Zat ini tampaknya mengandung logam aneh, tapi belum Aluminium belum diperoleh dalam keadaan bebas sempurna, meskipun paduan itu dengan zat dr logam lainnya telah diperoleh cukup berbeda untuk menunjukkan sifat kemungkinan alumina. " [52] Tetapi pada tahun yang sama, seorang kontributor anonim ke Review Quarterly , sebuah jurnal politik-sastra Inggris, dalam review dari buku Davy, keberatan untuk aluminium dan mengusulkan aluminium nama, "untuk jadi kita harus mengambil kebebasan menulis kata tersebut, dalam preferensi untuk aluminium, yang memiliki suara klasik kurang."[53]
The ium-akhiran sesuai dengan preseden diatur dalam unsur-unsur yang baru ditemukan lainnya waktu: kalium, natrium, magnesium, kalsium, dan strontium (semua yang terisolasi Davy sendiri). Namun demikian,-um ejaan untuk elemen yang tidak diketahui pada saat itu, seperti misalnya platinum , dikenal orang Eropa sejak abad keenam belas, molibdenum , ditemukan pada 1778, dan tantalum , ditemukan pada tahun 1802. Akhiran-um konsisten dengan ejaan yang universal alumina untuk oksida , sebagai lanthana adalah oksida lantanum , dan magnesium ,ceria , dan toria adalah oksida magnesium , cerium , dan thorium masing.
Ejaan yang digunakan sepanjang abad ke-19 oleh ahli kimia AS yang paling berakhir di-ium, namun penggunaan umum adalah kurang jelas. [54] um-ejaan yang digunakan dalam Webster's Dictionary of 1828. Dalam surat edaran iklannya untuk metode baru elektrolitik nya memproduksi logam tahun 1892, Charles Martin Hall menggunakan um-ejaan, meskipun penggunaan konstan tentang ium-ejaan di semua paten [47] ia mengajukan antara 1886 dan 1903.[55] Hal ini akibatnya telah menyarankan bahwa ejaan mencerminkan lebih mudah untuk mengucapkan kata dengan satu suku kata lebih sedikit, atau bahwa ejaan dalam brosur itu kesalahan. Hall's dominasi produksi dari logam memastikan bahwa aluminium ejaan menjadi standar di Amerika Utara, sedangkan Webster kamus lengkap dari 1913, meskipun, terus menggunakan versi-ium.
Pada 1926, American Chemical Society secara resmi memutuskan untuk menggunakan aluminium dalam publikasi tersebut; kamus Amerika biasanya label aluminium ejaan sebagai varian Inggris.
Nama "aluminium" berasal dari statusnya sebagai dasar tawas . "Alum" pada gilirannya merupakan Latin kata yang secara harfiah berarti "garam pahit". [56]
Saat ini ejaan
Sebagian besar negara menggunakan aluminium ejaan (dengan i sebelum - um). Di Amerika Serikat, ejaan ini sebagian besar tidak diketahui, dan aluminium ejaan mendominasi. [57] [58] The Oxford Dictionary Canadian memilihaluminium, sedangkan Australia Kamus Macquarie lebih memilih aluminium.
The International Union of Murni dan Terapan Kimia (IUPAC) mengadopsi aluminium sebagai nama standar internasional untuk elemen pada tahun 1990, namun tiga tahun kemudian diakui aluminium sebagai varian diterima.Oleh karena itu tabel periodik mereka termasuk keduanya. [59] IUPAC lebih menyukai penggunaan aluminium dalam publikasi internal, walaupun hampir sebanyak IUPAC publikasi menggunakan aluminium ejaan. [60]
Kesehatan keprihatinan
NFPA 704

0
0
0

Api berlianuntuk menembak aluminium
Meskipun alamnya melimpah, aluminium tidak memiliki fungsi yang diketahui dalam sel hidup dan menyajikan beberapa efek beracun dalam konsentrasi tinggi. Its toksisitas dapat ditelusuri ke deposisi di tulang dan sistem saraf pusat, yang terutama meningkat pada pasien dengan fungsi ginjal berkurang. Karena aluminium bersaing dengan kalsium untuk penyerapan, peningkatan jumlah aluminium diet dapat berkontribusi pada mineralisasi rangka mengurangi (osteopenia) diamati pada bayi prematur dan bayi dengan retardasi pertumbuhan. Dalam dosis yang sangat tinggi, aluminium dapat menyebabkan neurotoksisitas , dan berhubungan dengan fungsi diubah dari penghalang darah-otak . [61] Sejumlah kecil orang yang alergi terhadap aluminium dan pengalaman dermatitis kontak , pencernaan gangguan, muntah atau gejala lain pada saat kontak atau mengkonsumsi produk yang mengandung aluminium, seperti deodoran atau antasid. Pada mereka yang tidak alergi, aluminium tidak beracun seperti logam berat , tetapi ada bukti toksisitas beberapa jika dikonsumsi dalam jumlah berlebihan. [62] Meskipun penggunaan aluminium cookware belum terbukti menyebabkan toksisitas aluminium pada umumnya, berlebihan konsumsi antasida yang mengandung senyawa aluminium dan penggunaan berlebihan dari aluminium yang mengandung antiperspirant memberikan eksposur tingkat yang lebih signifikan.Penelitian telah menunjukkan bahwa konsumsi makanan yang asam atau cairan dengan aluminium secara signifikan meningkatkan penyerapan aluminium, [63] dan maltol telah terbukti meningkatkan akumulasi aluminium dan osseus jaringan saraf. [64] Selain itu, aluminium meningkatkan estrogen terkait ekspresi gen di manusia kanker payudarasel dikultur di laboratorium. [65] The-seperti efek estrogen dari garam telah menyebabkan klasifikasi mereka sebagai metalloestrogen .
Karena efek yang berbahaya, yang menggunakan aluminium di beberapa antiperspirant , pewarna (seperti aluminium danau ), dan aditif makanan kontroversial. Meskipun ada sedikit bukti bahwa paparan normal aluminium mengundang risiko untuk orang dewasa yang sehat, [66] beberapa studi menunjukkan risiko yang terkait dengan eksposur meningkat dengan logam. [67] aluminium dalam makanan dapat diserap lebih dari aluminium dari air. [68 ]Beberapa peneliti telah menyatakan keprihatinan bahwa aluminium dalam antiperspirant dapat meningkatkan risiko kanker payudara, [69] dan aluminium telah kontroversial telah terlibat sebagai faktor di Penyakit Alzheimer . [70] Theair Camelford insiden polusi melibatkan sejumlah orang mengkonsumsi aluminium sulfat . Investigasi dari istilah kesehatan efek-panjang masih berlangsung, tapi aluminium otak konsentrasi tinggi telah ditemukan pada pemeriksaan post-mortem korban yang kemudian meninggal, dan penelitian lebih lanjut untuk menentukan apakah ada hubungan dengan angiopathy amiloid serebral telah ditugaskan. [71]
Menurut The Alzheimer's Society , pendapat medis dan ilmiah luar biasa adalah bahwa studi tidak meyakinkan menunjukkan hubungan sebab akibat antara aluminium dan Penyakit Alzheimer. [72] Namun demikian, beberapa studi, seperti yang pada kohort PAQUID , [73] mengutip paparan aluminium sebagai faktor risiko Penyakit Alzheimer. Beberapa plak otak telah ditemukan mengandung peningkatan tingkat logam. [74] Penelitian di daerah ini telah meyakinkan; akumulasi aluminium mungkin akibat penyakit dan bukan dari agen penyebab. Dalam hal apapun, jika ada keracunan dari aluminium, itu harus melalui mekanisme yang sangat spesifik, karena paparan total elemen dalam bentuk alami tanah liat di dalam tanah dan debu yang sangat besar seumur hidup. [75] [ 76] konsensus ilmiah belum ada tentang apakah paparan aluminium langsung dapat meningkatkan risiko Penyakit Alzheimer. [72]
Efek pada tanaman
Aluminium yang utama diantara faktor-faktor yang mengurangi pertumbuhan tanaman pada tanah asam. Meskipun umumnya tidak berbahaya bagi pertumbuhan tanaman di tanah-netral pH, konsentrasi asam di tanah beracun + Al 3kation meningkat dan mengganggu pertumbuhan akar dan fungsi. [77] [78] [79]
Kebanyakan asam tanah jenuh dengan aluminium bukan ion hidrogen . Keasaman tanah karena itu hasil darihidrolisis senyawa aluminium. [80] Konsep "potensial kapur dikoreksi" [81] untuk menentukan derajat kejenuhan basa dalam tanah menjadi dasar untuk prosedur sekarang digunakan di tanah pengujian laboratorium untuk menentukan " kapur persyaratan " [82] tanah. [83]
Gandum s ' adaptasi untuk memungkinkan toleransi aluminium adalah sedemikian rupa sehingga aluminium menginduksi pelepasan senyawa organik yang mengikat ke aluminium berbahaya kation . Sorghum diyakini memiliki mekanisme toleransi yang sama. Gen pertama untuk toleransi aluminium telah diidentifikasi dalam gandum. Hal ini menunjukkan bahwa aluminium toleransi's sorgum dikendalikan oleh gen tunggal, seperti untuk gandum. [84] Hal ini tidak terjadi di semua tanaman.
























Aluminium baterai atau baterai aluminium yang biasa dikenal sebagai udara aluminium atau baterai-baterai udara Al, karena mereka menghasilkan listrik dari reaksi oksigen di udara dengan aluminium . Mereka memiliki salah satu dari kepadatan energi tertinggi dari semua baterai, tetapi mereka tidak banyak digunakan karena masalah sebelumnya dengan biaya, rak-hidup , start-up waktu dan penghapusan produk sampingan, yang telah membatasi penggunaan untuk terutama aplikasi militer. Sebuah kendaraan listrik dengan baterai aluminium bisa berpotensi sepuluh sampai lima belas kali kisaran-asam baterai memimpin dengan total bobot jauh lebih kecil [1] , pada biaya sistem kompleksitas meningkat secara substansial.
Al-udara baterai primer , yaitu non-isi ulang. Setelah anoda aluminium dikonsumsi oleh reaksi dengan oksigen atmosfer pada katoda direndam dalam berbasis elektrolit terhidrasi air untuk membentuk aluminium oksida , baterai tidak akan lagi menghasilkan listrik. Namun, dimungkinkan untuk mekanis mengisi ulang baterai dengan anoda aluminium baru yang terbuat dari daur ulang aluminium oksida terhidrasi. daur ulang tersebut akan penting jika aluminium-udara baterai harus diadopsi secara luas.
Kimia listrik
The anoda oksidasi setengah-reaksi adalah Al + 3OH - → Al (OH) 3 + 3e - + -2,31 V.
Para katoda reduksi setengah-reaksi adalah O 2 + 2H 2 O + 4e - 4OH → - + 0,40 V.
Reaksi total 4Al + 3o 2 + 6H 2 O → 4Al (OH) 3 + 2,71 V.
Sekitar 1,2 volt beda potensial diciptakan oleh reaksi-reaksi ini, dan dapat dicapai dalam praktek ketika hidroksida kalium digunakan sebagai elektrolit. elektrolit Saltwater mencapai sekitar 0,7 volt per sel.
Komersialisasi
Isu
Aluminium sebagai "bahan bakar" untuk kendaraan telah dipelajari oleh Yang dan Knickle [1] . Mereka menyimpulkan berikut ini:
Al / udara sistem baterai dapat menghasilkan energi yang cukup dan kekuatan untuk mengemudi rentang dan percepatan mirip dengan mobil bertenaga bensin ... biaya aluminium sebagai anoda dapat serendah US $ 1.1/kg selama produk reaksi didaur ulang . Efisiensi bahan bakar total selama proses siklus di Al / kendaraan listrik udara (EVS) dapat 15% (tahap sekarang) atau 20% (diproyeksikan), dibandingkan dengan kendaraan mesin pembakaran internal (ICES) (13%). Desain Baterai kepadatan energi adalah 1300 Wh / kg (sekarang) atau 2000 Wh / kg (diproyeksikan). Biaya sistem baterai yang dipilih untuk mengevaluasi adalah US $ 30/kW (sekarang) atau US $ 29/kW (diproyeksikan). Al / udara EVS analisis siklus-hidup yang dilakukan dan dibandingkan untuk memimpin / asam dan logam nikel hydride (NiMH) EVS. Hanya Al / EVS udara dapat diproyeksikan untuk memiliki rentang perjalanan sebanding dengan es. Dari analisis ini, Al / udara EVS adalah calon yang paling menjanjikan dibandingkan dengan ICES dalam hal jangkauan perjalanan, harga beli, biaya bahan bakar, dan biaya siklus kehidupan.
Ada beberapa masalah teknis masih untuk memecahkan meskipun untuk membuat Al-udara baterai cocok untuk menyalakan kendaraan listrik. Anoda terbuat dari aluminium murni terkorosi oleh elektrolit, sehingga aluminium biasanya paduan dengan timah atau unsur-unsur kepemilikan lainnya. Alumina terhidrasi yang dibuat oleh reaksi sel membentuk zat seperti gel pada anoda dan mengurangi output listrik. Ini adalah masalah yang sedang dibahas dalam karya pembangunan pada sel Al-udara. Sebagai contoh, tambahan telah dikembangkan yang membentuk alumina sebagai bedak daripada gel. Paduan juga telah ditemukan untuk membentuk kurang dari gel dari aluminium murni.
katoda udara modern terdiri dari lapisan reaktif dari karbon dengan nikel grid-kolektor saat ini, katalis (misalnyacobalt ), dan berpori hidrofobik PTFE film yang mencegah kebocoran elektrolit. Oksigen di udara melewati PTFEkemudian bereaksi dengan air untuk membuat ion hidroksida. Katoda ini bekerja dengan baik tetapi mereka bisa mahal.
Tradisional Al-udara baterai memiliki umur simpan yang terbatas [2] karena aluminium bereaksi dengan elektrolit dan menghasilkan hidrogen ketika baterai tidak digunakan - meskipun hal ini tidak lagi halnya dengan desain modern. Masalah ini dapat dihindari dengan menyimpan elektrolit dalam tangki luar baterai dan memindahkannya ke baterai bila diperlukan untuk digunakan.
Baterai ini dapat digunakan sebagai baterai cadangan dalam pertukaran telepon , sebagai daya cadangan sumber.Al-udara baterai dapat digunakan untuk komputer laptop kekuasaan dan telepon seluler dan sedang dikembangkan untuk keperluan tertentu. [ rujukan? ]
Aluminium berbasis baterai
Berbagai jenis baterai aluminium telah diselidiki:
 Aluminium-klorin baterai telah dipatenkan oleh Angkatan Udara Amerika Serikat di tahun 1970 dan dirancang terutama untuk aplikasi militer. Mereka menggunakan anoda aluminium dan klorin pada substrat katoda grafit.Diperlukan peningkatan suhu akan mulai beroperasi.
 sel sekunder Aluminium-iodine telah diteliti oleh beberapa peneliti Cina.
 baterai Aluminium-belerang bekerja pada oleh para peneliti Amerika dengan klaim besar, meskipun tampaknya bahwa mereka masih jauh dari produksi massal. Ini diketahui jika mereka diisi ulang.
 Al-Fe-O, Al-Cu-O dan baterai Al-Fe-OH yang diusulkan oleh beberapa peneliti untuk kendaraan hybrid militer.Sesuai kepadatan energi praktis diklaim adalah 455, 440, dan 380 Wh / kg [3]



Paduan aluminium merupakan paduan yang aluminium (Al) adalah logam dominan. Unsur-unsur paduan khastembaga , magnesium , mangan , silikon , dan seng . Ada dua klasifikasi pokok, yaitu pengecoran paduan dan paduan tempa, keduanya yang lebih lanjut dibagi ke dalam kategori panas-diobati dan non-panas-diobati. Sekitar 85% dari aluminium digunakan untuk produk tempa, untuk pelat, berguling foil contoh dan ekstrusi . Cast aluminium paduan produk hasil efektif biaya karena titik leleh rendah, meskipun mereka umumnya memiliki lebih rendahkekuatan tarik dari paduan tempa. Para pemain yang paling penting sistem aluminium paduan adalah Al-Si, di mana tingkat tinggi silikon (4,0% sampai 13%) memberikan kontribusi untuk memberikan karakteristik casting yang baik.Paduan aluminium secara luas digunakan dalam struktur teknik dan komponen mana ringan atau korosi resistensi diperlukan. [1]
Paduan sebagian besar terdiri dari logam aluminium ringan dua dan magnesium telah sangat penting dalammanufaktur kedirgantaraan sejak somwhat sebelum 1940. Aluminium-magnesium paduan keduanya lebih ringan dari paduan aluminium lain dan jauh lebih sedikit mudah terbakar dari paduan yang mengandung persentase yang sangat tinggi dari magnesium.
permukaan paduan Aluminium akan tetap bersinar tampak mereka dalam lingkungan yang kering akibat pembentukan pelindung, lapisan jelas aluminium oksida . Dalam lingkungan basah, korosi galvanik dapat terjadi ketika paduan aluminium ditempatkan di kontak listrik dengan logam lainnya dengan korosi potensi negatif lebih dari aluminium.
komposisi paduan Aluminium terdaftar dengan Asosiasi Aluminium . Banyak organisasi mempublikasikan standar yang lebih spesifik untuk pembuatan paduan aluminium, termasuk Society of Automotive Engineers standar organisasi, khususnya standar luar angkasa sub-nya, [2] dan ASTM International .

5000 series
5005
Paduan Aluminium 5005 dan digunakan dalam arsitektur aplikasi dekoratif yang memerlukan selesai anodized. [6]
5052/5251/5754
aluminium paduan 5052, 5251, 5754 adalah nilai sangat mirip, hanya berbeda dalam jumlah magnesium. 5052 telah magnesium 2,5% dan umumnya digunakan di AS; 5251 telah magnesium 2% dan umumnya digunakan di Inggris, dan 5754 telah magnesium 3% dan umumnya digunakan di Eropa. Karena sifat mampu bentuk mereka, ketahanan terhadap korosi dan weldability nilai ini biasanya digunakan dalam bejana tekan, tangki, pas, lambung kapal, dan badan-badan van. air garam mereka tahan korosi lebih baik daripada kelas 1200 dan kekuatan mereka adalah lebih baik daripada kelas 3003. [6]
5083
paduan Aluminium 5083 merupakan paduan aluminium cocok untuk cryogenic aplikasi ke desain suhu -165 ° C (-265 ° F), karena paduan jenis ini tidak menunjukkan transisi ulet getas- fenomena. [6]
Pemain paduan
Asosiasi aluminium (AA) telah mengadopsi tata-nama, mirip dengan paduan tempa. British Standard dan DIN memiliki sebutan yang berbeda. Dalam sistem AA, kedua kedua digit mengungkapkan persentase minimum dari aluminium, misalnya 150.x sesuai dengan minimal aluminium 99,50%. Digit setelah titik desimal mengambil nilai 0 1, atau yang menunjukkan ingot casting dan masing-masing. [1] Unsur-unsur pemadu utama dalam sistem AA adalah sebagai berikut: [ rujukan? ]
 seri 1xx.x adalah aluminium 99% minimum
 2xx.x seri tembaga
 3xx.x seri silikon, tembaga dan / atau magnesium
 4xx.x seri silikon
 5xx.x seri magnesium
 7xx.x seri seng
 8xx.x seri lithium

Bernama paduan
 Alclad lembar aluminium terbentuk dari kemurnian-tinggi lapisan permukaan aluminium terikat pada inti kekuatan tinggi bahan aluminium paduan
 Birmabright (aluminium, magnesium) sebuah produk dari Perusahaan Birmetals, pada dasarnya setara dengan 5251
 Duralumin (tembaga, aluminium)
 Magnalium
 Magnox (magnesium, aluminium)
 Silumin (aluminium, silikon)
 Titanal (aluminium, seng, magnesium, tembaga, zirkonium) sebuah produk dari Austria Metall AG . Umum digunakan dalam produk kinerja olahraga tinggi, terutama Snowboards dan ski.
 Y paduan , Hiduminium , paduan RR : sebelum perang nikel-aluminium paduan, yang digunakan dalam mesin piston dan ruang angkasa, karena kemampuan mereka untuk mempertahankan kekuatan pada suhu tinggi.





Aplikasi
Aerospace paduan
Skandium-Aluminium


Bagian dari Mig-29 yang terbuat dari paduan Al-Sc. [8]
Penambahan skandium untuk aluminium menciptakan nano Al 3 presipitat Sc yang membatasi pertumbuhan butir yang berlebihan yang terjadi di zona yang terkena panas dari komponen aluminium dilas. Ini memiliki dua efek yang menguntungkan: yang diendapkan Al 3 Sc membentuk kristal lebih kecil daripada yang terbentuk pada paduan aluminium lainnya [8] dan lebar bebas zona Endapan yang biasanya ada pada batas butir hardenenable paduan aluminium usia berkurang. [8 ] Skandium juga merupakan grain refiner ampuh dalam paduan aluminium tuang, dan atom untuk atom, yang ampuh penguat yang paling dalam aluminium, baik sebagai akibat dari perbaikan gandum dan penguatan presipitasi. Namun, paduan titanium , yang lebih kuat tetapi lebih berat, lebih murah dan banyak lebih banyak digunakan. [9]
Aplikasi utama dari skandium logam berat di-skandium aluminium paduanuntuk komponen industri aerospace kecil. Paduan ini berisi antara 0,1% dan 0,5% (berat) dari skandium. Mereka digunakan dalam pesawat militer Rusia Mig 21 dan Mig 29 . [8]
Beberapa item peralatan olahraga, yang mengandalkan bahan kinerja tinggi, telah dibuat dengan paduan aluminium skandium, termasuk kelelawar bisbol [10] , lacrosse sticks, serta sepeda [11] frame dan komponen. US gunmaker Smith & Wesson revolver menghasilkan dengan frame terdiri dari paduan skandium dan silinder dari titanium. [12]
Daftar paduan Aluminium dirgantara
Paduan aluminium berikut umum digunakan di pesawat dan lainnya kedirgantaraan struktur: [13]
 7075 aluminium
 6061 aluminium
 6063 aluminium
 2024 aluminium
 5052 aluminium
Perhatikan bahwa istilah atau aluminium aluminium pesawat ruang angkasa biasanya mengacu pada 7075. [14] [15]
Daftar berikut paduan aluminium diproduksi, [ rujukan? ] tapi kurang luas [ rujukan? ] digunakan:
 2090 aluminium
 2124 aluminium
 Aluminium 2195 - Al-Li paduan, yang digunakan dalam Shuttle Super Ringan tangki eksternal Space
 2219 aluminium
 2324 aluminium
 6013 aluminium
 7050 aluminium
 7055 aluminium
 7150 aluminium
 7475 aluminium
Marine paduan
Paduan ini digunakan untuk pembuatan kapal dan galangan kapal, dan laut lainnya dan garam-air aplikasi pantai sensitif. [16]
 5052 aluminium
 5083 aluminium
 5086 aluminium
 6061 aluminium
 6063 aluminium
Bersepeda paduan
Paduan ini digunakan untuk bersepeda bingkai dan komponen
 2014 aluminium
 6063 aluminium
 7005 aluminium
 7075 aluminium
 Skandium aluminium
Otomotif paduan
6111 aluminium secara luas digunakan untuk otomotif panel bodi . [ rujukan? ]

^ a b Polmear IJ, Paduan Light, Arnold, 1995
^ aluminium spesifikasi SAE daftar , diakses 8 Oktober 2006. Juga SAE Aerospace Council , diakses 8 Oktober 2006.
^ RE Sanders, Teknologi Inovasi Produk aluminium, The Journal of The Mineral, 53 (2) :21-25, 2001. Online ed.
^ "lembaran logam material" . Diperoleh 2009/07/26.
^ Degarmo, E. Paul, Black, T. J; Kohser, Ronald A. (2003)). Bahan dan Proses Manufaktur (9 ed.. Wiley. p. 133.ISBN 0-471-65653-4 .
^ a b c http://www.azom.com/Details.asp?ArticleID=4252
^ B ASTM 26 26m B / - 05
^ a b c d Ahmad, Zaki (2003). "Sifat dan aplikasi-diperkuat aluminium skandium" 35. Jom 55.: DOI :10.1007/s11837-003-0224-6 .
^ Schwarz, James A.; Contescu, Cristian I.; Putyera, Karol (2004). Dekker ensiklopedi nanosains dan nanoteknologi 3.. CRC Press. p. 2274. ISBN 0824750497 .
^ Bjerklie, Steve (2006). "Sebuah bisnis amuk: kelelawar logam anodized telah merevolusi bisbol spot. Tapi apakah finishers kehilangan manis itu?":. Logam Finishing 104 61. DOI : 10.1016/S0026-0576 (06) 80099-1 .
^ "Teknologi Easton Laporan: Bahan / Skandium" . . Diperoleh 2009/04/03.
^ ") Frame Kecil (J - Revolver 340PD Model" . Smith & . Diperoleh 2008/10/20.
^ Dasar Penerbangan, Shevell, Richard S. 1989,, Englewood Cliffs, Prentice Hall, ISBN 0-13-339060-8 , Ch 18, pp 373-386.
^ "Aluminium di Pesawat" . Diperoleh 2009/04/21.
^ Wagner, PennyJo (Winter 1995). "Pesawat aluminium" . Diperoleh 2009/04/21.
^ pembangunan kapal dengan aluminium, Stephen F. Pollard, 1993, International Marine, ISBN 0-07-050426-1

Altenpohl, Dietrich:. Aluminium Dilihat dari Dalam Sebuah Pengantar ke dalam Metalurgi Aluminium Pabrikasi(terjemahan Bahasa Inggris). Dusseldorf: Aluminium-Verlag, 1982.
Russell, Allen S. "Aluminium." McGraw-Hill Encyclopedia of Science & Technology: New. York McGraw-Hill, 1997.
Van Horn, Kent R., ed. Dipersiapkan oleh insinyur, ilmuwan, dan metallurgists dari Aluminium Perusahaan Amerika.Aluminium. Vol. 2, Desain dan Aplikasi:. Metals Park, Ohio American Society for Metals, 1967.

Your IP and Google Map location