PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KERAMIK CuFe2O4 UNTUK TERMISTOR NTC DENGAN MENGGUNAKAN Fe O DARI
Balai Keramik Seminar, 23 Juli 2008
DENGAN MENGGUNAKAN Fe2O3 DARI MINERAL YAROSIT
Wiendartun 1), Dani Gustaman Syarif 2),Endi Suhendi 1), Andhy Setiawan 1), Guntur DS 2)
1) Jurusan Fisika FMIPA UPI Bandung2) Pusat Teknologi Nuklir Bahan dan Radiometri BATAN Bandung
PENDAHULUAN
THERMISTOR Thermally Sensitive Resistor.KARAKTERISTIK NTC CONTOH PRODUK APLIKASI
Inkubator Bayi
R vs T- THERMISTOR
KomputerThermistor Pembatas Arus
Thermistor Khusus
PENDAHULUAN (Lanjutan)
Komponen penting dalam elektronika . Sectors : Kedokteran, ruang angkasa, instrumentasi, otomotif,
telekomunikasiApplikasi : Pengukur suhu, komputer, pembatas arus listrik, Applikasi : Pengukur suhu, komputer, pembatas arus listrik,
sensor aliran air dan sensor tekanan. Kebanyakan, thermistor dibuat dari keramik berstruktur spinel
pada oksida logam transisi, rumus umumnya berbentuk AB2O4.
Perlu alternatif ( khususnya berbahan dasar yang melimpah diIndonesia) membuat keramik CuFe2O4, dengan menggunakanFe2O3 dari mineral yarosit.
Memprediksi bahwa Fe2O3 dari mineral yarosit dapat memperbaikikarakteristik keramik CuFe2O4 pada thermistor NTC.
YAROSITE MINERAL
Hibah BERSAING, 22 Nopember2007
EKSPERIMENT
Pelarutan-pengendapan Serbuk hasil olah
Analisis kimia, XRDSerbuk yarosit asli
Analisis kimia, XRD
Pengontrolan komposisi
Karakterisasi :1. Sifat Listrik.2. XRD3. Struktur mikro.
Pencampuran
Pengepresan
Penyinteran
Keramik termistor
Variasi suhu, waktu, CR dan atmosfir sinter.
EXPERIMENT (ALAT)
Sintering FurnaceOptical
Microscope
X-RayDiffractometer
HASIL (VISUAL PELET)
1100 oC / 1 jam / udara
1000 oC / 1 jam / N2
HASIL (STRUKTUR MIKRO)
1100 oC / 1 jam/ udara. 1100 oC / 3 jam/ udara.
1100 oC / 5 jam/ udara.
HASIL (XRD)
100
150
200
250
300
350
Inte
ns
ity
(C
ps
)
101
112
200
103
211
202
004220
312
105
321
224
400206 504 100
150
200
250
300
350
Inte
nsi
ty (
Cp
s)
101
112
200
103
211
202
004220
204
312
105
321
224
400413
206 504
0
50
100
10 20 30 40 50 60 70 80
2q (Degree)
200 004 204
321400
413
206
0
50
10 20 30 40 50 60 70 80
2q (Degree)
004 204 400413
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
10 20 30 40 50 60 70 80
2q (Derajat)
Inte
ns
itas
(Cp
s)
F
200
F
103
211
F
004 F
105
*
F/224
F/400
* FF
305
F
1000 oC/1jam/udara1100 oC/ 1jam/udara
1000 oC/1jam/ gasN2, F = puncak Fe2O3
HASIL (Karakteristik Listrik)
Dgn.Fe2O3 dr Yarosit
13
14
15
ln R
esis
tivi
ty (
Oh
m-c
m)
Dgn.Fe2O3 dr Yarosit
9
10
11
12
ln R
esis
tivi
ty (
Oh
m-c
m)
1100oC-1J
Dari Fe2O3 Yarosit
y = 2852.4x + 3.147
10.5
11
11.5
12
12.5
13
Ln
Res
isti
vity
(O
hm
-cm
)
1100oC-5J
y = 3961.7x + 1.0527
R2 = 0.988
11
12
0.0025 0.0027 0.0029 0.0031 0.0033 0.0035
1/T(1/K)
ln R
esis
tivi
ty (
Oh
m-c
m)
y = 3324.6x + 0.0291
R2 = 0.9971
8
9
0.0025 0.003 0.0035
1/T(1/K)
ln R
esis
tivi
ty (
Oh
m-c
m)
10
10.5
0.0025 0.003 0.0035
1/T (1/K)
Ln
Res
isti
vity
(O
hm
-cm
)
Dgn.Fe2O3 dr Yarosit
y = 4248.9x - 0.2276
R2 = 0.9986
11
12
13
14
0.0025 0.003 0.0035
1/T(1/K)
ln R
esis
tivi
ty (
Oh
m-c
m)
1000oC-1J-N2
900 oC/1 jam/ udara. 1000 oC/1 jam/ udara. 1100 oC/5 jam/ udara.
1000 oC/1 jam/N2
Electrical Characteristic
R = R0. Exp.(B/T) B = ln (R2/R1) / ( 1/T2-1/T1)
Ea = B.kα = - B / T2 α = - B / T2
R = Thermistor resistance (Ohm)R0 = Resistance at the infinite temperature (Ohm)B = Thermistor constant (K)T = Temperature of thermistor (K)Ea = Activation energy (eV)k = The Boltzmann constant (eV/K)α = Sensitivity of thermistor (%/K)
B = 1452 oK
6
ln T
ah
an
an
lis
trik
(K
oh
m)
TERMISTOR PASARAN (Bandung)
PERSYARATAN PASAR
B 2000oK
2,2%/oKB = 1452 oK
B = 1642 oK
B = 3540 oK
-3
0
3
0.0029 0.0034
1/T (oK)-1
ln T
ah
an
an
lis
trik
(K
oh
m)
Besar Hitam
Hijau
Hijau-Coklat
2,2%/oK
SR = (10 - 106 ) ohm.cm
PERBANDINGAN TERMISTOR NTC DENGAN TERMOKOPEL
Lebih Peka●Ketelitian Termistor : 0,1 0C● Ketelitian Termokopel : 1 0C
HASIL ( TABEL )
No Suhu/Waktu Atmosfir B (Alfa) SR
Tabel Karakteristik listrik CuFe2O4 dengan Fe2O3 dari Yarosit.
No Suhu/WaktuoC/Jam
Atmosfir B(K)
(Alfa)(%/K)
SR(Ohm-cm)
1.2.3.4.
900/11100/11100/51000/1
UdaraUdaraUdara
N2
3.9623.3252.8524.249
4,403,693,174,72
1.558.70666.999
313.3261.127.749
KESIMPULAN
Keramik berbasis CuFe2O4 telah berhasil dibuatdan dapat diaplikasikan sebagai termistor NTC.
Peningkatan suhu sinter menyebabkan penurunan Peningkatan suhu sinter menyebabkan penurunanresistivitas listrik (SR) dan konstanta termistor(B).
Suhu sinter yang dikombinasi dengan waktu sinterdan atmosfer sinter dapat digunakan untukmengatur karakteristik listrik keramik CuFe2O4sesuai kebutuhan.
Nilai konstanta termistor (B) dan nilai resistivitaslistrik suhu ruang (RT ) dari keramik CuFe2O4yang dibuat ini, memenuhi kebutuhan pasar.
TERIMA KASIH
HIBAH DIKTI NO 032/SP2H/PP/DP2M/III/2007
LAMPIRANAPLIKASI THERMISTOR-1
Inkubator Bayi
APLIKASI THERMISTOR-2
Komputer
APLIKASI THERMISTOR-3
Pengukur suhu
APLIKASI THERMISTOR-4
Sensor Aliran Air
APLIKASI THERMISTOR- 5
Lampu neon
Pembatas Arus Listrik
Lampu neon
ACThermistor
BENTUK THERMISTOR-1
Thermistor Pembatas Arus
BENTUK THERMISTOR-2
Thermistor Gelas
BENTUK THERMISTOR-3
Thermistor Khusus
BENTUK THERMISTOR-4
Thermistor Lead Epoxy