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