13
sensor yang akurat, pengembangan yang relatif lebih sulit disamping instrumen yang lebih mahal membuat sensor optik pada kenyataannya tidak terlalu banyak
dilirik oleh para peneliti. 2.
Sensor kimia model sensitif berat. Sensor tipe ini bekerja dengan berdasarkan bahan sensor yang mampu menghasilkan gelombang akustik sehingga
saat suatu zat kimia melewatinya bahan ini mampu mengkonfersi informasi kimia dari zat tersebut menjadi informasi fisik yaitu dalam bentuk berat meskipun sangat
kecil perubahannya. 3.
Sensor Kimia Semikonduktor adalah sensor yang berdasarkan metal oksida. Teknologi yang memanfaatkan keunggulan sifat semikonduktor suatu bahan
merupakan teknologi yang cukup menjanjikan bagi masa depan mengingat harganya yang murah, bentuknya yang lebih kecil, serta lebih tahan lama. Tidak
mengherankan jika dunia sensor masa depan diprekdisikan akan didominasi oleh jenis sensor tipe metal oksida ini. Penelitian tentang pengembangan sensor yang
ada saat ini pun banyak dialakukan seputar semikonduktor sensor ini. Teknologi semikonduktor memiliki peran yang siginifikan dalam teknologi sensor mengingat
kemampuan konduktifitas dari semikonduktor yang dapat berubah ubah. Sensor jenis semikonduktor ini pertama kali diperkenalkan pada tahun 1953 setelah
seorang peneliti Amerika yaitu John Bardeen dan Walter H Brattain menemukan perubahan konduktifitas suatu bahan semikonduktor setelah terjadi penyerapan gas
kimia pada bahan semikonduktor tersebut. Pada perkembangan berikutnya dari sensor semikonduktor ini, sentuhan teknologi
nano yang pada kenyataannya mampu menghasilkan bahan semikonduktor yang lebih baik membuat daya tarik lebih besar bagi para peneliti sensor semikonduktor.
2.10.2.2 Sifat Sensor Kimia
Empat sifat sensor kimia yang harus dipenuhi agar berkualitas baik yaitu :
Universitas Sumatera Utara
1. Sensitifitas, yaitu ukuran seberapa sensitif sensor mengenali zat yang
dideteksinya. Sensor yang baik akan mampu mendeteksi zat meskipun jumlah zat tersebut sangat sedikit dibandingkan gas disekelilingnya. Sebagai gambaran sebuah
riset dengan menggunakan material nano porous terhadap gas O
2
sudah mampu mendeteksi gas NO
2
hanya dengan jumlah 300 ppb part per billion, artinya sejumlah 300 partikel NO
2
yang ada dalam 1 milyar partikel udara sudah bisa membuat sensor ini mendeteksi keberadaannya .
2. Selektifitas, yaitu sejauh mana sensor memiliki kemampuan menyeleksi gas
atau cairan yang ingin dideteksinya. Sifat ini tidak kalah penting dengan sensitifitas mengingat gas atau cairan yang dideteksi tentunya akan bercampur dengan zat lain
yang ada disekelilingnya. 3.
Waktu respon dan waktu recovery, yaitu waktu yang dibutuhkan sensor untuk mengenali zat yang dideteksinya. Semakin cepat waktu respon dan waktu
recoveri maka semakin baik sensor tersebut. Beberapa gas berbahaya bahkan dapat sangat cepat bereaksi dengan tubuh manusia yang dapat berakibat sangat fatal
seperti gas CO
2
atau NO
2
yang dalam hitungan dibawah 5 menit dapat mengakibatkan kematian. Karenanya kemampuan mendeteksi gas seperti ini
harulah lebih cepat dari kemampuan gas tersebut beraksi dengan tubuh manusia. 4.
Stabilitas dan daya tahan, yaitu sejauh mana sensor dapat secara konsisten memberikan besar sensitifitas yang sama untuk suatu gas, serta seberapa lama
sensor tersebut dapat terus digunakan. Keempat sifat sensor ini merupakan sifat yang senantiasa diidentifikasi oleh para peneliti untuk mendapatkan sensor yang
berkualitas baik.
2.10.2.3Dasar Teoritis Sensor Kimia Struktur Kristal dari semikonduktor tipe-n seperti SnO
2
mengandung elektron berlebihan dan saat sensor kontak dengan di udara, oksigen diserap secara
kimia pada permukaan dengan reaksi berikut :
Universitas Sumatera Utara
O
2
+ 2e 2O
- ad
Berikut gambar pelat tipis sensor gas :
reaksi dipermukaan dengan oksigen, gas oksigen menyerap elektron dari dari SnO
2
memiliki kelebihan elektron. Reaksi ini mengarah pada konduktivitas listrik yang diukur sebagai resistensi listrik yang tinggi. Setelah kontak dengan gas , maka
reaksi permukaan diperlihatkan dalam persamaan : Gas + O
- ad
GasO + e dalam hal ini, gas menyerap oksigen secara kimia dan teroksidasi. Gas teroksidasi
dapat bertindak sebagai zat pereduksi yang dirasakan dengan tipe sensor , melalui reaksi diatas mengarah pada oksidasi dan reduksi yang melibatkan tranfer elektron.
Reaksi Gas + O
- ad
GasO + e, apabila konsentrasi gas meningkat maka “O
- ad
” yang diadsorbsi semakin banyak. Elektron yang lepas dari permukaan lapisan SnO
2
meningkat mengakibatkan peningkatan konduktivitas listrik pada lapisan SnO
2
dan pengurangan resistensi listrik. Dalam hal ini, gas dapat dianggap sebagai donor elektron. Karena jumlah elektron yang dimiliki setiap gas tidak sama
maka pembacaan sensor kimia secara spesifik untuk setiap gas yang akan disensing dengan konsentrasi tertentu.
SiO
2
SnO
2
RuO
2
Elek. Au Gas
Elek. Au Elek. Au
Elek. Au
Gambar 2.5. Pelat Tipis
15
Universitas Sumatera Utara
16
2.11. SENSOR TGS 4160
