PENGARUH KONSENTRASI CuO DAN ZnO TERHADAP KARAKTERISTIK TERMISTOR NTC BERBASIS (CuxZnyMnzNit)Fe2O4.
i
PENGARUH KONSENTRASI CuO DAN ZnO TERHADAP
KARAKTERISTIK TERMISTOR NTC BERBASIS (CuxZnyMnzNit)Fe2O4 Skripsi
Diajukan Untuk Memenuhi Sebagian Dari Syarat Untuk Memeperoleh Gelar Sarjana Sains Departemen Pendidikan Fisika Program Studi Fisika
Oleh: Aria Respati
0800733
PROGRAM STUDI FISIKA. DEPARTEMEN PENDIDIKAN FISIKA.
FAKULTAS PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM.
UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA.
(2)
ii
LEMBAR PENGESAHAN SKRIPSI
ARIA RESPATI 0800733
JUDUL SKRIPSI: PENGARUH KONSENTRASI CuO DAN ZnO TERHADAP KARAKTERISTIK TERMISTOR NTC BERBASIS CuxZnyMnzNit)Fe2O4
Disetujui Dan Disahkan Oleh Pembimbing:. Pembimbing I,
Dr. Dani Gustaman Syarif, M. Eng. NIP: 196105221984031002.
Pembimbing II,
Dr. Dadi Rusdiana, M.Si. NIP: 196810151994031002
Mengetahui:
Ketua Departemen Pendidikan Fisika
Dr. Dadi Rusdiana, M.Si. NIP: 196810151994031002
(3)
iii
PENGARUH KONSENTRASI CuO DAN ZnO TERHADAP KARAKTERISTIK TERMISTOR NTC BERBASIS (CuxZnyMnzNit)Fe2O4
oleh Aria Respati
Sebuah skripsi yang diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar sarjana sains pada fakultas pendidikan matematika dan ilmu pengetahuan alam
© Aria respati 2015
Universitas Pendidikan Indonesia Agustus 2015
Hak cipta dilindungi oleh undang-undang.
Skripsi ini tidak boleh diperbanyak seluruh atau sebagian,
(4)
iv
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi dengan judul “PENGARUH KONSENTRASI CuO DAN ZnO TERHADAP KARAKTERISTIK TERMISTOR NTC BERBASIS (CuxZnyMnzNit)Fe2O4” adalah benar-benar hasil dari pemikiran saya sendiri, tanpa ada penjiplakan atau pengutipan yang tidak sesuai dengan aturan atau etika penulisan ilmiah yang berlaku. Jika dikemudian hari ditemukan adanya pelanggaran terhadap etika atau aturan dalam penulisan ilmiah, saya siap untu mempertanggungjawabkan dan siap untuk menerima segala resiko.
Bandung, agustus 2015 Yang membuat pernyataan,
Aria Respati 0800733
(5)
iv
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian tentang pembuatan film tebal untuk termistor NTC berbasis CuxZnyMnzNit)Fe2O4. Termistor ini berbahan dasar CuO, ZnO,
MnO, NiO, dan Fe2O3 dengan variasi konstrasi CuO dan ZnO berturut-turut
dalam persen massa adalah (15 dan 5), (10 dan 10) dan (5 dan 15). Penelitian ini bertujuan mendapatkankomposisi yang optimal yang memiliki karakterisitik yang paling baik. Hasil karakterisasi listrik menunjukkan tahanan suhu ruang meningkat dari komposisi 1 ke komposisi 3 yaitu (3,84 M ), (11,78 M ) dan (25,94 M ). Harga konstanta B dari komposisi 1 ke 3 adalah (3046 K), (3962 K), dan (3397 K) semua memenuhi kebutuhan pasar. Pola difraksi menunjukkan bhwa semua komposisi berstruktur kubik spinel dan struktur membaik dari komposisi 1 ke 3, ditunjukkan dengan semakin sedikitnya puncak-puncak selain fasa spinel. Analisis SEM menunjukkan bahwa dari komposisi 1 ke 3 stuktur mikronya semakin membaik, ditunjukkan dari semakin sedikitnya butir-butir berukuran kecil dan semakin tumbuhnya butir-butir besar yang diduga kuat adalah fasa spinel. Komposisi yang paling optimal adalah komposisi 2.
(6)
v
Aria Respati, 2015
Pengaruh Konsentrasi CuO dan ZnO Terhadap Karakteristik Termistor NTC Berbasis (CuxZnyMnzNit)Fe2O4
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu| perpustakaan.upi.edu ABSTRACT
A study about fabrication of thick film for NTC thermistor based of
CuxZnyMnzNit)Fe2O4 has been done. This thermistor was made of CuO, ZnO,
MnO, NiO and with variation of CuO and ZnO concentration in percent of mass of (15 : 5), ( 10 : 10), and (5 :15). The study was to get optimal composistion with best characteristic. The electric characterization showed that room temprature resistivity increased from composition 1 to composition 3 namely (3,84 M ), (11,78 M ) dan (25,94 M ). The B values from composition 1 to 3 are 3046 K), (3962 K), and (3397 K. All of them met the market requiremtent. The patern of diffraction showed that all of compositions had cubic-spinel structure and the structure or the 3rd composition was better than 2nd and 1st composition, it was found them from decreasing of not-spinel pic phase from 1st to 3rd composition. SEM analyst showed that the microstructure was better from composition 1 to 3, it was know from decreasing of litle grain and increasing of big grain that the spinel phase. So thte optimal composition is composition 2. Keyword: Spinel phase, Thick film. NTC, Thermistor.
(7)
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN SKRIPSI... Error! Bookmark not defined.
ABSTRAK ... Error! Bookmark not defined.
KATA PENGANTAR... Error! Bookmark not defined.
Ucapan terimakasih ... Error! Bookmark not defined.
DAFTAR ISI ...i DAFTAR GAMBAR ... iii DAFTAR TABEL ... iv BAB I PENDAHULUAN ... Error! Bookmark not defined.
1.1 Latar Belakang... Error! Bookmark not defined.
1.2 Rumusan Masalah ... Error! Bookmark not defined.
1.3 Tujuan ... Error! Bookmark not defined.
1.4 BatasanMasalah ... Error! Bookmark not defined.
1.5 Metodologi Penelitian ... Error! Bookmark not defined.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA... Error! Bookmark not defined.
2.1 Termistor ... Error! Bookmark not defined.
2.2 Keramik ... Error! Bookmark not defined.
2.3 Sintering ... Error! Bookmark not defined.
2.4 Fasa spinel ... Error! Bookmark not defined.
2.5 Proses Termodinamika ... Error! Bookmark not defined.
BAB III METODE PENELITIAN ... Error! Bookmark not defined.
3.1 Pencampuran Dan Penggerusan ... Error! Bookmark not defined. 3.2 Pencampuran dengan larutan organik (Organic Vehicle.) ... Error! Bookmark not defined.
3.3 Pembuatan film tebal dengan metode screen printing . Error! Bookmark not defined.
3.4 Film tebal di bakarpada suhu 1100 ditahan selama 3 jam ... Error! Bookmark not defined.
(8)
Aria Respati, 2015
Pengaruh Konsentrasi CuO dan ZnO Terhadap Karakteristik Termistor NTC Berbasis (CuxZnyMnzNit)Fe2O4
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu| perpustakaan.upi.edu
3.6 Karakterisasi ... Error! Bookmark not defined.
3.7 Analisis dan pembahasan ... Error! Bookmark not defined.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... Error! Bookmark not defined.
4.1 Hasil Pemotretan Sampel Dan Perhitungan Faktor Koreksi ... Error! Bookmark not defined.
4.2 Uji Kelistrikan. ... Error! Bookmark not defined.
4.3 Stuktur kristal ... Error! Bookmark not defined.
4.4 Struktur Mikro ... Error! Bookmark not defined.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... Error! Bookmark not defined.
5.1 Kesimpulan ... Error! Bookmark not defined.
5.2 Saran ... Error! Bookmark not defined.
DAFTAR PUSTAKA ... Error! Bookmark not defined.
(9)
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Grafik hubungan resistivitas listrik (ρ) dan suhu (T) untuk
termistor NTC dan sensor lainnya (Wiendartun, dkk 2007)Error! Bookmark not de
Gambar 2.2 Proses perubahan struktur mikro saat terjadi sintering (Ramlan dan A.A. Bama 2011) ... Error! Bookmark not defined. Gambar 3.1 Bagan metode penelitian pembuatan termistor NTC dengan
metode Scree Printing...9
Gambar 3..2 Contoh tabel data pengamatan uji resistivitasError! Bookmark not defined.
Gambar 4.1 Potret penampilan luar sampel komposisi 1Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.2 Potret penampilan luar sampel komposisi 2Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.3 Potret penampilan luar sampel komposisi 3Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.4 Plot grafik hubungan resistivitas vs suhu untuk semua
komposisi... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.5 Grafik Ln(R/Ro) vs 1/T untuk sampel komposisi 1Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.6 Grafik Ln(R/Ro) vs 1/T untuk sampel komposisi 2Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.7 Grafik Ln(R/Ro) vs 1/T untuk sampel komposisi 3Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.8 Hasil XRD sampel komposisi 1 ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.9 Hasil XRD sampel komposisi 2 ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.10 Hasil XRD sampel komposisi 3 ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.11 Pola difraksi spinel murni , (Wiendartun, dkk 2009)Error! Bookmark not
Gambar 4.12 Hasil foto SEM sampel komposisi 1Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.13 Hasil foto SEM sampel komposisi 2.Error! Bookmark not defined.
(10)
Aria Respati, 2015
Pengaruh Konsentrasi CuO dan ZnO Terhadap Karakteristik Termistor NTC Berbasis (CuxZnyMnzNit)Fe2O4
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu| perpustakaan.upi.edu
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1. Komposisi bahan termistor NTC dengan variasi CuO dan ZnO ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.1. perhitungan faktor koreksi untuk setiap komposisi... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.2. Hasil pengamatan resistivitas vs suhu pada komposisi 1 ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.3 Hasil pengamatan resistivitas vs suhu pada komposisi 2 ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.4 Hasil pengamatan resistivitas vs suhu pada komposisi 3 ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.5 Daftar resistivitas beberapa bahan.... Error! Bookmark not defined.
(11)
(12)
1
Aria Respati, 2015
Pengaruh Konsentrasi CuO dan ZnO Terhadap Karakteristik Termistor NTC Berbasis (CuxZnyMnzNit)Fe2O4
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu| perpustakaan.upi.edu
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Termistor NTC (Negative TempratureCoeficience) adalah komponen elekronika yang biasa digunakan untuk barbagai aplikasi seperti pembatas suhu, pembatas aliran air, pembatas arus listrik, sensor panas, sensor tekanan (D.G. Syarif,dkk. 2007). Selain itu, temistor NTC telah digunakan dalam berbagai bidang seperti kedokteran (termasuk kedokteran nuklir), otomotif, instrumentasi, telekomunikasi, HVACR (Heating Ventilation Air Condisioning and Refrigerator)(D.G. Syarif,dkk. 2009). Termistor NTC pada umumnya berstruktur
spinel tetragonal, terbentuk dari logam-logam transisi dalam sistem periodik dan memiliki rumus umum AB2O4 dengan A adalah ion logam pada posisi tetrahedral
dan B adalah adalah ion logam pada posisi octaherdral (D.G. Syarif dan E. Sukirman, 2007,Wiendartun, 2007).
Sampai saat ini baik di dalam maupun diluar negeri telah banyak dilakukan penelitian tentang termistor NTC yang memiliki struktur spinel dan memiliki rumus umum . Penelitian tersebut antara lain bertujuan untuk memperbaiki struktur, nilai konstanta B, maupun suhu kerjanya. Berikut ini adalah beberapa contoh hasil penelitian tentang termistor NTC yang telah dilakukan yaitu:
1. Termistor memiliki struktur spinel tetragonal atau spinel cubic, nilai B = (2191-4397 K) dan bekerja pada suhu rendah (D.G. Syarif dan E.Sukirman, 2007).
2. Termistor (didopping ) memiliki struktur spinel cubic, nilai B = (2928–3363 K), dan bekerja pada suhu rendah (D.G. Syarif, dkk, 2010).
3. Termistor (didopping memiliki harga B = ( 6424-6589 K) dan bekerja pada suhu tinggi (Wiendartun, dkk 2013).
4. Termistor berstruktur spinel cubic, memiliki harga B = (1978,8-3208 K) dan bekerja pada suhu tinggi (R.N. Jadhav, dkk 2012).
(13)
2
5. Termistor berstruktur spinel cubic, memiliki harga B =( 2254-4809 K), dan bekerja pada suhu ruang (S.A. Kanade dan V. Puri 2007).
Selain itu masih banyak lagi penelitian tentang termistor NTC yang berstruktur
spinel yang tidak bisa disebutkan satu persatu.
Pada peneltian ini dilakukan pembuatan termistor NTC berbentuk CuxZnyMnzNit)Fe2O4 yang masih berstruktur dengan variasi Cu dan Zn,
bahan-bahan tersebut merupakan gabungan dari logam-logam transisi yang pada umumnya digunakan untuk pembuatan keramik termistor NTC. Pada hasil penelitian yang sudah ada, pengaruh konsentrasi Cu yaitu pada pembuatan termistor NTC , semakin turun konsenterasi Cu maka harga B justru meningkat dan termistor tersebut berstruktur spinel tetragonal atau spinel cubic
(D.G. Syarif dan E.Sukirman, 2007). Sedangkan pengaruh Zn pada termistor NTC yaitu pada pembuatan termistor NTC (
harga B akan meningkat seiring dengan penambahan Zn tetapi tidak begitu berpengaruh pada struktur kristal maupun ukuran butir dari keramik termistor NTC tersebut (K. Park dan J.K. Lee, 2009). Jadi pada pembuatan termistor NTC
( ) ini diharapkan mendapatkan komposisi yang optimal untuk mendapatkan harga B yang tinggi dan memiliki struktur spinel serta dapat bekerja di suhu ruang.
1.2 Rumusan Masalah
Dari yang telah dipaparkan pada bagian latar belakang di atas maka pada penulisan ini didapatkan rumusan masalah Berapa komposisi optimal yangmenghasilkan termistor NTC dengan karakteristik yang baikyaitu B
(14)
3
Aria Respati, 2015
Pengaruh Konsentrasi CuO dan ZnO Terhadap Karakteristik Termistor NTC Berbasis (CuxZnyMnzNit)Fe2O4
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu| perpustakaan.upi.edu
1.3 Tujuan
Mengetahui komposisi optimal yang menghasilkan termistor NTC dengan karakteristik yang baik B , berstruktrur spinel dan memenuhi kebutuhan pasar.
1.4 BatasanMasalah
1.4.1 Termistor NTC yang dibuat berstruktur ( ) dengan x dan y bervariasi, berdasarkan variasi (CuO dan ZnO) yaitu (15 dan 5), (10 dan 10) dan (5 dan 15) dalam persen berat.
1.4.2. Sifat mikro dan struktur kristal dikarakterisasi dengan menggunakan XRD dan melihat morfologi kristal dengan menggunakan SEM.
1.4.2. Sifatlistrik yang diuji adalah impedansnya pada suhu yang bervariasi yaitu dari suhu 30- 100 derajat Celcius.
1.5 Metodologi Penelitian
Berikut ini adalah langkah-langkah yang dilakukan dalam penelitian ini. 1.5.1. Penimbangan bahan-bahan dan penggerusan.
1.5.2. Pencampuran dengan larutan organik.
1.5.3. Pembuatan film tebal dengan metode screen printing.
1.5.4. Film tebal di bakar pada suhu 1100 ditahan selama 3 jam
1.5.5. pembuatan kontak perak dengan metode screen printing dan dipanaskan pada suhu 600 .
1.5.6. Karakterisasi.
1.5.6.1.Pengambilan gambar visual gambar 1.5.6.2.Uji kelistrikan
1.5.6.3.Analisis XRD 1.5.6.4.Analisis SEM
(15)
10
BAB III
METODE PENELITIAN
Pada bab ini akan diterangkatn gambaran secara umum tentang langkah- langkah penelitian yang telah dilakukan dari mulai preparasi, pembuatan sampai pada tahap analisis dan pembahasan. Pembuatan termistor NTC ini diperlihatkan oleh bagan metode penelitian pada gambar 3.1di bawah ini:
Gambar 3.1.a : Bagan pembuatan film tebal dengan teknik screen printing.
Pencampuran
O.V
Campuran bahan-bahan
Pencampuran dan pengadukan selama 30 menit
Pasta
Screen printing substrat alumina
Film tebal
(16)
11
11 Aria Respati, 2015
Pengaruh Konsentrasi CuO dan ZnO Terhadap Karakteristik Termistor NTC Berbasis (CuxZnyMnzNit)Fe2O4
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu| perpustakaan.upi.edu
Gambar 3.1.b : Pembuatan kontak perak dengan teknikscreen printing. Film tebal
pembakaran pada
1100 ditahan
selama 3 jam
Film tebal hasil
bakar Pasta perak
Pembuatan kontak perak dengan teknik screen printing
Film dengan kontak perak
Pembakaran pada suhu 600
selama 30 menit.
Termistor NTC dengan kontak perak.
(17)
12
Gambar 31.c : Karakterisasi dan analisis.
Gambar 3.1 : Bagan metode penelitian pembuatan termistor NTC dengan metode
Screen Printing.
1.1 Pencampuran dan Penggerusan
Dalam proses pembuatan termistorNTC ini pertama-tama yang dilakukan adalah mencampur seluruh bahan-bahan yaitu NiO, CuO, ZnO, MnO dan
sesuai dengan konsentrasi yang telah ditentukan. Karena dalam penelitaan ini yang dilihat adalah pengaruh konsentrasi Zn dan Cu, maka dibuatlah beberapa komposisi dari bahan-bahan tersebut yaitu 3 komposisi dengan ZnO dan CuO divariasikan sedangkan bahan yang lainnya dibuat konstan. Komposisinya diperlihatkan oleh tabel 3.1 di bawah ini.
Karakterisasi
Uji
kelistrikan
Analisis XRD SEM Pemotretan
sampel
Anaslisis dan pembahasan
(18)
13
13 Aria Respati, 2015
Pengaruh Konsentrasi CuO dan ZnO Terhadap Karakteristik Termistor NTC Berbasis (CuxZnyMnzNit)Fe2O4
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu| perpustakaan.upi.edu
Tabel 1.1: Komposisi bahan termistor NTC dengan variasiCuO dan ZnO Komposisi
ke-
Konsentrasi bahan-bahan (% berat)
CuO ZnO NiO MnO
1 15 5 30 20 30
2 10 10 30 20 30
3 5 15 30 20 30
1.2 Pencampuran dengan larutan organik (Organic Vehicle.)
Setelah semua bahan dicampur, maka campuran bahan-bahan tersebut ditambahkan dengan larutan organik. Larutan organik ini berfungsi sebagai pengikat dan merupakan syarat yang penting untuk membuat pasta. dalam penelitian ini berat dari larutan organik tersebut adalah sama dengan berat campuran seluruh bahan. Setalah dicampur dengan bahan organik lalu masing-masing diaduk selama 30 menit.
1.3 Pembuatan film tebal dengan metode screen printing
Setelah pasta terbentuk langkah selanjutnya adalah membuat film tebal dari pasta tersebut di atas substrat keramik alumina. Film tebal dibuat dengan teknik screen printing dengan menggunakan screen yang berpori dan pasta diusapkan dengan menggunakan rakel.
1.4 Film tebal di bakarpada suhu 1100 ditahan selama 3 jam
Semua film tebal untuk setiap variasi komposisi dibakar pada suhu 1100 dan ditahan selama 3 jam secara bersamaan supaya tidak terjadi perbedaan perlakuan pada variabel suhu karena dalam penelitian ini hanya dilihat dari pengaruh komposisinya saja.
1.5 Pembuatan kontak perak
Pembuatan kontak pada termistor ini menggunakan pasta perak impor dengan metode screen printing. Setelah terbentuk lapisan pasta perak pada film tebal maka setalah itu dibakar lagi pada suhu 600 selama 30 menit supayamengeringkan pasta tersebut.
(19)
14
1.6 Karakterisasi
Setelah terbentuk film tebal keramik termistor NTC maka dilakukan beberapa karakterisasi untuk mengetahui keadaan fisis dari termistor tersebut sehingga termistor tersebut bisa dianalisis. Macam-macam karakterisasi tersebut adalah sebagai berikut:
1.6.1 Pemotretan Sampel
Pemotretan sampel dilakukan untuk mengetahui penampilan visual sampel secara kasat mata.
1.6.2 Uji Kelistrikan
Uji kelistrikan disini adalah mengukur impedansi termistor didalam sebuah tungku dengan dua kondisi yaitu pada saat suhu naik (30
dan pada suhu turun (100 -30 ) . setiap kenaikan/penurunan sebesar 5 diamati besar resistivitasnya. Hal ini dilakukan untuk melihat pengaruh suhu terhadap resistivitas dari termistor yang dibuat tersebut. contoh tabel pengamatannya diperlihatkan pada gambar 3.2 di bawah ini.
Suhu ( )
Resitivitas pada saat suhu naik (ohm)
Resistivitas pada saat suhu
turun (ohm)
Resistivitas rata-rata (ohm) 30 35 40 ... 100
Gambar 3.2 Contoh tabel data pengamatan uji resistivitas
1.6.3 Analisis XRD
Analisis XRD dilakukan untuk melihat strukturkristal film tebal yang dibuat. Struktur yang diharapkan adalah struktur spinel tetragonal atau spinel
(20)
15
15 Aria Respati, 2015
Pengaruh Konsentrasi CuO dan ZnO Terhadap Karakteristik Termistor NTC Berbasis (CuxZnyMnzNit)Fe2O4
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu| perpustakaan.upi.edu
cubic karena pada umumnya termistor NTC berstruktur tersebut dan terbentuk dari logam transisi (D.G. Syarif dan E. Sukirman, 2007) (Wiendartun, 2007).
1.6.4 Analisis SEM
Untuk melihat morfologi permukaan dan struktur mikro sampel digunakan SEM. Dari foto SEM ini dapat dilihat profil pemukaannya secara mikro serta ukuran butir-butir yang terbentuk.
1.7 Analisis dan pembahasan
Langkah terakhir dalam penelitian ini adalah analisis dan pembahasan. Langkah ini berisi tentang hasil dari karakterisasi dan pengukuran serta pembahasan terhadap hasil karakterisasi tersebut. Pembahasan berisi tentang penjelasan-penjelasan pada tiap hasil karakterisasi serta keterkaitan antara masing-masing karakterisasi sehingga nantinya akan didapat sebuah kesimpulan dan menjawab rumusan masalah pada penelitian ini. Penelitian ini dikatakan berhasil ketika mendapatkan komposisi yang optimal dan memikiki karakteristik yang baik yaitu berstruktur spinel dan memiliki harga B 2000 K sehingga sesuai dengan kebutuhan pasar (D. G. Syarif dan E. Sukirman 2007).
(21)
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
1.1 Kesimpulan
Penambahan konsentrasi ZnO dan pengurangan konsentrasi CuO meningkatkan nilai konstanta termistor (B) dari 3046 K (komposisi 1) ke 3962 K (komposisi 2), dan menurun kembali menjadi 3397 K (komposisi 3) karena terjadi perubahan struktur mikro. Sehingga termistor yang dibuat memenuhi kebutuhan pasar karena memiliki harga B 2000 K. selain itu semua termistor ini mempunyai struktur kubik spinel. Komposisi optimal berdasarkan harga B adalah komposisi 2.
1.2 Saran
Pada penelitian ini harga tahanan suhu ruang sangat besar yaitu berorde
MΩ (mega ohm) sehingga penggunaannya sangat sempit hanya pada aplikasi
yang membutuhkan tahanan yang besar. Untuk penelitian selanjutnya supaya dapat diaplikasikan pada bidang yang lebih luas maka perlu dilakukan cara supaya memperkecil harga tahanan memperbanyak konsentrasi CuO dan memperkecil konsentrasi ZnO selama hasil konstanta termisornya (B) lebih dari sama dengan 2000 K.
(22)
32
Aria Respati, 2015
Pengaruh Konsentrasi CuO dan ZnO Terhadap Karakteristik Termistor NTC Berbasis (CuxZnyMnzNit)Fe2O4
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu| perpustakaan.upi.edu
DAFTAR PUSTAKA
D.G Syarif dan E. Sukirman, (2007). “Characterization Of ( With Three Different Composition Sintered At 1100 For NTC Thermistor”. Indonesian Journal of Material Science. Vol 8, Hal
272-276.
D.G Syarif, dkk, (2007). “Pembuatan Keramik dari Bahan Manganit dan Karakterisasi Listriknya Sebelum dan Sesudah Iradiasi Gamma”.
Prosiding Seminar Nasional Dan Teknologi Nuklir.
K. Park dan J.K Lee, (2009). “The Effect of Zn on the Microstucture and Electrical Properties of ( NTC
thermistor”. Journal of Alloys And Compounds, Vol 467, Hal 310-316.
M. Sutarno, (2007). “Analisis Kehadiran Fasa Spinel Pada Sistem Komposit Keramik ”. Jurnal Exacta, Vol 2, No 2, Hal 90-94.
P. Boch dan J.C. Nepce, (2001). “Ceramic Material: process, properties, and applications”. Perancis. ISTE ltd.
R.N. Jadhav, S.N. mathad, dan Vijaya Puri, (2012). “Studies on the properties of Ni0,6Cu0.4Mn2O4 NTC ceramic due to Fe doping”. Ceramic
International Vol 38, Hal 5181-5188.
Ramlan danA.A. Bama, (2011). “Pengaruh Suhu dan Waktu Sintering terhadap Sifat Bahan Porselen untuk Bahan Elektrolit Padat (Komponen Elektronik)". Jurnal Penelitian Sains, Vol. 14.
(23)
33
S.A. Kanade dan Vijaya Puri, (2007). “Elerctrical Properties of Thick-film NTC Thermistor Composed Of .” Materials Research Bulletin Vol 43, Hal 819-824.
T. Dede, D.G Syarif dan S. Karim, (2007). “Karakterisasi Keramik Termistor
NTC Dari Pasir Yarosit Yang Bersetruktur Hematit Dengan
Penambahan Oksida Mangan”. Prosiding Seminar Nasional Sains
Dan Teknologi Nuklir PTNBR-BATAN.
Wiendartun, D.G. Syarif dan P. Fian (2010). “Syntesis and Characterization of
for Negative Temprature Coefficient (NTC) Thermistors.
Prosiding PPI-PDIPTN.
Wiendartun, D.G. Syarif, dan D. Rusdiana, (2009). “Karakterisasi Keramik Film Tebal untuk Termistor NTC yang dibuat dengan menggunakan dari mineral yarosit”. Jurnal FPMIPA UPI.
Wiendartun, dkk. (2007). “Pengaruh Penambahan terhadap Karakteristik Keramik Untuk Termistor NTC”. Jurnal FPMIPA UPI.
Wiendartun, Waslaludin, dan D.G. Syarif, (2013). “Effect of Addition on Characteristics of Ceramic for NTC Thermistor Utilizing
Commercial and Local Iron Oxide”. Journal of The Australian Ceramic Society, Vol 49, Hal 141-147.
(1)
13
Tabel 1.1: Komposisi bahan termistor NTC dengan variasiCuO dan ZnO Komposisi
ke-
Konsentrasi bahan-bahan (% berat)
CuO ZnO NiO MnO
1 15 5 30 20 30
2 10 10 30 20 30
3 5 15 30 20 30
1.2 Pencampuran dengan larutan organik (Organic Vehicle.)
Setelah semua bahan dicampur, maka campuran bahan-bahan tersebut ditambahkan dengan larutan organik. Larutan organik ini berfungsi sebagai pengikat dan merupakan syarat yang penting untuk membuat pasta. dalam penelitian ini berat dari larutan organik tersebut adalah sama dengan berat campuran seluruh bahan. Setalah dicampur dengan bahan organik lalu masing-masing diaduk selama 30 menit.
1.3 Pembuatan film tebal dengan metode screen printing
Setelah pasta terbentuk langkah selanjutnya adalah membuat film tebal dari pasta tersebut di atas substrat keramik alumina. Film tebal dibuat dengan teknik screen printing dengan menggunakan screen yang berpori dan pasta diusapkan dengan menggunakan rakel.
1.4 Film tebal di bakarpada suhu 1100 ditahan selama 3 jam
Semua film tebal untuk setiap variasi komposisi dibakar pada suhu 1100 dan ditahan selama 3 jam secara bersamaan supaya tidak terjadi perbedaan perlakuan pada variabel suhu karena dalam penelitian ini hanya dilihat dari pengaruh komposisinya saja.
1.5 Pembuatan kontak perak
Pembuatan kontak pada termistor ini menggunakan pasta perak impor dengan metode screen printing. Setelah terbentuk lapisan pasta perak pada film tebal maka setalah itu dibakar lagi pada suhu 600 selama 30 menit supayamengeringkan pasta tersebut.
(2)
1.6 Karakterisasi
Setelah terbentuk film tebal keramik termistor NTC maka dilakukan beberapa karakterisasi untuk mengetahui keadaan fisis dari termistor tersebut sehingga termistor tersebut bisa dianalisis. Macam-macam karakterisasi tersebut adalah sebagai berikut:
1.6.1 Pemotretan Sampel
Pemotretan sampel dilakukan untuk mengetahui penampilan visual sampel secara kasat mata.
1.6.2 Uji Kelistrikan
Uji kelistrikan disini adalah mengukur impedansi termistor didalam sebuah tungku dengan dua kondisi yaitu pada saat suhu naik (30
dan pada suhu turun (100 -30 ) . setiap kenaikan/penurunan sebesar 5 diamati besar resistivitasnya. Hal ini dilakukan untuk melihat pengaruh suhu terhadap resistivitas dari termistor yang dibuat tersebut. contoh tabel pengamatannya diperlihatkan pada gambar 3.2 di bawah ini.
Suhu ( )
Resitivitas pada saat suhu naik (ohm)
Resistivitas pada saat suhu
turun (ohm)
Resistivitas rata-rata (ohm)
30 35 40 ... 100
Gambar 3.2 Contoh tabel data pengamatan uji resistivitas
1.6.3 Analisis XRD
(3)
15
cubic karena pada umumnya termistor NTC berstruktur tersebut dan terbentuk dari logam transisi (D.G. Syarif dan E. Sukirman, 2007) (Wiendartun, 2007).
1.6.4 Analisis SEM
Untuk melihat morfologi permukaan dan struktur mikro sampel digunakan SEM. Dari foto SEM ini dapat dilihat profil pemukaannya secara mikro serta ukuran butir-butir yang terbentuk.
1.7 Analisis dan pembahasan
Langkah terakhir dalam penelitian ini adalah analisis dan pembahasan. Langkah ini berisi tentang hasil dari karakterisasi dan pengukuran serta pembahasan terhadap hasil karakterisasi tersebut. Pembahasan berisi tentang penjelasan-penjelasan pada tiap hasil karakterisasi serta keterkaitan antara masing-masing karakterisasi sehingga nantinya akan didapat sebuah kesimpulan dan menjawab rumusan masalah pada penelitian ini. Penelitian ini dikatakan berhasil ketika mendapatkan komposisi yang optimal dan memikiki karakteristik yang baik yaitu berstruktur spinel dan memiliki harga B 2000 K sehingga sesuai dengan kebutuhan pasar (D. G. Syarif dan E. Sukirman 2007).
(4)
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
1.1 Kesimpulan
Penambahan konsentrasi ZnO dan pengurangan konsentrasi CuO meningkatkan nilai konstanta termistor (B) dari 3046 K (komposisi 1) ke 3962 K (komposisi 2), dan menurun kembali menjadi 3397 K (komposisi 3) karena terjadi perubahan struktur mikro. Sehingga termistor yang dibuat memenuhi kebutuhan pasar karena memiliki harga B 2000 K. selain itu semua termistor ini mempunyai struktur kubik spinel. Komposisi optimal berdasarkan harga B adalah komposisi 2.
1.2 Saran
Pada penelitian ini harga tahanan suhu ruang sangat besar yaitu berorde MΩ (mega ohm) sehingga penggunaannya sangat sempit hanya pada aplikasi yang membutuhkan tahanan yang besar. Untuk penelitian selanjutnya supaya dapat diaplikasikan pada bidang yang lebih luas maka perlu dilakukan cara supaya memperkecil harga tahanan memperbanyak konsentrasi CuO dan memperkecil konsentrasi ZnO selama hasil konstanta termisornya (B) lebih dari sama dengan 2000 K.
(5)
32
DAFTAR PUSTAKA
D.G Syarif dan E. Sukirman, (2007). “Characterization Of ( With Three Different Composition Sintered At 1100 For NTC Thermistor”. Indonesian Journal of Material Science. Vol 8, Hal
272-276.
D.G Syarif, dkk, (2007). “Pembuatan Keramik dari Bahan Manganit dan Karakterisasi Listriknya Sebelum dan Sesudah Iradiasi Gamma”. Prosiding Seminar Nasional Dan Teknologi Nuklir.
K. Park dan J.K Lee, (2009). “The Effect of Zn on the Microstucture and Electrical Properties of ( NTC
thermistor”. Journal of Alloys And Compounds, Vol 467, Hal 310-316.
M. Sutarno, (2007). “Analisis Kehadiran Fasa Spinel Pada Sistem Komposit Keramik ”. Jurnal Exacta, Vol 2, No 2, Hal 90-94.
P. Boch dan J.C. Nepce, (2001). “Ceramic Material: process, properties, and applications”. Perancis. ISTE ltd.
R.N. Jadhav, S.N. mathad, dan Vijaya Puri, (2012). “Studies on the properties of Ni0,6Cu0.4Mn2O4 NTC ceramic due to Fe doping”. Ceramic International Vol 38, Hal 5181-5188.
Ramlan danA.A. Bama, (2011). “Pengaruh Suhu dan Waktu Sintering terhadap Sifat Bahan Porselen untuk Bahan Elektrolit Padat (Komponen Elektronik)". Jurnal Penelitian Sains, Vol. 14.
(6)
S.A. Kanade dan Vijaya Puri, (2007). “Elerctrical Properties of Thick-film NTC Thermistor Composed Of .” Materials Research Bulletin Vol 43, Hal 819-824.
T. Dede, D.G Syarif dan S. Karim, (2007). “Karakterisasi Keramik Termistor
NTC Dari Pasir Yarosit Yang Bersetruktur Hematit Dengan
Penambahan Oksida Mangan”. Prosiding Seminar Nasional Sains Dan Teknologi Nuklir PTNBR-BATAN.
Wiendartun, D.G. Syarif dan P. Fian (2010). “Syntesis and Characterization of for Negative Temprature Coefficient (NTC) Thermistors. Prosiding PPI-PDIPTN.
Wiendartun, D.G. Syarif, dan D. Rusdiana, (2009). “Karakterisasi Keramik Film Tebal untuk Termistor NTC yang dibuat dengan menggunakan dari mineral yarosit”. Jurnal FPMIPA UPI.
Wiendartun, dkk. (2007). “Pengaruh Penambahan terhadap Karakteristik Keramik Untuk Termistor NTC”. Jurnal FPMIPA UPI. Wiendartun, Waslaludin, dan D.G. Syarif, (2013). “Effect of Addition on
Characteristics of Ceramic for NTC Thermistor Utilizing
Commercial and Local Iron Oxide”. Journal of The Australian Ceramic Society, Vol 49, Hal 141-147.