KARAKTERISASI KERAMIK FILM TEBAL CuFe

BBK , 27 MEI 2009 BBK , 27 MEI 2009

KARAKTERISASI KERAMIK FILM TEBAL CuFe

KARAKTERISASI KERAMIK FILM TEBAL CuFe₂₂OO₄₄ UNTUK TERMISTOR NTC

UNTUK TERMISTOR NTC

YANG DIBUAT DENGAN MENGGUNAKAN YANG DIBUAT DENGAN MENGGUNAKAN

Fe

Fe₂₂OO₃₃ DARI MINERAL YAROSITDARI MINERAL YAROSIT

Wiendartun

Wiendartun ¹¹)), Dani Gustaman Syarif , Dani Gustaman Syarif ²²), ), Dadi RusdianaDadi Rusdiana¹¹

11)) JurusanJurusan FisikaFisika, UPI, Bandung, UPI, Bandung

22 )PTNBR)PTNBR-- BATAN, Bandung.BATAN, Bandung.

PENDAHULUAN PENDAHULUAN

R vs T- THERMISTOR

THERMISTOR Thermally Sensitive Resistor.

KARAKTERISTIK NTC CONTOH PRODUK APLIKASI

Termistor Pembatas Arus

Termistor Khusus

Inkubator

Komputer

PENDAHULUAN

PENDAHULUAN

^{((LanjutanLanjutan))}

Komponen

Komponen pentingpenting dalamdalam elektronikaelektronika ..

-- SektorSektor :: kedokterankedokteran,, ruangruang angkasaangkasa,, instrumentasiinstrumentasi,, telekomunikasi

telekomunikasi,, otomatifotomatif dandan HVACRHVACR (Heating,(Heating, Ventilation,

Ventilation, AirAir conditioningconditioning andand Refrigeration)Refrigeration)..

-- AplikasiAplikasi :: PengukurPengukur suhusuhu,, komputerkomputer,, pembataspembatas arusarus listrik

listrik,, sensorsensor aliranaliran airair dandan sensorsensor tekanantekanan..

Memberikan

Memberikan nilainilai tambahtambah kepadakepada mineralmineral yangyang melimpahmelimpah didi Indonesia

Indonesia sepertiseperti mineralmineral yarosityarosit ((FeFe₂₂OO₃₃))  keramikkeramik filmfilm tebal

tebal berbasisberbasis CuFeCuFe₂₂OO₄₄ untukuntuk termistortermistor NTCNTC..

Keuntungan

Keuntungan termistortermistor filmfilm tebaltebal ::PembakaranPembakaran dilakukandilakukan pada

pada suhusuhu rendahrendah..,, perluperlu sedikitsedikit bahanbahan dandan memungkinkanmemungkinkan miniaturisasi

miniaturisasi dandan hibridisasihibridisasi..

MINERAL YAROSIT MINERAL YAROSIT

BBK

BBK-- 27 Mei 200927 Mei 2009

EXPERIMEN : EXPERIMEN :

Penggerusan Pengayakan

Pencampuran Serbuk yarosit asli (Fe₂O₃ ) + CuO

Frit Gelas Organic vehicle

Pasta SEM

Analisis Kimia, XRD

Pencampuran

Karakterisasi:

1. Sifat Listrik 2. XRD

3. Struktur Mikro (SEM)

Pasta

Screen Printing

Pembakaran ( 900-1100C)

Keramik Film Tebal Metalisasi

(Electroding)

Pembuatan film tebal keramik CuFe₂O₄ dari mineral yarosit (ore)

SCREEN PRINTING SCREEN PRINTING

Squeeze

“Screen”

“screen” stress

“snap-off”

distance

Substrate

Coated Film

Paste

KARAKTERISTIK LISTRIK KARAKTERISTIK LISTRIK

R = R

R = R₀₀. Exp.(B/T). Exp.(B/T) Ln

Ln R = B/T + R = B/T + LnLn RoRo Ea = B.

Ea = B. kk_BB



 = = -- B/TB/T²²

R

R = = ThermistorThermistor resistanceresistance R

R_oo = Resistance = Resistance padapada suhusuhu ruangruang BB = = KonstantaKonstanta TermistorTermistor

TT = = TemperaturTemperatur termistortermistor dalamdalam KelvinKelvin Ea =

Ea = EnergiEnergi AktivasiAktivasi

kk_BB = = KonstantaKonstanta BoltzmannBoltzmann



 = = SensitivitasSensitivitas termistortermistor

Tabel

Komposisi kimia dari Yarosite asli.

No Komponen Konsentrasi ( % Berat )

1 Fe₂O₃ 55,9

2 SiO₂ 24,4

3 LOI 5,31

4 TiO₂ 3,59

5 Na₂O 3,22

6 Al₂O₃ 2,50

7 MgO 2,48

8 K₂O 2,31

9 MnO 0,049

LO I = Lost of Ignition.

HASIL HASIL Film

Film Tebal Tebal

Penampilan

Penampilan VisualVisual

BBK 27 Mei 2009 BBK 27 Mei 2009 Alumina

Alumina SubstratSubstrat Thick film before fired Thick film fired at 1100 C/1 hrThick film before fired Thick film fired at 1100 C/1 hr

A typical thick film

A typical thick film thermistor thermistor

Sensor Layer

Silver Electrodes

HASIL

HASIL (XRD) (XRD)

Fired at 1100 ^oC

Fired at 1000 ^oC

XRD profile of CuFe₂O₄ based-thick film

Fired at 900 ^oC

HASIL (

HASIL (Struktur Struktur Mikro Mikro))

Fired at 900 ^oC Fired at 1000 ^oC

Microstructure of the CuFe₂O₄ thick film

Fired at 900 ^oC Fired at 1000 ^oC

Fired at 1100 ^oC

HASIL HASIL

((Karakteristik Karakteristik Listrik Listrik))

y = 3161,9x - 7,4115

y = 3322,2x - 9,0701

2 4

Ln Resistansi (MOhm)

900^oC

Ln resistivity () vs 1/T of CuFe₂O₄ thick film ceramics.

y = 3507,6x - 10,467

-2 0

0,0025 0,0030 0,0035

1/T(1/K)

Ln Resistansi (MOhm)

900 C D 1000^oC

1100^oC

HASIL HASIL

((Karakteristik Karakteristik Listrik Listrik))

Table

Table of of electricalelectrical characteristicscharacteristics of CuFeof CuFe₂₂OO₄₄ thickthick film film ceramicsceramics.

No Suhu

pembakara

B (^oK)

 (%/^oK)

R_RT (M.Ohm

Ea (eV)

Market requirement for : B is ≥2000^oK

 is ≥ 2.2 %/^oK[7]

 _RT= 10 ohm.cm -1 Mohm.cm [4].

n (^oC) )

1.

2.

3.

900 1000 1100

3162 3508 3322

3,5 3,9 3,7

22,8 3,4 7,4

0,27 0,30 0,29

KESIMPULAN KESIMPULAN

Pembuatan

Pembuatan keramikkeramik film film tebaltebal CuFeCuFe₂₂OO_{4 4} untukuntuk termistortermistor NTC

NTC dengandengan menggunakanmenggunakan FeFe₂₂OO₃₃ daridari mineral mineral yarosityarosit asli

asli (ore), (ore), telahtelah dapatdapat dibuatdibuat dengandengan baikbaik padapada substrat

substrat alumina alumina padapada 900900^ooC, 1000C, 1000^ooC and 1100C and 1100^ooC. C.

Semua

Semua keramikkeramik film film tebaltebal yang yang dibuatdibuat mempunyaimempunyai Semua

Semua keramikkeramik film film tebaltebal yang yang dibuatdibuat mempunyaimempunyai struktur

struktur spinelspinel tetragonal.tetragonal.

Film

Film tebaltebal yang yang dipanaskandipanaskan padapada suhusuhu 10001000^ooC C mempunyai

mempunyai karakteristikkarakteristik optimal, optimal, dengandengan konstantakonstanta termistor

termistor (B) = (B) = 3508 3508 K K dandan resistivitasresistivitas listriklistrik suhusuhu ruangruang (R

(R_RTRT) = 3.4 ) = 3.4 MOhmMOhm. . NilaiNilai iniini memenuhimemenuhi kebutuhankebutuhan pasar

pasar sertaserta dapatdapat diaplikasikandiaplikasikan sebagaisebagai termistortermistor NTC NTC . .

TERIMAKASIH TERIMAKASIH

ACKNOWLEGMENT ACKNOWLEGMENT The

The authorsauthors wishwish toto acknowledgeacknowledge theirtheir deepdeep gratitudegratitude to

to DIKTI,DIKTI, DepartmentDepartment ofof NationalNational EducationEducation ofof Indonesian

Indonesian GovernmentGovernment forfor financialfinancial supportsupport underunder HIBAH

HIBAH BERSAINGBERSAING programprogram withwith contractcontract HIBAH

HIBAH BERSAINGBERSAING programprogram withwith contractcontract No

No..014014/SP/SP22H/PP/DPH/PP/DP22M/III/M/III/20082008

LAMPIRAN LAMPIRAN APLIKASI

APLIKASI THERMISTORTHERMISTOR--11

Inkubator Bayi

APLIKASI THERMISTOR APLIKASI THERMISTOR--22

Komputer

APLIKASI THERMISTOR APLIKASI THERMISTOR--33

Pengukur suhu

APLIKASI

APLIKASI THERMISTORTHERMISTOR--44

Sensor Aliran Air

APLIKASI THERMISTOR

APLIKASI THERMISTOR-- 55

Lampu neon

Pembatas Arus Listrik AC

Thermistor

BENTUK

BENTUK THERMISTORTHERMISTOR--11

Thermistor Pembatas Arus

BENTUK

BENTUK THERMISTORTHERMISTOR--22

Thermistor Gelas

BENTUK

BENTUK THERMISTORTHERMISTOR--33

Thermistor Khusus

BENTUK

BENTUK THERMISTORTHERMISTOR--44

Thermistor Lead Epoxy