Laporan Praktikum Thermistor NTC dan PTC ~ Sensor dan Pengkondisian Sinyal

I.PENDAHULUAN

A.Latar Belakang

Termistor atau tahanan thermal adalah alat semikonduktor yang berkelakuan sebagai tahanan dengan koefisien tahanan temperatur yang tinggi, yang biasanya negatif. Umumnya tahanan termistor pada temperatur ruang dapat berkurang 6%  untuk setiap kenaikan temperatur sebesar 1^oC. Kepekaan yang tinggi terhadap perubahan temperatur ini membuat termistor sangat sesuai untuk pengukuran, pengontrolan dan kompensasi temperatur secara presisi.

Termistor terbuat dari campuran oksida-oksida logam yang diendapkan seperti: mangan (Mn), nikel (Ni), cobalt (Co), tembaga (Cu), besi (Fe) dan uranium (U). Rangkuman tahanannya adalah dari 0,5 W sampai 75 W dan tersedia dalam berbagai bentuk dan ukuran. Ukuran paling kecil berbentuk mani-manik (beads) dengan diameter 0,15 mm sampai 1,25 mm, bentuk piringan (disk) atau cincin (washer) dengan ukuran 2,5 mm sampai 25 mm.

Termistor dapat diklasifikasikan ke dalam dua jenis, tergantung pada tanda k.. Jika k adalah positif, perlawanan meningkat dengan meningkatnya suhu, dan perangkat ini disebut koefisien temperatur positif (PTC) thermistor, atau posistor. Jika k adalah negatif, hambatan berkurang dengan meningkatnya temperatur, dan perangkat ini disebut koefisien suhu negatif (NTC) thermistor.

Termistor NTC pertama ditemukan pada tahun 1833 oleh Michael Faraday, yang melaporkan tentang perilaku semikonduktor perak sulfida. Faraday melihat bahwa perlawanan dari perak sulfida penurunan suhu secara dramatis meningkat Karena termistor awal sulit untuk memproduksi dan aplikasi untuk teknologi masih terbatas, produksi komersial termistor tidak dimulai sampai 1930-an.

B.Tujuan Percobaan

Setelah mempelajari bab ini mahasiswa diharapkan mampu menganalisa beda thermitor jenis NTC dan thermistor jenis PTC.

                                                                  II.TINJAUAN PUSTAKA

Termistor 

 

Termistor NTC, jenis manik-manik, kabel terisolasi

Sebuah termistor adalah jenis resistor yang resistansi bervariasi dengan suhu. Kata adalah portmanteau dari panas dan resistor. Termistor secara luas digunakan sebagai arus masuk saat limiters, suhu sensor, self-ulang kelebihan arus pelindung, dan mengatur diri sendiri elemen pemanas.

Termistor berbeda dari detektor suhu resistansi (RTD) di dalam bahan yang digunakan dalam sebuah termistor umumnya keramik atau polimer, sedangkan RTDs menggunakan logam murni. Tanggapan suhu juga berbeda; RTDs berguna atas rentang temperatur yang lebih besar, sementara termistor biasanya mencapai ketepatan yang lebih tinggi dalam kisaran suhu terbatas [biasanya-90C ke 130C].

Namun jenis lain dari termistor adalah Silistor, seorang sensitif termal silikon resistor. Silistors sama-sama dibangun dan beroperasi pada prinsip yang sama seperti termistor lain, tetapi menggunakan silikon sebagai bahan komponen semiconductive.

Termistor dapat diklasifikasikan ke dalam dua jenis, tergantung pada tanda k.. Jika k adalah positif, perlawanan meningkat dengan meningkatnya suhu, dan perangkat ini disebut koefisien temperatur positif (PTC) thermistor, atau posistor. Jika k adalah negatif, hambatan berkurang dengan meningkatnya temperatur, dan perangkat ini disebut koefisien suhu negatif (NTC) thermistor. Resistor termistor yang tidak dirancang untuk memiliki k sedekat mungkin nol, sehingga perlawanan mereka tetap hampir konstan selama rentang temperatur yang luas.

Banyak termistor NTC dibuat dari disk menekan atau cast chip dari semikonduktor seperti disinter logam oksida. . Mereka bekerja karena peningkatan temperatur semikonduktor meningkatkan jumlah elektron dapat bergerak dan membawa muatan - ini mendorong mereka ke dalam pita konduksi. Semakin pembawa muatan yang tersedia, semakin banyak arus dapat melakukan suatu material. Hal ini dijelaskan dalam rumus: 

I = arus listrik (ampere)
n = kerapatan pembawa muatan (count / m³)
A = luas penampang bahan (m²)
v = kecepatan dari pembawa muatan (m / s)
e = muatan elektron ( e = 1.602 x 10'-19coulomb)

Saat ini diukur menggunakan pengukur amper. Atas perubahan besar dalam suhu, kalibrasi yang diperlukan. Atas perubahan kecil pada suhu, jika hak semikonduktor digunakan, resistansi bahan berbanding lurus dengan temperatur. Ada banyak berbeda termistor semikonduktor dengan kisaran dari sekitar 0,01 Kelvin sampai 2.000 kelvin (-273,14 ° C sampai 1.700 ° C).

Dalam operasinya termistor memanfaatkan perubahan resistivitas terhadap temperatur, dan umumnya nilai tahanannya turun terhadap temperatur secara eksponensial untuk jenis NTC ( Negative Thermal Coeffisien)

Koefisien temperatur α didefinisikan pada temperature tertentu, misalnya 25^oC   sbb.:

Gambar 2.3 . Konfigurasi Thermistor: (a) coated-bead

(b) disk  (c) dioda  case  dan  (d) thin-film

Kebanyakan PTC termistor adalah dari "switching" jenis, yang berarti bahwa perlawanan mereka tiba-tiba meningkat pada temperatur kritis tertentu.. Perangkat terbuat dari polikristalin doped keramik yang mengandung barium titanate (BaTiO₃₎ dan senyawa lainnya. Para konstanta dielektrik ini ferroelectric bahan bervariasi dengan suhu. Di bawah titik Curie suhu, tinggi konstanta dielektrik mencegah pembentukan potensial penghalang antara butir kristal, menyebabkan resistansi rendah. Di wilayah ini perangkat memiliki koefisien temperatur negatif kecil. . Pada titik Curie suhu, konstanta dielektrik tetes cukup untuk memungkinkan pembentukan potensi hambatan di batas butir, dan perlawanan meningkat tajam. Pada suhu yang lebih tinggi, bahan NTC kembali pada perilaku. Persamaan yang digunakan untuk pemodelan perilaku ini diturunkan oleh W. Heywang dan GH Jonker pada 1960-an.

Tipe lain dari termistor PTC adalah polimer PTC, yang dijual di bawah nama merek seperti "Polyswitch" "Semifuse", dan "Multifuse". Ini terdiri dari sepotong plastik dengan karbon butir tertanam di dalamnya. Ketika plastik dingin, butir karbon semua kontak dengan satu sama lain, membentuk sebuah konduktif jalan melalui perangkat. Ketika plastik memanas, itu mengembang, memaksa butir karbon terpisah, dan menyebabkan perlawanan dari perangkat untuk bangkit dengan cepat. Seperti BaTiO ₃ termistor, perangkat ini memiliki resistansi yang sangat nonlinear / suhu tanggapan dan digunakan untuk beralih, bukan untuk pengukuran temperatur proporsional.

Koefisien Suhu positif (PTC) termistor adalah semikonduktor sensitif termal resistor yang menunjukkan peningkatan hambatan pada suhu tertentu. Perubahan dalam gerakan perlawanan dari sebuah termistor PTC dapat dibawa dengan baik oleh perubahan suhu lingkungan atau internal oleh diri akibat pemanasan arus yang mengalir melalui perangkat. Sebagian besar aplikasi praktis dari termistor PTC didasarkan pada karakteristik material ini.

  

III.METODE PERCOBAAN

1.      Menyiapkan sensor thermistor

2.      Menyiapkan wadah tahan panas

3.      Menyiapkan es batu

4.      Menyiapkan voltmeter dan system catu daya

5.      Menyiapkam thermometer Hg dan heater kecil

6.      Menghubungkan pin thermistor dengan voltmeter/ohmmeter

7.      Memasukan es batu pada wadah, memasukan heater pada wadah tersebut.

8.      Mengukur temperature dengan menggunakan thermometer Hg dan thermistor.

9.      Mencatat nilai R dari thermistor di voltmeter dan temperature dari thermometer Hg secara bersamaan dengan selang waktu 3 menit

10.  Pada menit ke 15 memulai untuk mencatu daya heater sehingga es mulai cepat mencair dan memenas,jika perubahan suhu cepat maka mencatat per 5 menit nilai temperaturnya.

IV.HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN

A.Hasil Pengamatan

Tabel 1.Mengukur suhu dan hambatan dengan menggunakan thermistor NTC dalam keadaan dingin (dengan es batu)

No	Waktu (menit)	Temperature dg Hg(°C)	R thermistor (Ω)
1	0 - 3	9	22,6 x 200
2	3 - 6	6	22,7 x 200
3	6 - 9	4	22,8 x 200
4	9 - 12	3	22,9 x 200
5	12 - 15	2,5	23,0 x 200

Tabel 2. Mengukur suhu dan hambatan dengan menggunakan thermistor NTC dalam keadaan panas

No	Waktu (menit)	Temperatur dg Hg(°C)	R thermistor (Ω)
1	15 - 18	6	22,3 x 200
2	18 - 21	7	22,0 x 200
3	21 - 24	8	21,9 x 200

Tabel 3. Mengukur suhu dan hambatan dengan menggunakan thermistor PTC dalam keadaan dingin

No	Waktu (menit)	Temperature dg Hg(°C)	R thermistor (Ω)
1	0 - 3	6	5,6 x 200
2	3 - 6	6	5,7 x 200
3	6 - 9	6	5,8 x 200
4	9 - 12	5	5,8 x 200
5	12 - 15	5	5,9 x 200

Tabel 4. Mengukur suhu dan hambatan dengan menggunakan thermistor PTC dalam keadaan panas

No	Waktu (menit)	Temperatur dg Hg(°C)	R thermistor (Ω)
1	15 - 18	7	5,9 x 200
2	18 - 21	20	6,0 x 200
3	21 - 24	33	6,7 x 200

B. Pembahasan

Telah dilakukan peraktikum dengan percobaan Thermistor NTC dan PTC. Thermistor merupakan komponen semikonduktor yang terbuat dari campuran oksida-oksida logam yang diendapkan. Thermistor juga merupakan jenis resistor yang resistansi bervariasi dengan suhu. Termistor dapat diklasifikasikan ke dalam dua jenis,yaitu Negative temperature Coefficient (NTC) dan positif Temperetur Coefficient (PTC). Seperti pada percobaan antara kedua tipe tersebut menpunyai perbedaan yaitu koefisien temperatur positif (PTC) thermistor, atau posistor. Thermistor jenis ini memiliki resistansi menurun apabila temperaturnya naik dan sebaliknya, dan berbentuk kotak. Sedangkan Koefisien suhu negatif (NTC) thermistor. Thermistor jenis ini mempunyai sifat, jika temperature atau suhunya naik maka hambatannya akan naik, ataupun sebaliknya, dan berbentuk bulat.

Pada percobaan pertama-tama menggunakan air dengan suhu dingin dan didapatlah hasil seperti tabel 1. Dan kedua menggunakan pemanas sehingga suhu menjadi panas, hasil yang didapat seperti pada Tabel 2. Antara percobaan ban teori terjadi kecocokkan. Ini menbuktikan bahwa percobaan kami berhasil.

Adapun aplikasi dari thermistor ini antara lain, thermistor NTC digunakan sebagai termometer hambatan dalam pengukuran temperatur rendah dari orde 10 K dan juga dapat digunakan sebagai pembatas arus-arus masuk perangkat dalam rangkaian catu daya. Termistor NTC secara teratur digunakan dalam aplikasi otomotif dan juga umum digunakan dalam modern termostat digital dan memantau suhu kemasan baterai selama pengisian daya berlangsung. Sedangkan Aplikasi di mana suhu PTC terutama ditentukan oleh suhu lingkungan sekitarnya. Kelompok pertama mencakup aplikasi seperti pengukuran suhu, suhu kontrol, kompensasi dan suhu-suhu atas perlindungan. Aplikasi di mana suhu PTC terutama ditentukan oleh tenaga listrik disebarkan oleh perangkat. Kelompok kedua mencakup aplikasi seperti di atas perlindungan arus, tingkat cair deteksi dan waktu tunda.

V.KESIMPULAN

Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan sebagai berikut :

1. Thermistor merupakan komponen semikonduktor yang terbuat dari campuran oksida-oksida logam yang diendapkan. Thermistor juga merupakan jenis resistor yang resistansi bervariasi dengan suhu.
2. Termistor dapat diklasifikasikan ke dalam dua jenis,yaitu Negative temperature Coefficient (NTC) dan positif Temperetur Coefficient (PTC).

3.      Termistor secara luas digunakan sebagai arus masuk saat limiters, suhu sensor, self-ulang kelebihan arus pelindung, dan mengatur diri sendiri elemen pemanas.

DAFTAR PUSTAKA

 Coughlin, Robert and Federick Driscoll, Penguat Operasional dan Rangkaian      Terpadu Linier, Jakarta : Erlangga.

 Malvino, Prinsip - Prinsip Elektronika, Jakarta, Erlangga, 1996..

www.google.com
www.wikipedia.com