Sensor dan Aktuator Sensor Suhu Thermistor
Disusun oleh: Abdi Sangnga Prima Haryadi Wirawan Diki Irwanto Hafid Ashari Fairuza Adha Idris Ferdi
Kata pengantar
Kami semua bersyukur kepada Yang Maha Kuasa,karna kami dapat menyelesaikan tugas makallah yang diberikan kepada kelompok kami.kami juga berterima kasih kepada orang tua kami semua yang telah mendo’akan agar makallah kami ini dapat diselesaikan.Dan berikutnya kami mengucapkan terima kasih kepada teman-teman yang telah memberikan support kepada kami semua.tak lupa juga kepada kampus kami Politeknik Caltex Riau yang telah menyediakan fasilitas internet sebagai tempat kami mencari referensi sehingga makallah ini terselesaikan.
Akhir kata,terima kasih untuk semua yang telah mendukung kami.
Kelompok II
SENSOR SUHU
I.
Pendahuluan Penelitian tentang sensor sampai saat ini masih merupakan suatu topik yang sangat luas dan bersifat ilmu multi disiplin, dimana perkembangan teknologi sensor sesuai dengan kemajuan teknologi mikro elektronika. Trend penelitian tentang sensor saat ini adalah berupa miniaturisasi sistem sensor, pembuatan sensor array, multisensor, dan pembuatan sensor yang smart atau inteligent. Aplikasi sensor dapat dijumpai dalam peralatan konsumen, otomotif, laboratorium, pengelolaan lingkungan, konservasi, pabrikasi, industri, kedokteran, pertambangan, pertanian dan sebagainya. Aplikasi sistem sensor ini masih dan akan terus berkembang sesuai dengan kebutuhan. Namun, penguasaan teknologi sensor ini sangan di butuhkan mengingat aplikasi yang terus berkembang dan kebutuhan sensor khususnya sebagai alat deteksi ataupun pemantauan di dalam negeri masi di import, salah satunya adalah sebagai deteksi atau pemantauan kualitas air sungai. Salah satu mikro elektronika yang sudah banyak di gunakan dalam pembuatan sensor adalah teknologi film tebal (thick film) atau dikenal dengan screen printing, dengan teknologi ini dapat di lakukan miniaturisasi suatu rangkaian elektronika, pembuatan sensor dan mengintegrasikan rangkaian elektronika dengan sensor pada sebuah substrat alumina dengan menggunakan metoda screen printing. Trend penelitian sensor adalah miniaturisasi sistem sensor pembuatan sensor array, multi sensor dan pembuatan sistem sensor yang smart atau inteligent. Dalam membangun suatu sistem alat untuk pemantauan atau monitoring kualitas air sungai, di butuhkan sensor yang dapat mengukur parameter-parameter yang mengukur kondisi air sungai itu sendiri: PH, temperatur, konduktifitas dan DO (dissolve oxygen). Supaya sensor-sensor tersebut dapat mengukur atau membaca serta menampilkan datadata hasil pengukuran lebih akurat dan presisi, di perlukan rangkaian pendukung berupa pengolah sinyal (signal conditioners) dan akusisi data (data acquisition) yang mampu melakukan pengolahan data dari sensor tersebut. Sensor temperatur yang di kembangkan dalam sistem ini menggunakan sensing element termistor NTC dengan menerapkan bentuk geometric multilayer.
II. Thermistor Thermistor merupakan singkatan dari Thermally Sensitive Resistor dan di aplikasian dengan prinsip kerja yang di pergunakan adalah perbandingan temperatur yang bergantung dari nilai hambatan. Thermistor ini di buat dari bahan yang berupa material keramik seperti sulfat, selenides, oksida dari Ni, Mn, Cu, dan lain-lain yang dibentuk menjadi piringan (discs), rod dengan ukuran yang relatif kecil. Termistor atau thermal resistor adalah suatu jenis resistor yang sensitive terhadap perubahan suhu. Prinsipnya adalah memberikan perubahan resistansi yang sebanding dengan perubahan suhu. Perubahan resistansi yang besar terhadap perubahan suhu yang relatif kecil
menjadikan termistor banyak dipakai sebagai sensor suhu yang memiliki ketelitian dan ketepatan yang tinggi. Termistor yang dibentuk dari bahan oksida logam campuran (sintering mixture), kromium, kobalt, tembaga, besi, atau nikel, berpengaruh terhadap karakteristik termistor, sehingga Pemilihan bahan oksida tersebut harus dengan perbandingan tertentu. Dimana termistor merupakan salah satu jenis sensor suhu yang mempunyai koefisien temperatur yang tinggi. Komponen dalam termistor ini dapat mengubah nilai resistansi karena adanya perubahan temperatur. Dengan demikian dapat memudahkan kita untuk mengubah energi panas menjadi energi listrik. Termistor dapat dibentuk dalam bentuk yang berbeda-beda, bergantung pada lingkungan yang akan dicatat suhunya. Lingkungan ini termasuk kelembaban udara, cairan, permukaan padatan, dan radiasi dari gambar dua dimensi. Maka, termistor bisa berada dalam alat–alat seperti disket, mesin cuci, tasbih (manik-manik), balok, dan satelit. Ukurannya kecil dibandingikan dengan termometer lain, ukurannya dalam range 0.2mm sampai 2mm. Pengambaran struktur dan sambungannya diperlihatkan pada gambar 2.1.
Gambar 2.1
Termistor dibedakan dalam 2 jenis, yaitu termistor yang mempunyai koefisien negatif, yang disebut NTC (Negative Temperature Coefisient), temistor yang mempunyai koefisien positif yang disebut PTC (Positive Temperature Coefisient). kedua jenis termistor ini mempunyai fungsinya masing masing, tetapi di pasaran, yang lebih banyak digunakan adalah termistor NTC. Karena termistor NTC material penyusunnya yaitu metal oksida, dimana harganya lebih murah dari material penyusun PTC yaitu Kristal tunggal.
Thermistor memiliki dua jenis yaitu : Thermistor NTC (Negative Themperature Coefficient), dimana nilai resistansi akan semakin menurun apabila suhu bertambah. Thermistor PTC (Positive Temperature Coefficient), dimana nilai resistansi bertambah seiring dengan pertambahan suhu.
1.
NTC NTC merupakan termistor yang mempunyai koefisient negatif. Dimana bahannya terbuat dari logam oksida yaitu dari serbuk yang halus kemudian dikompress dan disinter pada temperatur yang tinggi. Kebanyakan pada material penyusun termistor biasa mengandung unsur – unsur seperti Mn2O3, NiO,CO2O3, Cu2O, Fe2O3, TiO2, dan U2O3. Oksida-oksida ini sebenarnya mempunyai resistansi yang sangat tinggi, tetapi dapat diubah menjadi bahan semikonduktor dengan menambahkan beberapa unsur lain yang mempunyai valensi yang berbeda disebut dengan doping dan pengaruh dari resistansinya dipengaruhi perubahan temperatur yang diberikan. Thermistor logam oksida digunakan dalam daerah 200K sampai 700K. Untuk digunakan pada temperatur yang sangat tinggi, thermistor dibuat dari Al2O3, BeO,MgO,Y2O3 dan Dy2O3. Struktur termistor NTC secara umum dapat dilihat pada gambar 2.2.
Gambar 2.2 2.
PTC PTC merupakan termistor dengan koefisien yang positif. Termistor PTC memiliki perbedaan dengan NTC antara lain: 1. Koefisien temperatur dari thermistor PTC bernilai positif hanya dalam interfal temperatur tertentu, sehingga diluar interval tersebut akan bernilai nol atau negatif 2. Harga mutlak dan koefisien temperatur dari termistor PTC jauh lebih besar dari pada termistor NTC Jenis – jenis PTC Jenis pertama terdiri dari thermally sensitif silicon resistors, kadang-kadang disebut sebagai "Silistors". Device ini menunjukkan nilai koefisien suhu positif yang cukup
seragam (sekitar 0,77% /°C) kebanyakan dari silistor melalui berbagai wilayah/rentang operasional, tetapi dapat juga menujukkan koefisien suhu negatif di wilayah temperatur yang melebihi 150° C. Device ini paling sering digunakan untuk kompensasi terhadap device semiconducting silicon dalam kisaran temperature antara -60° C ke 150°. Jenis kedua merupakan polycrystalline bahan keramik yang biasanya resistivitasnya tinggi tetapi terbuat dari semiconduktor dengan penambahan dopants. Umumnya dibuat dari campuran barium, timah dan strontium titanates dengan tambahan seperti yttrium, manganese, tantalum dan silika. Device ini memiliki daya tahan-suhu karakteristik negatif yang sangat kecil. Koefisien suhu device ini hingga mencapai suhu yang kritis, yang disebut sebagai "Curie", perubahan atau transisi suhu. Suhu kritis ini merupakan pendekatan, device ini mulai menunjukkan peningkatan, resistansi suhu coefficient positif seperti peningkatan resistansi yang besar.
Thermistor NTC merupakan jenis thermistor yang paling sering di gunakan sebagai RTD (Resistive Temperature Detector) dalam rentang temperatur yang terbatas (50O C) memiliki respon resistansi seperti yang terlihat seperti persamaan berikut ini. 1 1 = 0 exp { ( − )
R = R0e -α∆T Dimana R0= resistansi pada suhu 25OC atau temperatur referensi lainnya T0 = temperatur dalam kelvin, untuk R0=25OC maka T0 = 298OK B atau β = temperatur karakteristik material yaitu sekitar 4000OK α= sensifitas bahan termistor Persamaan diatas menunjukkan hubungan temperatur dan resistansi adalah mengikuti fungsi eksponensial dalam selang ∆ T yang besar, tetapi bias dianggap linier dalam selang waktu ∆ T yang kecil. Persamaan sensifitas atau koefisien temperatur (α) untuk thermistor NTC didefinisikan sebagai : α=−
1 ∂Rt R0 ∂T
dengan α= sensifitas bahan thermistor Rt = resistansi ∆ T = perubahan temperatur
Kurva respon resistansi dari termistor NTC mengikuti fungsi eksponensial, dengan karakterisasi seperti yang di perlihatkan pada gambar di samping ini :
Gambar 1 : kurfa karakteristik R-T thermistor NTC Bentuk eksponensial dari persamaan diatas dapat di linearkan dengan mengubah persamaan tersebut menjadi In R = R0- α∆ Tin e ..... (2.4) Persamaan diatas sesuai dengan bentuk persamaan linear Y = nt mtX, maka akan di peroleh sensifitas (α) dan parameter korelasi (r). Nilai korelasi adalah 1 < r < 1. Semakin mendekati 1 atau 1 maka korelasi semakin baik. Koefisien korelasi di peroleh dengan persamaan (2.5)
Dimana : r = koefisien korelasi n = jumlah data
Bentuk Geometrik Bentuk geometrik yang di kembangkan dalam pembuatan sensor temperatur ini ada 4 (empat) jenis yaitu : segmented, interdigitated, sandwich dan multilayer dengan bentuk seperti yang terlihat pada gambar di bawah ini
Hasil analisa memperlihatkan bahwa bentuk multilayer memiliki kurva respon yang lebih linear di bandingkan dengan bentuk geometrik yang lainnya. Proses Linearisasi Diberbagai bentuk aplikasi thermistor NTC sangatlah diperlukan analisa secara menyeluruh pada rangkaian dimana thermistor NTC tersebut di gunakan. Oleh karena itu respon resistansinya bersifat non-linier maka perlu dilakukan proses linearisasi untuk memudahkan dalam melakukan analisa dan pemrosesan pada tingkat lanjut seperti signal conditioning dan data acquistion. Ada dua macam teknik linierisasi untuk sensor temperatur yang mengguanakan thermistor NTC sebagai sensing element, yaitu: 1. Proses linierisasi ini dilakukan dengan menggunakan metoda shunt resistor Proses linierisasi ini dilakukan dengan menambahkan resistor ( Rtm) secara pararel pada raingkaian sensor temperatur. Besar nilai tahanan Rtm yang digunakan adalah: RTM= (RTH1 RTLO) Dimana: RTMI= Nilai tahanan temperatur tengah dari rentang temperatur sensor
RTHI= Nilai tahanan temperature tertinggi dari rentang temperature sensor. RTLO= nilai tahanan temperature terendah dari rentang tempersture sensor Proses linierisasi ini dapat dilihat pada gambar berikut ini,
2.proses linierisasi dengan menggunakan metoda load resistor Teknik linierisasi ini dilakukan dengan menerapkan pembebanan pada rangkaian sensor dengan sebuah resistor (RL) seperti ditujukan pada gambar berikut[4][6][10],
Teknik linierisasi ini lebih banyak digunakan untuk linierisasi sensor temperatur berupa bahan semikonduktor sedangkan untuk termistor banyak digunakan teknik linierisasi dengan metoda shunt resistor seperti yang telah dijelaskan sebelumnya. 3.metoda penelitian Dalam penelitian ini analisa matematis dilakukan dengan bantuan perangkat lunak EXECEL sebagai subtitusi rangkain shunt resistor.
Kurva hasil Linearisasi dari sensor temperatur dapat di lihat pada gambar berikut
A.
Karakteristik Termistor Termistor pada dasarnya adalah resistor, maka konduktivitasnya dapat diberikan pada
persamaan : =
1
=
+
Kebanyakan termistor digunakan pada daerah temperatur dalam konsentrasi inonisasi (n atau p) yang berpengaruh terhadap fungsi temperatur, diberikan dalam bentuk persamaan sebagai berikut : ∝
−
Dimana energy aktivasi Ea adalah hubungan pada energy gap dan tingkat impuritas. Dimana nilai hambatan semakin kecil ketika temperaturnya dinaikkan, ini yang biasa disebut termistor NTC. Secara empiris dapat dideskripsikan sebagai: =
1
−
1
… (3.1)
Dimana R adalah hambatan pada suhu T, R0 adalah hambatan awal ketika T0 (pada temperatur ruang), B adalah Konstanta termistor dimana besarnya bergantung dari jenis bahan dan memiliki dimensi yang sama dengan suhu. Harga konstanta termistor yang
memenuhi pasar biasanya antara rentang 2000-5000 K. untuk menentukan harga konstanta termistor (B) ini, maka persamaan (3.1) dapat dinyatakan dalam bentuk: = Dengan
=
exp
1
−
1
merupakan resistivitas listrik termistor.
Selain konstanta termistor (B), sensitivitas (α) juga menentukan karakteristik dari termistor. Nilai sensitivitas menentukan sejauhmana termistor yang dibuat dapat dengan cepat mendeteksi perubahan temperatur lingkunagn termistor. Termistor yang baik sensitifitasnya lebih besar dari -2,2%/K. nilai sensitifitas termistor (α) ini, dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:
=
1
=−
Tanda negative menandakan NTC, Perubahan resistansi yang timbul dari perubahan temperatur T ∆ =
∝∆
Ciri khas harga dari adalah sekitar 5% yang mana 10 kali lebih sensitive dari pada detector temperatur resistansi metal. Karakteristik kualitatif dari termistor ditunjukkan pada gambar 3.1. Resistansi dari thermistor berada pada daerah 1k sampai 10M .
Gambar 3.1
Karakteristik kualitatif dari termistor NTC Pada temperatur yang lebih tinggi atau dalam device doped yang penuh, dopant sepenuhnya terionisasi, dan penurunan dari mobilitas ketika mulai terjadi hamburan phonon
untuk mendominasi ketergantungan pada temperatur. Hal ini memberikan kenaikan untuk PTC. Secara umum PTC tidak lebih sensitive dari NTC sehingga jarang digunakan. Perlu diperhatikan untuk menghindari pemanasan sendiri dari termistor akibat pemberian arus yang terlalu tinggi. Dengan kata lain pemanasan sendiri ini dapat berubah menjadi suatu keuntungan untuk aplikasi spesifik yang mana akan didiskusikan nanti. Karakteristik I-V hasil dari pemanasan sendiri yang berbeda dengan NTC dan PTC. Dalam termistor NTC, induksi pemanasan sendiri menurun dalam hambatan dan mulai memberikan sesuatu yang positif untuk sumber tegangan gambar 3.2(a), lebih mudah untuk arus yang lebih tinggi. Dalam termistor PTC, resistansi pemanasan sendiri meningkat dan hasil nya memberikan nilai yang negatif untuk sumber arus gambar 3.2(b). Dibawah ini merupakan 2 kurva yang serupa untuk resistansi diferensial negative dengan S dan N bentuk karakteristik.
I
I
10
10
8
8
6
6
4
4
2
2
0
0 0
2
4
6
8
10
V
Gambar 3.2.a Karakteristik I-V akibat pemanasan sendiriuntuk NTC
0
2
4
6
8
10
V
Gambar 3.2.b Karakteristik I-V akibat pemanasan sendiri untuk PTC
Termistor PTC jenis pertama Untuk termistor PTC jenis pertama sama dengan profil untuk Semikonduktor intrinsik. Hal ini berhubungan dengan bahan pembentuk termistor PTC yaitu kristal tunggal silikon, dimana tidak ada doping yang ditambahkan pada kristal tersebut. Sehingga memiliki konsentrasi hole dan elektron yang sama. Termistor NTC dan PTC jenis kedua Untuk termistor NTC dan PTC jenis kedua, sama dengan profil untuk Semikonduktor ekstrinsik. Hal ini berhubungan dengan bahan pembentuk dari termistor NTC Yaitu dibuat dari oksida logam yang terdapat dari golongan transisi, seperti ZrO2 - Y2P3 NiAI2O3 Mg(Al,
Cr,Fe) yang dapat dirubah menjadi semikonduktor jika didoping dengan unsur lain yang memiliki valensi yang berbeda. Termistor PTC jenis kedua termasuk semikonduktor ekstrinsik hal ini dikarenakan PTC dibuat dari bahan polycrystalline bahan keramik yang biasanya
resistivitasnya tinggi tetapi terbuat dari semiconduktor dengan penambahan
dopants. Sehingga memiliki konsentarsi hole dan electron yang berbeda. Maka diperoleh profil pita energy seperti gambar 3.4 dibawah ini: Untuk semikonduktor tipe P
Untuk semikonduktor tipe n
E = Eakseptor
E = Edonor
Pita Konduksi
Pita Konduksi Energi fermi
Energi fermi Pita valensi
Gambar 3.4 Pita valensi
konduksi model Termistor NTC banyak yang dibuat dari disk atau chip semikonduktor seperti sintered metal oksida.
yang bertujuan untuk meningkatkan suhu semikonduktor sehingga
meningkatkan jumlah elektron yang dapat bergerak dan loncat ke pita konduksi. Semakin banyak electron yang loncat, semakin besar arus yang dihasilkan. Hal ini dijelaskan dalam rumus:
I = arus listrik (Ampere) n = rapat muatan (count / m³) A = luas penampang lintang (m²) v = kecepatan pembawa muatan (m / s) e = muatan elektron ( e = 1.602 x 10-19 coulomb) Jika terjadi perubahan suhu yang besar,
maka diperlukan kalibrasi.
Tapi jika
perubahan suhunya kecil, maka resistivitas bahan linear sebanding dengan suhu.
Ada
berbagai termistor semiconduktor dengan berbagai rentang dari sekitar 0,01 kelvin ke 2000 kelvins (-273,14 ° C to 1700 ° C).
Kebanyakan termistor PTC, resistansi tiba-tiba meningkat pada suhu kritis tertentu. Perangkat yang dibuat dari doped keramik polycrystalline yang mengandung barium titanate (BaTiO3) dan lainnya. Konstanta dielektrik merupakan bahan ferroelektrik yang bervariasi terhadap suhu.
Di bawah titik suhu Curie, tingginya konstanta dielectric mencegah
pembentukan potensi hambatan antara butir kristal, sehingga resistensi rendah. Pada saat ini perangkat memiliki koefisien suhu negatif yang kecil. Pada titik suhu Curie, konstanta dielectric relatif menurun yang memungkinkan pembentukan potensi hambatan di batas butiran, dan resistivitas meningkat tajam. Pada suhu lebih tinggi, sifatnya seperti sifat NTC. B.
Aplikasi Termistor Termistor sangat menguntungkan untuk mengukur temperatur, karena disamping
harganya yang murah, termistor memiliki resolusi tinggi dan memiliki ukuran dan bentuk yang fleksibel. Nilai mutlak dari hambatannya sangat tinggi jadi untuk kabel yang panjang dan hambatan konstan bisa ditoleransi. Tanggapan yang lambat (1 ms sampai 10s) bukan hal yang merugikan untuk aplikasi umum. 1.
Pendeteksi dan pengontrol temperatur Termistor-termistor disediakan sangat murah dan dapat diandalkan sebagai sensor temperatur yang memiliki rentang yang lebar. Contoh-contoh sederhana jarak dari alarm-alarm api pada pendeteksi tumor. Kadang-kadang termistor merupakan bagian dari osilator dan frekwensi keluarannya menjadi fungsi temperatur.
2.
Compensasi Sebagian besar resistor dan penghubung pada PTC. Termistor dihubungkan pararel dengan NTC yang komponen-komponennya bisa di nonaktifkan dengan bantuan temperatur.
3.
Seperti pada relay temperatur dan saklar Kegunaan pada efek-efek terhadap pemanasan ditunjukan pada gambar 3.2. Sebagai contoh, pengkarakteristikan dengan NTC (gambar 3.2a)) bisa digunakan untuk mengatur tegangan dan pada penundaan dan waktu sirkuit. Pengkarakterisasian dengan PTC digunakan untuk memproteksi gelombang.
4.
Pengukuran yang tidak langsung pada parameter-parameter lain Ketika termistor mengalami pemanasan atau ketika termistor berada dekat dengan sumber kalor, termistor akan menilai perubahan yang bergantung pada temperatur
yang dilingkiupinya. Disini bisa dipakai untuk mengatur tingkat pencairan, aliran gas, tingkat pemvakuman dan lain sebagainya. 5.
Detektor gelombang yang memiliki panjang gelombang yang lebar Aplikasi termistor pada fhoto detektor panjang gelombang dihasilkan pada salah satu detektor suhu yang disebut dengan termistor balometer.
C.
Hubungan Devices 1. Resistance Temperatur Detector (RTD) Resistance Temperatur Detector (RTD) hampir mirip dengan termistor bedanya RTD dibuat dari logam-logam. Karena dalam hal ini RTD selalu memiliki PTC dan α yang lebih kecil sekitar 0,5%/K. biasanya logam yang dipakai adalah platinum, nikel dan tembaga, yang mana platinum paling banyak digunakan. Rentang dari temperatur masing-masing material misal tembaga; Pt,-200oC sampai 630oC dan diatas 9000C tingkat akurasi berkurang; Ni,-80oC sampai 300oC dan Cu, -200oC sampai 200oC. Setiap RTD memiliki bentuk seperti kertas timah, dan memiliki hambatan sekitar 100 ohm.
2. Termistor Bolometer Bolometer adalah detektor suhu yang bertentangan dengan detektor kuantum tentang radiasi. Pada bolometer, radiasi diserap oleh material, temperaturnya meningat dan hambatan berubah dan di amati.
Termistor bolometer
adalah temistor sederhana
dengan sebuah mantel khusus untuk lebih efisien dalam menyerap cahaya terutama pada spektrum inframerah. Sering kali film dengan ketebalan 200Ǻ dari bismut sering dipakai untuk keperluan ini. Respon terhadap Gelombang yang memiliki panjang gelombang yang panjang diatas 1000 m
masih mungkin terdeteksi. Oksida logam
pertama kali muncul pada tahun 1940. dan memakai kristal tunggal Ge dan Si. Termistor bolometer dimulai pada tahun 1960. Sekarang ini dengan penambahan doping Ge pada device lebih mudah. Pada pengoprasian sebenarnya, termistor bolometer lebih cocok untuk panjang gelombang yang pendek sekitar beberapa m , dan sering kali suhunya menurun sampai 4K. Persamaan Arus pemanasannya adalah;
H
dT GT dt
Dimana n adalah efisiensi penyerapan, P adalah daya radiasi, H adalah kapasitas panas, G adalah konduktifitas kalor, dan T perubahan temperatur pendinginan dengan lingkungan. Kekurangan utama dari detektor termal apapun adalah pengaturan respon yang lambat pada waktu temperaturnya konstan,
H G
Untuk respon yang cepat, kapasitas panas akan minimal dan suhu konduktivitas akan maksimal. Waktu respon yang sederhana serupa dengan termistor (1 ms sampai 10 s), dengan kuat arus detektor konstan, variabel tegangan diberikan oleh
P V IR IRAT IR G Dalam
keadaan
steady
state.
Ukuran
ketelitian
dapat
diperbaiki
dengan
menggabungkan bolometer termistor dengan jembatan weatston. Contoh dari aplikasi ini adalah alarm anti maling dan alarm kebakaran, dan mendeteksi terresial radiasi. 3. Detektor Pyroelektrik Detektor pyroelektrik merupakan perkembangan terbaru dari kelas detektor panjang gelombang yang panjang. Susunanya dapat dilihat pada gambar 4.1. Potongan meterial pyroelektrik berada diantara dua konduktivitas elektroda. Material pyroelektrik ini merupakan insulator yang baik. Biasanya sebagian besar materianya adalah triglycine sulfate,
lithium
tantalate
dan
lead
zironate
titanate.
Detektor
pyroelektrik
mempercayakan beberapa perubahan ferroelektrik dengan mengubah momen dipol internal dengan temperatur dibawah temperatur currie. Perubahan induksi polarisasi mengubah permukaan dua elektroda yang saling berhadapan. Rangkain serupa dapat ditunjukkan seperti gambar 4.1 (b). Pembangkit dari perubahan kapasitor oleh kuat arus yang diberikan oleh persamaan I AC p
PYROELEKTIK MATERIAL
Conductive electtrodes
RL
(a)
dT dt
…(4.1)
I
C
(b)
RL
Gambar 4.1 (a) detektor pyroelektrik dihubungkan dengan resistor eksternal, (b) Rangkaian yang ekuivalen dengan (a) Dimana cp adalah koefisien pyroelektrik. Harga Cp adalah Cp~ 3 x 10-8 c/cm2-k. Persamaan 4.1 mengindikasikan perubahan temperatur. Oleh karena itu, modulasi cahaya dengan memotong atau dengan memberikan yang lainnya. Arus Fed untuk berat resistor yang besar RL harganya berkisar pada rentang 109-1011 ohm. RL optimasi tegangan, tetapi mengurangi kecepatan trade-off. Sesuai untuk waktu Rc konstan, tegangan ini Fed untuk FET mempunyai input impedansi tinggi dari pada RL tidak untuk tegangan berat.
Contoh gambar Thermistor :
Contoh rangkaian thermistor
