Rancang Bangun Sistem Pelacak Loop Hysterisis Metode SAWYER- TOWER. Design Of Hysteresis Loop Tracer With Sawyer-Tower Methods

Transkripsi

1 Rancang Bangun Sistem Pelacak Loop Hysterisis Metode SAWYER- TOWER I Kadek Suwar D, Muhammad Hikam, dan Arief Sudarmaji Program Studi Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Indonesia, Depok, Jawa Barat, Indonesia ace.kadek@gmail.com Abstrak Rancang bangun sistem uji pelacak loop hysterisis metode Sawyer-Tower merupakan rangkaian yang dapat mencari loop hysterisis pada materi feroelektrik. Rancang bangun ini menggunakan tegangan PLN sebagi sumber tegangan dengan frekuensi sebesar 50 Hz. Pada rancangan bangun ini menggunakan variabel transformer sebagai pengatur tegangan yang diberikan dan trafo sebagai pengatur tegangan maksimum yang diberikan. Sebagai penguat tegangan digunakan trafo step up yang dapat memperkuat tegangan input yang digunakan sebesar 50 kali. Hasil dari rancang bangun ini dapat dilihat pada osiloskop sebagai perangkat berbasis komputer. Kata Kunci : Feroelektrik, Loop hysterisis, Osiloskop, Sawyer-Tawer, Trafo Design Of Hysteresis Loop Tracer With Sawyer-Tower Methods Abstract Design of hysteresis loop tracer test system Sawyer-Tower method is a device that can find the hysteresis loop in the ferroelectric material. This design can show the characteristics of the ferroelectric material. This design uses PLN as a voltage source with a frequency of 50 Hz. In this design variable transformers used as the applied voltage regulator and transformer as given maximum voltage regulator. A special transformer used for the power amplifier that can amplify the voltage as big as fifty. The results of this design can be seen on the oscilloscope as computer-based devices. Keyword : Ferroelectric, Hysterisis Loop, Oscilloscope, Sawyer-Tower, Transformer

2 Pendahuluan Teknologi dan ilmu pengetahuan selalu berkembang seiring dengan kemajuan zaman dan cara berfikir manusia. Setiap saat terus dilakukan penelitian-penelitian baru untuk menemukan ilmu dan teknologi yang baru. Salah satunya dalam bidang elektronika. Elektronika merupakan ilmu yang mempelajari alat listrik dalam kondisi arus lemah yang dioperasikan dengan cara mengendalikan aliran electron atau partikel yang bermuatan listrik dalam suatu alat seperti komputer, semikonduktor, termokopel, dan lain-lain. Ilmu merupakan salah satu cabang dari ilmu fisika. Sementara, untuk bentuk desain dan pembuatan sirkuit elektroniknya dikerjakan dalam bidang teknik elektro, teknik komputer, dan teknik elektronika dan instrumentasi. Perkembangan ilmu pengetahuan di bidang elektronika juga membantu dalam perkembangan ilmu-ilmu sains lainnya, seperti di bidang material science. Feroelektrik merupakan material elektronik yang terpolarisasi spontan dan memiliki kemampuan untuk mengubah arah listrik internalnya. Polarisasi yang terjadi merupakan hasil dari penerapan medan listrik yang mengakibatkan adanya ketidaksimetrian struktur Kristal pada suatu material feroelektrik. Untuk mengidentifikasi karakteristik dari suatu material feroelektrik dapat dilakukan dengan melihat hysteresis dari material tersebut. Hysterisis adalah suatu sifat yang dimiliki oleh system dimana system tidak secara cepat mengikuti gaya yang diberikan kepadanya tetapi, memberikan reaksi secara perlahan atau bahkan system tidak kembali ke keadaan awalnya. Tinjauan Teoritis Material Dielektrik Material dielektrik merupakan golongan dari material isolator yang dapat terpolarisasi ketika diberikan medan listrik (Kasap S. O., 2002). Polarisasi yang terjadi pada materi ini menunjukan proses penyimpanan muatan pada kapasitor atau yang biasa dikenal dengan istilah konstanta dielektrik. Polarisasi tersebut dihasilkan dari induksi yang terjadi terhadap medan listrik pada atom atau molekul. Material yang berbahan dielektrik tergolong kedalam isolator yang tidak memiliki muatan bebas. Hal ini menyebabkan ketika material ini diberi medan listrik, tidak terdapat arus listrik yang dihantarkan. Hubungan yang terbentuk antara besarnya tegangan dengan

3 besarnya muatan dikenal dengan istilah kapasitansi. Kapasistansi adalah besaran yang menyatakan jumlah muatan listrik yang tersimpan per satuan tegangan. C = (1) Untuk dapat menghitung banyaknya muatan dari suatu material dapat dilakukan dengan menggunakan Hukum Gauss. Hukum Gauss menggambarkan adanya suatu permukaan Gauss yang dibatasi oleh garis imaginer. Besarnya muatan yang tersimpan dalam permukaan Gauss dapat dinyatakan dalam : ε! E ds = Q (2) Pada kapasitor keping sejajar dalam keadaan yang vakum di antara kedua platnya besarnya muatan yang tersimpan dapat ditentukan dengan persamaan ε! E ds = q (3) ε! E! A = q (4) E! =!! (5) Besarnya medan listrik bukan hanya bergantung pada muatan tetapi, juga bergantung pada besarnya tegangan yang diberikan. Secara matematis hubungan tersebut dapat dinyatakan dalam. E = (6) Sehingga, jika persamaan 1 dan 5 disubtitusikan kedalam persamaan 6 akan menghasilkan nilai kapasitansi tanpa bahan dielektrik. C =!! (7) Dimana C merupakan kapasitansi pada ruang hampa dan merupakan permitivitas ruang hampa yang bernilai 8,85 x 10!!" C! /Jm. Polarisasi Pada Material Ferroelektrik Polarisasi listrik merupakan kejadian yang timbul akibat terinduksinya atom atau molekul sehingga membentuk dipole listrik yang terorientasi pada arah tertentu (Kasap & Capper, 2006). Hal ini terjadi akibat medan listrik yang ditimbulakan pada sistem. Arah dipole tersebut merupakan gabungan antara muatan positif dan muatan negatif dimana semua dipol menghadap pada satu arah yang sama.

4 Besarnya polarisasi pada materi dielektrik dapat dihitung dengan persamaan 2.10 P =! ε!!e (8) Dimana Q merupakan besarnya muatan pada materi, A merupakan luas penampang materi dan E adalah medan listrik yang terjadi. Bila persamaan 6 disubtitusi pada persamaan 8 maka akan diperoleh P = ε!!! (9) Material ferroelektrik dan dielektrik memiliki polarisasi elektrik yang berbeda. Pada material dielektrik, polarisasi terjadi hanya ketika diberikan medan listrik sedangkan pada material ferroelektrik dapat terjadi polarisasi spontan walaupun tidak terdapat medan listrik. Pada tingkat atom, material tersusun atas partikel bermuatan positif dan negatif yang memiliki muatan seimbang satu sama lain secara makroskopik tanpa adanya medan listrik yang diberikan. Jika pada material tersebut diberikan medan listrik, keseimbangan yang terjadi akan terganggu melalui empat mekanisme dasar polarisasi yaitu polarisasi elektronik, polarisasi ionik, polarisasi orientasi, dan polarisasi jarak muatan (Smyth, 1966). Teori Kurva Histerisis Untuk menentukan materi bersifat ferolektrik atau bukan dapat dilakukan dengan melihat kurva histerisis pada polarisasi yang dibentuk oleh materi tersebut. Kurva Histerisis adalah kurva yang memperlihatkan hubungan antara polarisasi (P) yang terjadi pada suatu bahan dengan medan listrik (E) yang diberikan pada bahan. Pada materi-materi yang bersifat dielektrik hubungan antara P dan E bersifat linier sedangkan pada bahan-bahan lain hubungan tersebut tidak bersifat linier.

5 Gambar 1 Kurva Histerisis Materi Ferrolektrik (Smallman & Bishop, 1999) Bahan ferrolektrik adalah bahan yang memiliki kemampuan untuk mempertahankan polarisasinya ketika medan listrik disekitarnya dihilangkan sehingga terdapat penyelarasan sisa dipol permanen. Tidak semua bahan yang memiliki dipol permanen meninjukan perilaku feroelektrik karena dipol menjadi acak dan diselaraskan dengan medan, apabila dihilangkan tidak ada polarisasi yang tetap bersih (Smallman & Bishop, 1999). Suatu Ferroelectric Random Acces Memory (FRAM) jika memiliki nilai polarisasi sekitar 10 µc.cm!! maka ia mampu menghasilkan muatan sebesar 10!" elektron per!"!! untuk proses pembacaan memori. Material ferroelektrik memiliki ciri mempunyai keahlian untuk membentuk kurva histerisis yaitu kurva yang menunjukan hubungan antara polarisasi listrik (P) dan kuat medan listrik (E) yang ditunjukan pada gambar. Prinsip Kerja Rangkaian Sawyer-Tower Rangkaian Sawyer-Tower merupakan rangkaian elektronika yang digunakan untuk mencari banyaknya muatan yang terdapat pada materi ferroelektrik. Hasil yang dikeluarkan dari rangkaian Sawyer-Tower berupa kurva histerisis pada polarisasi materi ferolektrik yang dipengaruhi oleh medan listrik yang diberikan. Rangkaian ini ditemukan pada tahun 1930 oleh C. B. Sawyer dan C. H. Tower. Sawyer dan Tower [Phys. Rev 35, 269 (1930)] menemukan rangkaian yang lebih baik untuk meneliti materi ferroelectric. Rangkaian yang mereka desain menggunakan prinsip kapasitas elektron yang terdapat pada cathode ray tube untuk mengukur besarnya muatan elektron yang bergerak pada materi feroelektrik. Pada saat itu, cathode ray tube merupakan penemuan baru dalam bidang instrumentasi. Prinsip dari rangkaian Sawyer Tower dapat dilihat pada gambar 2.5.

6 Gambar 2 Prinsip rangkaian Sawyer Tower (Sinha, 1965) Gambar 2 menunjukan prinsip dari rangkaian Sawyer-Tower. Prinsip dari rangkaian Sawyer-Tower sangatlah sederhana. Penyusunan bahan ferroelectric secara seri dengan capacitor refrensi membuat banyaknya muatan yang terdapat pada materi akan sama besarnya dengan banyaknya muatan yang terdapat pada capacitor. Q!"##$"%"&'#(& = V!"#!" x C!"#!" (10) Untuk dapat mengetahui jumlah dari muatan pada materi ferroelectric yang diuji dapat menggunakan persamaan 10. Dengan persamaan 10, jumlah muatan pada materi dapat diketahui nilainya. Dengan mengetahui banyaknya muatan pada materi ferroelectric maka besarnya polarisasi yang terjadi pada materi ferroelectric dapat diketahui nilainya. Metode Penelitian Perancangan Kerja Sistem Gambar 3 memperlihatkan block diagram yang menggambarkan sistem kerja dari rancang bangun ini. Tegangan input dari PLN yang sebesar 220 volt dengan frekuensi 60 Hz, akan masuk kedalam variabel transformer. Variabel transformer ini akan memvariasikan tegangan keluaran dari volt. Selanjutnya tegangan disuplaikan kepada trafo untuk mengatur tegangan yang diberikan sebanyak 12 variasi. Keduabelas variasi tersebut adalah 6, 12, 18, 30, 42, 54, 66, 78, 90, 102, 114, dan 120 volt. Pengaturan tegangan yang dihasilkan menggunakan rotary switch. Hasil dari rotari switch ini akan dicabangkan kedalam dua jalur. Untuk cabang pertama akan langsung dihubungkan kedalam rangkaian. Cabang pertama ini digunakan untuk pengukuran materi yang berbentuk thin film. Cabang kedua akan dihubungkan ke dalam trafo penguat yang

7 besarnya penguatan sebesar 50x. Hasil dari keluaran trafo penguat ini akan digunakan untuk mengukur materi berupa bulk. Untuk materi yang berupa bulk dibutuhkan medan listrik yang besar agar tercipat proses polarisasi, Hal inilah yang mengaruskan besarnya tegangan diperkuat sebelum masuk kedalam sampel. Selanjutnya tegangan akan diteruskan kedalam rangkaian Sawyer-Tower. Keluaran dari rangkaian Sawyer-Tower berupa kurva histerisis yang menunjukan hubungan antara medan listrik dengan dengan polarisasi yang terjadi. Kurva ini dapat dilihat pada osiloskop. Gambar 3 Block diagram rancang bagung pelacak loop histerisis metode Sawyer- Tower Variabel Transformer Sebagai Pengatur Tegangan Input Variabel transformer merupakan transformer yang hanya memiliki satu buah elektromagnetic coil. Pada variabel transformer, bagian lilitan primer dan sekunder berada pada satu titik yang sama. Hal ini yang menjadikan variabel transformer berbada dengan transformator pada umumnya. Variabel transformer dapat mengatur tegangan yang dihasilkan dengan mudah. Besarnya tegangan yang dihasilkan sesuai dengan kemampuan pada variabel transformer tersebut. Pada variabel transformer yang digunakan, besarnya output tegangan berada pada interval volt dengan suplai sebesar 220 volt AC. Suplai yang digunakan berasal dari tegangan PLN. Besarnya tegangan output yang dihasilkan oleh variabel transformer ini bergantung pada jumlah lilitan yang digunakan. Untuk mengatur tegangan yang dihasilkan oleh variabel transformer dapat dilakukan dengan memutar pemutar pengatur jumlah lilitan yang digunakan. Output yang dihasilkan oleh variabel transformer akan digunakan sebagai input trafo step down yang digunakan.

8 Trafo Step Down Sebagai Pengatur Tegangan Maksimum Pada rancang bangun sistem ini menggunakan trafo sebagai pengatur tegangan maksimum yang diberikan kepada rangkaian. Jumlah variasi tegangan yang dapat diberikan kepada rangkaian sebanyak 12 variasi tegangan. Untuk memperoleh hasil sesuai dengan yang diiginkan, trafo yang digunakan berjumlah dua buah trafo ct 5a yang identik. Input pada trafo ini merupkan hasil output dari variabel transformer. Jenis trafo yang digunakan pada rancang bangun ini adalah trafo step down. Trafo step down yang digunakan dapat menghasilkan tegangan output hingga 120 volt dengan arus sebesar 5 A dengan tegangan input sebesar 220 volt. Agar dapat mengasilkan tegangan hingga 120 volt diperlukan dua buah trafo ct yang disusun secara seri. Trafo Step Up Sebagai Penguat Tegangan Pengukuran sampel yang berupa bulk dibutuhkan medan listrik yang besar agar diperoleh polarisasi dari sampel. Untuk memperoleh medan listrik yang besar diperlukan tegangan yang besar pula. Pada rancang bangun ini menggunakan penguat tegangan untuk memperkuat tegangan yang dihasilkan dari trafo. Penguat tegangan yang digunakan berupa trafo step up dengan jumlah perbandingan lilitan primer dengan sekunder sejumlah 1:50. Input yang digunakan pada trafo step up berasal dari output yang dikeluarkan oleh rotary switch. Jika pada skala maksimum yang dapat dihasilkan oleh rotary switch sebesar 120 volt maka, seharusnya tegangan maksimum yang dapat dihasilkan pada trafo ini sebesar 6 kv. Jumlah tegangan sebesar ini dapat memnimbulkan medan listrik yang cukup agar timbul polarisasi pada materi ferroelektrik yang diuji. Penggunaan trafo step up sebagai penguat tegangan pada rancang bangun ini didasarkan pada ketidakmampuan rangkaian power amplifier untuk dapat memperkuat tegangan hingga 6 kv. Pada percobaan terdahulu power amplifier yang digunakan selalu ada masalah jika akan menggunakan tegangan tinggi. Masalah ini timbul karena ketidakmampuan power amplifier tersebut untuk dapat bekerja pada tegangan tinggi. Rangkaian Ferroelectric Loop Tracer Rangkaian Sawyer-Tower berfungsi untuk mendapatkan grafik histerisis dari kristal ferroelektrik yang digunakan. Pada rangkaian Sawyer-Tower yang digunakan telah dilakukan

9 modifikasi agar dapat bekerja pada tegangan tinggi yaitu sebesar 6000 V. skematik dari rangkaian Sawyer-Tower yang digunakan dapat dilihat pada gambar 4. Pada gambar 4 memperlihatkan bahwa terdapat rangkaian pembagi tegangan. Rangkaian pembagi tegangan ini digunakan agar output tegangan yang dihasilkan dari sampel tidak terlalu besar dan dapat terbaca oleh software. Besarnya pembagi tegangan untuk sampel yang berupa bulk dengan thin film berbeda nilainya. Untuk sampel yang berupa bulk, besar pembagi tegangan yang digunakan sebesar 1000 dan untuk sampel yang berupa thin film sebesar 11. Rangkaian yang digunakan dapat bekerja pada dua kondisi pengukuran. Kondisi pertama untuk pengukuran sampel berupa bulk dan kondisi kedua untuk sampel berupa thin film. Ketika melakukan pengukuran sampel berupa bulk, media pengukuran dihubungkan kepada J11 dan J12. Selanjutnya muatan akan bergerak menuju IC1. IC1 menggunakan OP- 07 dikarenakan memiliki tegangan ofset yang rendah. Pada IC1 ditambahkan kapasitor untuk menjaga agar muatan tidak bergerak kearah yang sebaliknya sehingga ditakutkan bisa merusak rangkaian. Pengukuran thin film menggunakan cara yang sama hanya saja media pengukuran dihubungkan kepada J4 dan J5. Hasil output dari IC1 merupakan polarisasi yang terjadi pada sampel ketika diberikan medan listrik. Untuk mengetahui besarnya tegangan yang digunakan dapat dilihat dari output IC2. Penggunaan pembagi tegangan pada rangkaian bertujuan agar tegangan yang dihasilkan pada IC2 bukan merupakan tegangan saturasi dari IC tersebut. Gambar 4 Skematik rangkaian Ferroelectric Loop Tracer

10 Gambar 5 Flow chart Ferroelectric Loop Tracer Rangkaian Pembagi Tegangan Tegangan yang digunakan dalam rancang bangun ini cukup besar nilainya sehingga dibutuhkan rangkaian pembagi tegangan agar alat akuisisi data yang digunakan dapat membaca tegangan tersebut. Besarnya pembagi tegangan yang digunakan untuk tegangan tinggi dan rendah berbeda nilainya. Hasil dari pembagi tegangan ini digunakan untuk menghitung besarnya medan listrik yang terbuat. Besarnya medan listrik dapat dihitung dengan persamaan E = (.11) Dimana E merupakan medan listrik yang dihasilkan, d adalah tebal dari sampel yang digunakan, dan V merupakan nilai tegangan yang digunakan. Besarnya nilai V akan sebanding dengan V = V! x a (12) Vx merupakan nilai tegangan yang diperoleh setelah melewati rangkaian pembagi tegangan. Oleh sebab itu untuk mencari nilai tegangan yang digunakan, nilai tegangan yang terbaca pada Vx harus dikalikan dengan nilai konstanta dari pembagi tegangan yang digunakan (a).

11 Gambar 6 Skematik sederhana rangkaian pembagi tegangan untuk tegangan rendah Gambar 6 merupakan skematik sederhana untuk rangkaian pembagi tegangan rendah. Untuk pembagi tegangan rendah menggunakan hambatan R1 sebesar 470k ohm dan R2 sebesar 47k ohm. Dengan menggunakan persamaan 13 diperoleh besarnya pembagi tegangan sebesar V! =! V! (13) =! (14) =!"#$!!"#!"# (15) = 11 (16) Ketika menggunakan tegangan rendah sebagai input, besarnya pembagi tegangan yang digunakan sebesar 11 kali. Besarnya pembagi tegangan ini cukup untuk membagi tegangan yang dihasilkan agar dapat terbaca pada alat akuisisi data. Besarnya tegangan maksimum yang dapat dihasilkan untuk tegangan rendah sebesar 120 volt, sehingga dengan menggunakan nilai pembagi tegangan sebesar 11x, besarnya nilai Vx yang terbaca akan sebesar 10,9 volt. Nilai sebesar ini masih dapat dibaca oleh alat akuisisi yang digunakan.

12 Gambar 7 Skematik sederhana rangkaian pembagi tegangan untuk tegangan tinggi Untuk tegangan tinggi, besarnya pembagi tegangan yang digunakan harus jauh lebih besar. Hal ini karena pada penggunaan tegangan tinggi, besarnya tegangan maksimum yang dapat dihasilkan oleh desain sebesar 6 kv. Gambar 7 menunjukan skematik sederhana untuk rangkaian pembagi tegangan tinggi yang digunakan. Pada skematik terlihat besarnya R1 sebesar 47 M ohm dan R2 sebesar 47 k ohm. Dalam rancang bangun sistem yang digunakan, besarnya hambatan pada R1 diperoleh dengan cara menserikan hambatan 4M7 ohm sebanyak 10 buah. Dengan cara ini bisa diperoleh hambatan total sebesar 47 M ohm. =!"#!!"#!"# (17) = 1000 (18) Kapasitor Referensi Rangkaian kapasitor refrensi berfungsi untuk membandingkan nilai kapasitas pada sampel dengan kapasitor dalam rangkaian ini. Secara teori, dua buah kapasitor yang disusun secara seri akan menghasilkan nilai muatan yang sama. Hal ini yang membuat kapasitor refrensi disusun secara seri dengan sampel yang digunakan. Pada penilitian ini digunakan 12 buah kapasitor yang memiliki nilai kapasitansi yang berbeda-beda mulai dari 104 µf, 105 µf, 106 µf, 223 µf, 224 µf, 225 µf, 473 µf, 474 µf, 475 µf, 683 µf, 684 µf, dan 685 µf. Nilai kapasitas yang berbeda-beda ini bertujuan agar perbandingan kapasitas sampel dengan kapasitor pada rangkain ini tidak terlalu berbada jauh sehingga dapat diperoleh grafik histerisis yang berbeda-beda.

13 Gambar 8 Skematik rangkaian kapasitor refrensi Pemilihan kapasitor refrensi yang digunakan tidak boleh terlalu besar atau terlalu kecil karena jika nilai kapasitor refrensi terlau besar tidak akan terbentuk momen dipol yang cukup agar terbentuk polarisasi pada materi (Evans, 2013). Pemilihan kapasitor refrensi yang digunakan tidak dapat ditentukan secara langsung tetapi harus dengan cara uji coba pada setiap nilai kapasitas kapasitor yang digunakan. Hal inilah yang menjadi dasar digunakan banyak kapasitor refrensi pada rancang bangun ini. Hasil dan Pembahasan Gambar 9 menunjukan hubungan antara tegangan yang dihasilkan pada variabel transformer dengan tegangan yang dihasilkan oleh trafo. Grafik yang dihasilkan menunjukan hubungan yang linier antara variabel transformer dengan trafo. Hal ini sesuai dengan prinsip kerja dari alat ini dimana ketika tegangan yang diberikan oleh variabel transformer diperbesar maka tegangan yang dihasilkan oleh trafo akan semakin besar pula. Pada grafik terdapat 12 output yang masing-masing output mewakili nilai output dari trafo yang digunakan. Trafo ini berfungsi untuk mengatur tegangan yang maksimum yang dapat dihasilkan dari variabel transformer. Output A mewakili nilai tegangan maksimum sebesar 6 volt, output B sebesar 12 volt, Output C sebesar 18 volt, output D sebesar 30 volt, Output E sebesar 42 volt, output F sebesar 54 volt, output G sebesar 66 volt, output H sebesar 78 volt, output I sebesar 90 volt, output J sebesar 102 volt, output k sebesar 114 volt, dan output L sebessar 120 volt. Meskipun grafik yang terbentuk merupakan grafik linier, tetap perlu dicari nilai dari konstanta, standar eror, serta standar deviasi dari tiap grafik. Hal ini

14 dilakukan untuk mengetahui grafik yang terbentuk memiliki kesalahan eksperiment yang kecil. Table 1 Data least square untuk tiap tegangan pada grafik di gambar 4.1 No Output a std eror a b stdr eror b R² 1 A E B E C E D E F G H I J K E L Gambar 9 Grafik tegangan hasil variabel transvormer dengan tegangan hasil trafo

15 Pengujian Respon Trafo Step Up Gambar 10 merupakan grafik yang dihasilkan oleh trafo tegangan tinggi. Pada grafik yang terbentuk diperoleh nilai b sebesar 50,21. Nilai b ini menggambarkan nilai penguatan yang dihasilkan oleh trafo step up yang digunakan. Nilai penguatan sebesar ini menggambarkan bahwa trafo step up yang digunakan dapat bekerja sesuai dengan desain yang telah dibuat. Besarnya nilai simpangan pada grafik yang dihasilkan sebesar Nilai simpangan ini menunjukan bahwa data yang digunakan merupakan data yang baik dan membuktikan bahwa pengambilan data yang dilakukan telah sesuai. Pengambilan data yang dilakukan tidak menunjukan kesalahan yang besar. Pengujian Rangkaian Pembagi Tegangan Gambar 10 Grafik hasil pembagi teganan (kiri) sampel thin film, (kanan) sampel bulk Pada Gambar 10 terlihat hasil dari pembagi tegangan untuk sampel yang berupa bulk. Sesuai dengan persamaan 14 tersebut diperoleh besarnya pembagi tegangan sebesar dengan nilai simpangan sebesar 1 untuk sampel berupa bulk. Hasil ini menunjukan hasil yang

16 baik dan rangkaian bekerja sesuai dengan yang diharapkan. Gambar 4.7 menunjukan hasil dari pembagi tegangan untuk thin film. Besarnya faktor pembagi yang diperoleh sebesar dengan nilai simpangan sebesar Berdasarkan pada hasil tersebut, rangkaian pembagi tegangan yang digunakan dapat bekerja dengan baik dan besarnya faktor pembagi yang diperoleh sesuai dengan yang diinginkan. Pengujian Material Ferroelektrik Pada penelitian ini, untuk menguji rancang bangun yang telah dibuat digunakan material BiFeO!. Pengujian dilakukan dalam suhu ruangan yaitu sebesar 27! C. Pengujian dilakukan dengan menggunakan osiloskop dan hasil yang diperoleh disimpan dalam bentuk excel selanjutnya diolah dengan menggunakan persamaan Hasil yang diperoleh dapat dilihat pada gambar Gambar 11 Loop hysterisis material BiFe Material BiFe O! yang digunakan memiliki ketebalan sebesar 0.5 cm. Besarnya tegangan yang terbaca pada Vx sebesar volt dan Vy sebesar 0.37 volt. Tegangan ini merupakan tegangan keluaran yang dihasilkan oleh pembagi tegangan. Untuk mengetahui tegangan yang diberikan kepada sampel dapat menggunakan persamaan yang telah diperoleh.! = 1000! 3.4 (19)! = 1000(1.204) 3.4 (20)! = Volt (21) Untuk mencari besarnya polarisasi dapat dilakukan dengan cara P =!.!"# "!!.!"!!"!"##.! 8.85 x 10!.!".!!".!!" (22)

17 P = µμc/cm! (23) Berdasarkan pada pergitungan 22 diperoleh bahwa besarnya polarisasi yang terjadi pada materi sebesar µμc/cm2. Kesimpulan 1. Berdasarkan pada data rangkaian pembagi tegangan yang diperoleh, dapat disimpulkan bahwa nilai pembagi tegangan untuk sampel berupa bulk sebesar 1000 dengan nilai R sebesar 1 dan untuk sampel thin film sebesar 11 dengan R sebesar Besarnya penguatan yang dihasilkan oleh trafo step up yang digunakan sebesar dengan nilai R sebesar Rancang bangun sistem pelacak loop histerisis metode Sawyer-Tower yang dibangun ini dapat menunjukan kurva histerisis yang terjadi pada materi ferroelektrik ketika diberikan medan listrik. Saran 1. Menambahkan mikrokontroler dan lcd untuk membaca nilai tegangan dan polarisasi secara langsung. 2. Menambahkan variasi temparatur pada saat pengambilan data. Daftar Referensi Evans, J. T. (2013). Introduction to the Ferroelectric Memory. Albuquerque: Radiant Technologies, Inc. Kasap, S. O. (2002). Principles of Electronic Materials and Devices (2nd ed.). McGraw-Hill. Kasap, S., & Capper, P. (2006). Springer Handbook of Electronic and Photonic Materials. Smallman, R. E., & Bishop, R. J. (1999). Ceramic and glass. Modern Physical Metallurgy and Material Engineering. Smyth, C. P. (1966). Dielectric Polarization and Relaxation. Annual Review of Physical Chemistry,