Pengertian Photodiode – Bagi kalian yang bekerja dalam bidang elektronika tentu saja sudah mengenal yang namanya komponen dioda.
Komponen ini mempunyai banyak jenis, yang dimana setiap jenis dioda mempunyai fungsinya masing-masing.
Salah satu jenis dioda yang banyak digunakan adalah photodiode atau bisa juga disebut sebagai dioda foto.
Lalu apa pengertian dari komponen dioda foto? Untuk penjelasan lebih detailnya bisa kalian simak pembahasan mengenai pengertian photodiode, bentuk, simbol, bahan-bahan semikonduktor, cara kerja, pengoptimalan, fungsi dan prinsipnya disini.
Daftar isi
Pengertian Photodiode
Photodiode atau dalam bahasa indonesianya disebut dengan Dioda Foto adalah komponen elektronika yang bisa mengubah cahaya menjadi arus listrik.
Dioda foto merupakan komponen aktif yang terbuat dari bahan semikonduktor serta tergolong dalam keluarga dioda.
Seperti dioda pada umumnya, photodiode atau dioda foto ini mempunyai dua kaki terminal yakni kaki terminal katoda dan kaki terminal anoda.
Namun dioda foto mempunyai lensa dan filter optik yang terpasang dipermukaannya sebagai pendeteksi cahaya.
Cahaya yang dapat dideteksi oleh dioda foto diantaranya yaitu cahaya matahari, sinar inframerah, cahaya tampak, sinar x hingga sinar ultraviolet.
Oleh karena itu, photodiode atau dioda foto yang bisa mendeteksi berbagai cahaya ini telah banyak diaplikasikan ke berbagai perangkat elektronika serta listrik seperti penghitung kendaraan, sensor kamera, scanner barcode, alat-alat medis dan peralatan keamanan.
Bentuk dan Simbol Photodiode
Photodiode atau Dioda Foto adalah salah satu dari beberapa jenis dioda lainnya seperti Dioda Zener, Dioda Bridge, LED dan lainnya. Setiap dioda mempunyai bentuk dan simbolnya tersendiri.
Photodiode mempunyai simbol à (panah) yang mengarah ke dalam. Jika dilihat dengan seksama simbol ini mirip dengan simbol LED.
Yang membedakan hanyalah pada arah panahnya, anak panah LED mengarah keluar sementara photodiode mengarah ke dalam.
Hal tersebut dikarenakan karakteristik photodiode yang apabila terkena cahaya maka akan menghasilkan listrik.
Sehingga dalam pemasangannya photodiode harus diinstal secara reversed-bias (terbalik).
Photodiode atau Dioda Foto mempunyai rangkaian yang terdiri dari dua rangkaian utama yaitu:
- Terminal Katoda (semikonduktor type-N)
- Terminal Anoda (semikonduktor type-P)
Bahan-bahan Semikonduktor untuk Photodiode
Bahan semikonduktor pada umumnya digunakan sebagai bahan dasar dalam pembuatan photodiode adalah Germanium (GE), Silikon (SE), Indium Gallium Arsenide (InGaAs), serta Indium Gallium Arsenide Phosphide (InGaAsp).
Masing-masing bahan tersebut sudah pasti mempunyai spesifikasi dan karakteristik yang berbeda-beda.
Berikut ini adalah penjelasan secara lebih detail mengenai bahan-bahan semikonduktor untuk komponen dioda foto:
- Silikon (Si) : Arus gelap yang rendah, mempunyai kecepatan tinggi, tingkat kepekaan (sensitivitas) yang cukup baik pada jarak kurang lebih sekitar 400nm sampai dengan 1000 nm (paling bagus di jarak 800nm sampai 900nm).
- Germanium (Ge) : Arus yang lebih tinggi, mempunyai kecepatan rendah, tingkat kepekaan (sensitivitas) yang cukup baik pada jarak kurang lebih sekitar 900nm sampai 1600nm (paling bagus di jarak 1400 sampai 1500nm).
- Indium Gallium Arsenide Phosphide (InGaAsP) : Mahal, arus gelap yang rendah, mempunyai kecepatan yang tinggi, tingkat kepekaan (sensitivitas) yang cukup baik di jarak kurang lebih sekitar 1000nm sampai 1350nm (paling bagus di jarak 1100nm sampai 1300nm).
- Indium Gallium Arsenide (InGaAs) : Mahal, arus gelap yang rendah, mempunyai kecepatan yang tinggi, tingkat kepekaan (sensitivitas) yang cukup baik pada jarak sekitar 900nm sampai 1700nm (paling bagus pada jarak 1300nm sampai 1600nm).
Cara Kerja Photodiode
Photodiode atau dioda foto terbuat adari semikonduktor P-N Junction maka cahaya yang diserap oleh photodiode akan mengakibatkan terjadinya pergeseran foton.
Sehingga akan menghasilkan pasangan Elektron dan Hole di kedua sisi dari sambungan.
Ketika Elektron-elektron yang dihasilkan itu masuk ke pita konduksi maka Elektron-elektron itu akan mengalir ke arah positif sumber tegangan.
Sedangkan hole yang dihasilkan mengalir ke arah negatif sumber tegangan sehingga arus akan mengalir di dalam rangkaian.
Besarnya pasangan elektron ataupun hole yang dihasilkan tergantung dari besarnya intensitas cahaya yang diserap oleh photodiode.
Photodiode digunakan sebagai penangkap gelombang cahaya yang dipancarkan olhe infrared.
Besarnya tegangan atau arus listrik yang dihasilkan oleh photodiode tergantung besar kecilnya radiasi yang dipancarkan oleh infrared.
Pengoperasian Photodiode
Terdapat dua model pengoperasian pada Photodiode, yakni dengan model Photovoltaic dan model Photoconduktive..
1. Model Photovoltaic
Seperti Sel Surya (Solar Cell), Photodiode juga bisa menghasilkan tegangan yang dapat diukur.
Namun tegangan dan arus listrik yang dihasilkannya sangat kecil dan tidak cukup untuk menyalakan sebuah lampu maupun perangkat elektronika.
Berikut ini adalah contoh rangkaian photodiode yang dikerjakan pada mode Photovoltaic:
2. Model Photoconductive
Karena tidak dapat menghasilkan arus listrik yang cukup untuk kebutuhan rangkaian elektronika.
Maka biasanya Photodiode digabungkan dengan sumber tegangan yang dipasangkan secara bias terbalik (Reversed Biased Voltage).
Model Photoconductive ini menggunakan sumber tegangan lain sebagai penggerak beban atau rangkaian Elektronika.
Sedangkan Photodiode sendiri berfungsi sebagai Saklar (Switch) yang mengalirkan arus listrik ketika dikenakan cahaya.
Berikut ini adalah contoh rangkaian photodiode yang dikerjakan pada mode Photoconductive:
Fungsi Photodiode
Fungsi dari photodiode adalah sebagai sensor cahaya karena mempunyai kemampuan sensitive terhadap cahaya yang cukup tinggi.
Oleh karena itu, photodiode juga mempunyai banyak fungsi lainnya yang dapat diaplikasikan ke berbagai bidang.
Diantaranya yaitu sebagai penghitung kendaraan lalu lintas, peralatan keamanan, sensor pada robot line follower, scanner barcode, alat-alat medis, pendeteksi garis pada robot pemadam api, sensor cahaya kamera, dan masih banyak lagi yang lainnya.
Prinsip Kerja Photodiode
Komponen photodiode terdiri dari sebuah lapisan tipis semikonduktor tipe-N yang mempunyai cukup banyak elektron serta sebuah lapisan tebal semikonduktor tipe-P yang memiliki banyak hole.
Dalam hal ini untuk lapisan semikonduktor tipe-N adalah katoda, sementara untuk lapisan semikonduktor tipe-P yaitu anoda.
Ketika photodiode terkena cahaya, foton yang merupakan partikel paling kecil cahaya akan melewati lapisan semikonduktor tipe-N sehingga bisa masuk pada lapisan semikonduktor tipe-P.
Foton-foton tersebut nantinya akan bertabrakan dengan banyak elektron yang terikat.
Sehingga elektron akan terpisah secara langsung dari intinya. Intinya yang menjadi penyebab terjadinya hole.
Elektron yang terpisan karena tabrakan serta berada dekat pada persimpangan P-N Junction akan melewati persimpangan tersebut ke sekitaran semikonduktor tipe-N.
Maka, dengan demikian elektron akan semakin bertambah pada sisi semikonduktor N, sementara sisi semikonduktor P akan kelebihan hole.
Pemisah muatan negatif dan positif ini membuat terjadinya perbedaan potensial pada persimpangan P-N Junction.
Saat dihubungkan dengan sebuah sisi beban maupun kabel menuju katoda (sisi semikonduktor N) dan anoda (sisi semikonduktor P).
Elektron akan langsung mengalir melewati beban atau kabel itu sendiri mulai dari katoda menuju anoda atau yang biasa disebut dengan aliran arus listrik.
Demikianlah penjelasan mengenai pengertian photodiode, bentuk, simbol, bahan-bahan semikonduktor, cara kerja, pengoptimalan, fungsi dan prinsipnya. Semoga bisa bermanfaat bagi kita semua. Sekian sampai jumpa, terimakasih 😀
