Bagi Anda yang bekerja dalam bidang elektronika, memahami fungsi cara kerja photodioda merupakan hal yang sangat penting. Ini adalah salah satu tipe dioda dimana banyak digunakan pada suatu rangkaian karena perannya cukup penting.
Adapun fungsi dari dioda foto dan photodioda adalah sebagai sensor cahaya secara umum. Kendati memang tergolong sebagai salah satu dioda, tetapi ternyata jenis tersebut mempunyai sifat sekaligus karakteristik khusus alias tidak sama dengan lainnya.
Komponennya sering diaplikasikan pada berbagai perangkat dimana berhubungan dengan cahaya misalnya saja adalah dalam dunia fotografi. Agar Anda bisa semakin lebih paham, maka dapat menyimak penjelasannya dibawah ini.
Pengertian dari Photodioda
Agar Anda dapat memahami lebih lanjut mengenai komponen ini, maka penting agar mengetahui pengertian dari Photodioda terlebih dahulu. Terlebih lagi ini menjadi salah satu komponen yang sering digunakan dalam bidang elektronika.
Photodioda adalah sebuah komponen semikonduktor dimana dapat mengubah energi cahaya menjadi energi listrik. Nantinya energi listrik dimana dihasilkan oleh komponen tersebut yakni berupa tegangan dan arus dengan jumlah daya tertentu.
Selain itu, jumlah daya listrik yang dihasilkan oleh komponen tersebut akan bergantung pada jumlah intensitas cahaya serta struktur komposisi semikonduktor dalamnya. Sama seperti dengan tipe lainnya ternyata komponen tersebut mempunyai PN junction atau sambungan PN diantara 2 semikonduktor penyusunnya.
Dalam keadaan yang gelap dengan intensitas cahaya rendah resistansi photodioda akan cukup besar sehingga mengakibatkan tidak terdapat arus mengalir. Sebaliknya apabila semakin banyak cahaya yang mengenai maka arus juga akan mengalir dengan cukup besar.
Terdapat sejumlah cahaya dimana dapat dideteksi oleh Foto Dioda tersebut diantaranya adalah matahari, sinar infrared, cahaya tambak, sinar X hingga ultra-violet. Sedangkan pendeteksi yang terdapat didalamnya yakni berupa lensa serta filter optic yang dipasang di permukaan komponen.
Bentuk atau Simbol
Sensor cahaya inipun menjadi salah satu sensor dioda lainnya dimana juga memiliki bentuk dan simbolnya tersendiri. Adapun simbol photodioda sendiri adalah berupa à (panah) dimana mengarah ke bagian dalam.
Apabila dilihat dengan seksama maka simbol tersebut ternyata mempunyai kemiripan dengan simbol LED tetapi yang membedakan adalah arah panahnya saja. Dimana arah anak panah LED keluar, sedangkan pada dioda ini mengarah ke belakangan.
Hal tersebut disebabkan karena karakteristik yang terdapat pada komponen photodioda dimana apabila terkena cahaya matahari ternyata dapat memproduksi listrik. Dengan begitu proses pemasangannya harus diinstal secara terbalik atau reversed-bias.
Karakteristik Dari Photodioda
Setelah memahami bagaimana simbol dari komponen ini, maka langkah berikutnya adalah dengan mengetahui bagaimana karakteristik yang ada di tipe dioda tersebut. Tipe ini juga sering disebut sebagai sensor cahaya atau detector cahaya.
Hal tersebut karena kemampuan dari komponennya dimana dapat mengubah cahaya menjadi sinyal-sinyal listrik. Berikut ini karakteristik yang dimiliki oleh komponen dioda tersebut:
- Terdiri dari dua rangkaian utama yakni terminal katoda (semikonduktor tipe N) dan terminal anoda (semikonduktor tipe P)
- Terbuat dari bahan semikonduktor seperti silicon, indium gallium arsenide, germanium serta phospite
- Mempunyai desain dengan perangkat filter optic, lensa sekaligus permukaan transparan agar dapat menangkap cahaya yang melewati
- Luas permukaan berpengaruh terhadap waktu respon dari komponen saat terkena sinar. Semakin luas permukaannya, maka responnya juga akan semakin cepat
- Beberapa tipe memiliki bentuk mirip dengan LED.
Fungsi Photodioda
Secara umum, sensor photodioda memiliki peran sebagai sebuah sensor cahaya karena kemampuan senstifnya terhadap cahaya cukup tinggi. Itu akan mengakibatkan perangkat tersebut memiliki fungsi banyak sehingga dapat diaplikasikan pada berbagai bidang.
Berikut ini sejumlah fungsi dari komponen tersebut yang perlu Anda ketahui:
- Sistem otomatis sensor cahaya atau lampu
- Dapat digunakan pada sistem detector api dan asap
- Sebagai perangkat fotografi
- Pembuatan komponen optocoupler
- Digunakan sebagai peralatan keamanan
- Untuk scanner barcode
- Peralatan medis
Cara Kerja
Setelah memahami bagaimana fungsi dioda foto, maka tahap berikutnya adalah dengan mengetahui bagaimana cara kerja didalamnya. Komponen ini sendiri terbuat dari bahan semikonduktor P-N junction sehingga mengakibatkan cahaya yang diserap akan mengakibatkan pergeseran foton.
Dari proses itulah nantinya akan menghasilkan pasangan elektron dan hole yang terdapat pada kedua sisi sambungan. Saat elektron yang telah diproduksi tersebut masuk ke bagian pita konduksi, maka elektron akan langsung mengalir kea rah positif dari sumber tegangan.
Berbeda dengan hole yang diproduksi maka akan mengalir ke arah negative sumber tegangan sehingga mengakibatkan arus mengalir memasuki rangkaian. Jumlah besarnya pasangan elektron ataupun hole itulah sangat bergantung pada intensitas cahaya dimana diserap oleh photodiode.
Selain itu, besarnya tegangan atau arus yang dihasilkan pada komponen fotodioda akan bergantung pada besar kecilnya radiasi dimana dikeluarkan oleh infrared. Medan listrik yang berada di area persimpangan PN dioda itulah menyebabkan elektron dan hole bergerak ke arah luar.
Partikel elektron akan mulai bergerak ke dalam katode dan hole bergerak pada anoda. Dengan proses itulah akan menghasilkan arus listrik nantinya.
Bahan-bahan Semikonduktur Pembuatannya
Jika fungsi cara kerja photodioda sudah diketahui, maka Anda juga membutuhkan informasi mengenai bahan-bahan semikonduktornya tersebut lebih rinci. Jika diatas dijelaskan dengan sederhana, berikut ini penjelasannya lebih detail.
Silikon
Arus gelap yang rendah, tingkap kepekaan cukup baik pada jarak kurang lebih 400nm-1000 nm, kecepatan tinggi.
Indium Gallium Arsenide Phosphide
Memiliki harga mahal, arus gelap rendah, tingkat kepekaan cukup baik dengan jarak 1000nm-1350nm, mempunyai kecepatan cukup tinggi.
Indium Gallium Arsenide
Memiliki harga mahal, tingkat kepekaan cukup baik dengan jarak 900nm-1700nm, arus gelap yang rendah serta kecepatannya cukup tinggi.
Germanium
Arus yang lebih tinggi, tingkap kepekaan di jarak 900nm-1600nm, kecepatan rendah.
Mode Operasi Photodioda
Dioda photo inilah dapat dioperasikan dalam tiga mode sekaligus yang berbeda seperti fotovaoltaik, fotokonduktof serta dioda avalanche. Untuk lebih jelasnya, silahkan simak penjelasan mengenai mode operasi berikut.
Fotovoltaik
Mode satu ini biasanya juga disebut dengan mode bias nol dan paling banyak digunakan. Biasanya digunakan di dalam frekuensi rendah tetapi cahaya cukup tinggi mengakibatkan tegangan yang dihasilkan cukup kecil, sehingga mungkin tidak dapat menyalakan sebuah lampu ataupun perangkat elektronika.
Fotokonduktif
Berikutnya adalah fotokonduktif dimana dapat bekerja dengan kondisi biasa terbalik dimana katode akan berubah positif dan anoda negative. Pada saat tegangan balik meningkat, maka lebar lapisan deplesi juga akan mengalami peningkatan nantinya.
Dioda Avalanche
Mode pengoperasian terakhir satu ini akan bekerja dalam kondisi bias balik yang cukup tinggi. Nantinya kondisi itulah dapat memungkinkan penggandaan avalanche breakdown pada masing-masing lubang elektron dimana dihasilkan foto.
Ini akan mengakibatkan adanya penguatan internal di dalam komponen foto dioda serta mengakibatkan peningkatan respons photodiode.
Keberadaan dari salah satu tipe dioda inilah sudah digunakan untuk diaplikasikan pada banyak hal. Dengan mengetahui pengertian, fungsi cara kerja photodioda itulah, Anda dapat memahami dengan baik penggunaannya.