Pengertian Photodiode: Jenis, Fungsi, Prinsip Kerja Serta Aplikasinya

Dunia elektronika tak luput dari berbagai jenis komponen, komponen elektronika ini biasanya dibedakan berdasarkan jenis ataupun karakteristiknya. Sama halnya dengan dioda, dioda adalah komponen elektronika yang mempunyai karakteristik dapat digunakan sebagai penyearah, penstabil tegangan, pembatas arus, dan sensor cahaya.

Salah satu jenis dioda sebagai sensor cahaya disebut sebagai photodiode atau dalam bahasa indonesia dikenal dengan dioda foto. Photodiode mempunyai simbol sekilas mirip dengan simbol LED, akan tetapi jika lebih diperhatikan lagi perbedaanya terletak pada arah panah yaitu untuk LED panah mengarah ke luar sementara dioda foto panahnya mengarah ke dalam. Topik ini akan lebih menarik jika kita mulai belajar bersama apa itu photodioda, lalu bagaimana prinsip kerjanya, dan apa sih fungsinya?

Pengertian Photodiode

photodioda
Gambar Photodiode

Photodiode atau dioda foto adalah jenis dioda yang dapat mentransformasi energi cahaya menjadi arus listrik. Photodioda akan mengalami perubahan resistansi ketika mendapatkan cahaya, hubungan keduanya adalah berbanding terbalik. Ketika intensitas cahaya yang diterima oleh dioda foto semakin besar makan akan menghasilkan nilai resistansi yang rendah. Photodiode mempunyai nilai resistansi rendah dan arus listrik yang hanya dapat mengalir satu arah saja dari anoda ke katoda.

Photodioda merupakan kelompok komponen aktif yang bahan dasar pembuatanya adalah semikonduktor serta masuk ke kategori keluarga dioda. Sama halnya dengan dioda lain, photodiode mempunyai dua kaki terminal yaitu kaki terminal anoda (semikonduktor tipe-P) dan kaki terminal katoda (semikonduktor tipe-N). Namun perbedaanya terletak pada lensa dan filter optik yang terpasang pada permukaan dioda foto sebagai pendeteksi cahaya.

anoda ke katoda
Anoda ke katoda

Jenis dioda ini paling sering digunakan sebagai sensor cahaya, cahaya yang dapat ditangkap oleh dioda foto adalah cahaya matahari, cahaya inframerah, cahaya ultraviolet, cahaya tampak hingga sinar X. Contoh pengaplikasian dioda foto adalah pada sensor penghitung kendaraan, scanner barcode, sensor cahaya kamera dan peralatan medis. Photodiode terbagi menjadi dua jenis yaitu dioda photovoltaic (jenis dioda yang dapat menghasilkan tegangan, contohnya sel surya) dan  dioda photoconductive (dioda yang tidak dapat menghasilkan tegangan dan harus ada sumber tegangan lain sebagai penggerak beban).

Baca Juga:  Cara Menyambungkan Set Top Box ke Wifi dengan dan Tanpa Menggunakan Dongle Wifi

Jenis Photodioda

Jenis Photodioda
Jenis Photodioda

Photodiode atau dioda foto mempunyai dua jenis pengoperasaian, berikut adalah penjelasan singkatnya:

1. Dioda Photovoltaic

Adalah jenis dioda yang menghasilkan tegangan seperti sel surya / solar cell. Tegangan yang dihasilkan dioda photovoltaic sangat kecil dan bahkan tidak cukup untuk menyalakan sebuah lampu ataupun perangkat elektronika.

2. Dioda Photoconductive

Adalah jenis dioda yang tidak menghasilkan tegangan maupun arus listrik, oleh karena itu mengharuskan adanya sumber tegangan lain untuk menggerakan beban. Sumber tegangan ini dipasangkan secara bias terbalik (reversed biased voltage). Photodiode sendiri mempunyai fungsi sebagai saklar yang dapat mengalirkan arus listrik ketika dikenakan cahaya.

Fungsi Photodiode

Photodiode mempunyai fungsi umum sebagai sensor cahaya, karena dioda jenis ini memiliki kemampuan sensitif terhadap cahaya yang cukup tinggi. Oleh sebab itu, photodioda sering dijadikan pilihan diberbagai bidang. Fungsi dioda foto sering diaplikasikan pada sensor penghitung kendaraan lalu lintas, scanner barcode, sensor cahaya kamera, robot line follower, pendeteksi garis pada robot, peralatan medis, dan lain sebagainya.

Prinsip Kerja Photodioda

Prinsip Kerja Photodioda
Prinsip Kerja Photodioda

Photodiode atau dioda foto adalah komponen yang terbuat dari bahan-bahan populer seperti silicon, germanium, dan lainnya. Bahan tersebut kemudian dibentuk sedemikian rupa sehingga menghasilkan satu lapisan tipis semikonduktor tipe-N (yang mempunyai kelebihan elektron) dan satu lapis tebal semikonduktor tipe-P (yang mempunyai kelebihan hole).

  • Prinsip kerjanya adalah ketika dioda foto terkena cahaya, partikel yang paling kecil dari cahaya berupa photon akan masuk menembus lapisan semikonduktor tersebut sehingga terjadilah tabrakan antar elektron-elektron yang terikat menyebabkan elektron tersebut terpisah dari intinya dan menghasilkan hole.
  • Elektron-elektron yang terpisah akibat tabrakan dan posisinya berada dekat persimpangan semikonduktor N-P akan berjalan menyeberangi persimpangan hingga berpindah ke daerah semikonduktor tipe-N.
  • Akibat kejadian ini jumlah elektron pada semikonduktor tipe-N semakin banyak sedangkan semikonduktor tipe-P mempunyai hole yang berlebih.
  • Proses ini secara terus menerus terjadi dan mengakibatkan perbedaan potensial antara persimpangan semikonduktor tipe-N (katoda) dan semikonduktor tipe-P (anoda).
  • Ketika dioda foto pada kedua kaki anoda dan katoda dihubungkan beban, maka akan terjadi aliran elektron dari katoda ke kaki anoda dengan melewati beban atau kabel tersebut. Kondisi ini yang kita kenal dengan sebutan aliran arus listrik.
Baca Juga:  Cara Kerja Timer Kulkas 2 Pintu dan Jenis Lengkap

Sebagai catatan bahwa saat dioda foto terkena cahaya maka komponen ini akan bersifat sebagai sumber tegangan dan resistansinya jadi kecil. Akan tetapi saat dioda foto tidak terkena cahaya maka resistansinya menjadi sangat besar dan tidak ada arus yang dapat mengalir. Kesimpulannya besar atau kecilnya arus yang mengalir pada dioda foto bergantung pada intensitas cahaya yang diperoleh dioda foto.

Aplikasi Fotodioda

Beberapa contoh aplikasi penggunaan photodiode diantaranya:

  • Fotodioda digunakan dalam aplikasi sederhana sehari-hari karena respons linier fotodioda terhadap penerangan cahaya.
  • Fotodioda digunakan dalam sistem keselamatan seperti detektor api dan asap.
  • Fotodioda digunakan dalam berbagai aplikasi medis, seperti dalam instrumen yang menganalisis sampel, detektor untuk computed tomography, dan juga dalam monitor gas darah.
  • Fotodioda digunakan dalam panel sel surya.
  • Fotodioda digunakan dalam rangkaian logika.
  • Fotodioda digunakan dalam sirkuit deteksi.
  • Fotodioda digunakan dalam sirkuit pengenalan karakter.
  • Fotodioda digunakan untuk pengukuran intensitas cahaya yang tepat dalam sains dan industri.
  • Fotodioda lebih cepat dan lebih kompleks daripada dioda sambungan PN normal dan karenanya sering digunakan untuk pengaturan pencahayaan dan komunikasi optik.

Bahan Semikonduktor untuk Photodiode (Dioda Foto)

bahan photodioda
Gambar Photodioda

Photodiode atau dioda foto biasanya menggunakan bahan dasar semikonduktor. Bahan semikonduktor yang dipakai ada berbagai jenis diantaranya: Silikon (Si), Germanium (Ge), Indium gallium arsenide phosphide (InGaAsP), Indium gallium arsenide (InGaAs). Masing – masing dari bahan ini tentunya mempunyai karakteristik dan spesifikasi yang berbeda. Untuk lebih jelasnya mengenai detail bahan semikonduktor akan dijelaskan sebagai berikut:

  • Silikon (Si): Arus Gelap rendah, mempunyai kecepatan tinggi, sensitivitas atau kepekaan baik di rentang jarak 400 nm sampai 1000 nm (jarak terbaiknya adalah 800 nm – 900 nm)
  • Germanium (Ge): Arus Gelap lebih tinggi, mempunyai kecepatan rendah, sensitivitas atau kepekaan baik di rentang jarak 900 nm sampai 1600 nm (jarak terbaiknya adalah 1400 nm – 1500 nm)
  • Indium Gallium Arsenide Phosphide (InGaAsP): Mahal, arus gelap rendah, mempunyai kecepatan tinggi, sensitivitas atau kepekaan baik di di rentang jarak 1000 nm sampai 1350 nm (jarak terbaiknya adalah 1100 nm – 1300 nm)
  • Indium Gallium Arsenide (InGaAs): Mahal, arus gelap rendah, mempunyai kecepatan tinggi, sensitivitas atau kepekaan baik di di rentang jarak 900 nm sampai 1700 nm (jarak terbaiknya adalah 1300 nm – 1600 nm)
Baca Juga:  Fungsi Defrost Pada Kulkas dan Jenisnya Lengkap

Oke tak terasa Anda sudah berada di penghujung artikel ini, demikian materi singkat tentang pengertian photodioda atau dioda foto, jenis, fungsi, prinsip kerja, dan bahan-bahan semikonduktor yang digunakan untuk membuat dioda foto. Semoga bermanfaat dan sampai jumpa kembali. Terima kasih

Bagikan Postingan:

Leave a Comment