Empat Pilar – Pengertian Photodiode (Dioda Foto) : Fungsi dan Prinsip Kerja Secara Lengkap. Pelajari lebih dalam tentang Pengertian Photodiode (Dioda Foto), cara kerja, jenis-jenis, dan aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari. Artikel ini akan memandu Kalian melewati rahasia teknologi ini.
Seiring perkembangan teknologi, banyak perangkat elektronik yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari melibatkan berbagai komponen canggih. Salah satunya adalah photodiode. Lantas, apa pengertian photodiode itu sebenarnya?
Photodiode adalah semikonduktor dengan dua terminal yang beroperasi dengan memanfaatkan efek fotolistrik. Ketika dikenai sinar, misalnya sinar ultraviolet atau cahaya tampak, photodiode akan mengubahnya menjadi arus listrik. Perubahan ini sangat penting dalam berbagai aplikasi teknologi.
Pengertian Photodiode (Dioda Foto)
Photodiode, juga dikenal sebagai Dioda Foto, adalah komponen elektronik yang mengubah cahaya menjadi arus listrik.
Dioda foto adalah komponen aktif yang terbuat dari bahan semikonduktor dan termasuk dalam keluarga dioda.
Seperti halnya dioda pada umumnya, photodiode atau dioda foto ini memiliki dua terminal, yaitu terminal katoda dan terminal anoda.
Namun, dioda foto dilengkapi dengan lensa dan filter optik yang dipasang di permukaannya sebagai pendeteksi cahaya.
Dioda foto mampu mendeteksi berbagai jenis cahaya, termasuk cahaya matahari, sinar inframerah, cahaya tampak, sinar-X, dan sinar ultraviolet.
Oleh karena itu, photodiode atau dioda foto yang mampu mendeteksi berbagai jenis cahaya ini telah banyak digunakan dalam berbagai perangkat elektronik dan listrik, seperti penghitung kendaraan, sensor kamera, pemindai kode batang, peralatan medis, dan peralatan keamanan.
Bahan-Bahan Semikonduktor untuk Photodiode (Dioda Foto)
Bahan-bahan semikonduktor yang umumnya digunakan sebagai bahan dasar Photodiode meliputi Silikon (Si), Germanium (Ge), Indium gallium arsenide phosphide (InGaAsP), dan Indium gallium arsenide (InGaAs):
- Silikon (Si)
Bahan ini memiliki arus gelap rendah, kecepatan tinggi, dan sensitivitas yang baik dalam rentang panjang gelombang sekitar 400nm hingga 1000nm (terbaik pada 800nm – 900nm). - Germanium (Ge)
Bahan ini memiliki arus gelap lebih tinggi, kecepatan rendah, dan sensitivitas yang baik dalam rentang panjang gelombang sekitar 900nm – 1600nm (terbaik pada 1400nm – 1500nm). - Indium gallium arsenide phosphide (InGaAsP)
Bahan ini memiliki harga mahal, arus gelap rendah, kecepatan tinggi, dan sensitivitas yang baik dalam rentang panjang gelombang sekitar 1000nm – 1350nm (terbaik pada 1100nm – 1300nm). - Indium gallium arsenide (InGaAs)
Bahan ini memiliki harga mahal, arus gelap rendah, kecepatan tinggi, dan sensitivitas yang baik dalam rentang panjang gelombang sekitar 900nm – 1700nm (terbaik pada 1300nm – 1600nm).
Bentuk dan Simbol Photodiode (Dioda Foto)
Photodiode, juga dikenal sebagai Dioda Foto, merupakan salah satu jenis dioda yang berbeda dari dioda lainnya seperti Dioda Zener, Dioda Bridge, dan LED. Setiap jenis dioda memiliki bentuk dan simbolnya sendiri.
Simbol photodiode terdiri dari panah yang mengarah ke dalam. Jika diperhatikan dengan seksama, simbol ini mirip dengan simbol LED.
Perbedaannya terletak pada arah panahnya, di mana anak panah pada LED mengarah ke luar sedangkan pada photodiode mengarah ke dalam.
Perbedaan ini disebabkan oleh karakteristik photodiode yang menghasilkan arus listrik ketika terkena cahaya. Oleh karena itu, photodiode harus dipasang dengan reversed-bias (terbalik) dalam rangkaian.
Photodiode atau Dioda Foto memiliki dua terminal utama dalam rangkaian, yaitu Terminal Katoda (semikonduktor tipe-N) dan Terminal Anoda (semikonduktor tipe-P).
Fungsi Photodiode (Dioda Foto)
Setelah memahami Pengertian Photodiode (Dioda Foto), selanjutnya Photodiode memiliki fungsi utama sebagai sensor cahaya karena memiliki sensitivitas yang tinggi terhadap cahaya. Namun, selain itu, photodiode juga memiliki berbagai fungsi lain yang dapat diterapkan dalam berbagai bidang.
Berikut adalah beberapa fungsi photodiode yang sering digunakan:
1. Penghitung Kendaraan Lalu Lintas
Photodiode dapat digunakan sebagai sensor dalam sistem penghitung kendaraan lalu lintas. Dalam aplikasi ini, photodiode mendeteksi perubahan cahaya yang dihasilkan oleh kendaraan yang melewati area sensor, sehingga dapat menghitung jumlah kendaraan yang melintas.
2. Peralatan Keamanan
Photodiode digunakan dalam sistem keamanan sebagai sensor cahaya untuk mendeteksi perubahan intensitas cahaya.
Misalnya, dalam sistem pengaman rumah atau gedung, photodiode dapat digunakan untuk mendeteksi adanya gerakan atau perubahan cahaya yang mencurigakan.
3. Sensor pada Robot Line Follower
Photodiode digunakan sebagai sensor pada robot line follower untuk mengikuti jalur yang ditentukan. Photodiode akan mendeteksi perbedaan intensitas cahaya antara garis dan latar belakang, sehingga robot dapat mengikuti jalur dengan tepat.
4. Scanner Barcode
Photodiode digunakan dalam scanner barcode sebagai sensor cahaya yang membaca informasi dari kode batang pada produk.
Ketika scanner ditempatkan di atas barcode, photodiode akan mendeteksi pola cahaya yang dihasilkan oleh barcode dan mengubahnya menjadi data yang dapat dibaca.
5. Alat-alat Medis
Photodiode dapat digunakan dalam alat-alat medis sebagai sensor untuk pengukuran kadar oksigen dalam darah, pengukuran denyut nadi, dan sebagainya.
Photodiode akan mendeteksi intensitas cahaya yang melewati jaringan tubuh dan memberikan informasi vital yang penting dalam diagnosis dan pemantauan pasien.
6. Pendeteksi Garis pada Robot Pemadam Api
Photodiode digunakan pada robot pemadam api sebagai sensor untuk mendeteksi garis yang mengarahkan robot.
Photodiode akan mendeteksi perbedaan intensitas cahaya antara garis dan latar belakang, sehingga robot dapat mengikuti jalur yang telah ditentukan menuju titik api.
7. Sensor Cahaya pada Kamera
Photodiode digunakan dalam kamera sebagai sensor cahaya untuk mengukur intensitas cahaya yang masuk. Informasi ini digunakan dalam pengaturan eksposur, penyesuaian fokus, dan pengaturan lainnya dalam fotografi.
Prinsip Kerja Photodiode
Masih dalam pembahasan Pengertian Photodiode (Dioda Foto), Nah Prinsip kerja Photodiode terdiri dari lapisan tipis semikonduktor tipe-N yang memiliki banyak elektron, serta lapisan tebal semikonduktor tipe-P yang memiliki banyak hole.
Lapisan semikonduktor tipe-N berperan sebagai katoda, sedangkan lapisan semikonduktor tipe-P berperan sebagai anoda.
Ketika photodiode terkena cahaya, foton sebagai partikel terkecil dari cahaya akan melewati lapisan semikonduktor tipe-N dan masuk ke lapisan semikonduktor tipe-P.
Foton-foton ini kemudian akan bertabrakan dengan banyak elektron yang terikat dalam lapisan tersebut.
Akibatnya, elektron akan terlepas langsung dari inti atomnya. Hal ini juga menyebabkan terbentuknya hole (lubang) pada lapisan semikonduktor tipe-P.
Elektron yang terlepas akibat tabrakan dan berada dekat dengan persimpangan P-N Junction akan melewati persimpangan tersebut menuju sekitar lapisan semikonduktor tipe-N.
Dengan demikian, jumlah elektron pada sisi semikonduktor tipe-N akan meningkat, sedangkan sisi semikonduktor tipe-P akan memiliki kelebihan hole.
Pemisahan muatan negatif (elektron) dan positif (hole) ini menciptakan perbedaan potensial pada persimpangan P-N Junction.
Ketika photodiode terhubung dengan beban atau kabel yang terhubung ke katoda (sisi semikonduktor tipe-N) dan anoda (sisi semikonduktor tipe-P), elektron akan mengalir melalui beban atau kabel tersebut dari katoda ke anoda, membentuk aliran arus listrik.
Pengoperasian Photodiode
Sudah memahami Pengertian Photodiode (Dioda Foto) kan? Berikutnya terdapat dua model pengoperasian pada Photodiode, yaitu model Photovoltaic dan model Photoconductive.
1. Model Photovoltaic
Seperti halnya Sel Surya (Solar Cell), Photodiode juga dapat menghasilkan tegangan yang dapat diukur. Namun, tegangan dan arus listrik yang dihasilkannya sangat kecil dan tidak mencukupi untuk menyalakan lampu atau perangkat elektronik.
Berikut ini adalah contoh rangkaian Photodiode yang bekerja pada mode Photovoltaic:
2. Model Photoconductive
Karena Photodiode tidak mampu menghasilkan arus listrik yang cukup untuk memenuhi kebutuhan rangkaian elektronik, biasanya Photodiode digabungkan dengan sumber tegangan yang diberikan secara bias terbalik (Reversed Biased Voltage).
Model Photoconductive ini menggunakan sumber tegangan eksternal sebagai penggerak beban atau rangkaian elektronik.
Photodiode sendiri berfungsi sebagai saklar (switch) yang mengalirkan arus listrik ketika terkena cahaya.
Berikut ini adalah contoh rangkaian Model Photoconductive :
Penutup
Secara keseluruhan, Pengertian Photodiode (Dioda Foto) adalah komponen penting dalam dunia teknologi dan elektronik yang memiliki berbagai aplikasi, mulai dari komunikasi serat optik hingga sensor cahaya dalam berbagai alat.
Fungsi dan prinsip kerjanya yang telah kita bahas secara lengkap dalam artikel ini menunjukkan bahwa photodiode merupakan representasi nyata dari bagaimana ilmu fisika dan teknologi dapat bekerja sama untuk menciptakan solusi praktis dalam kehidupan kita sehari-hari.
Melalui pemahaman yang mendalam mengenai pengertian, fungsi, dan prinsip kerja photodiode, kita dapat menghargai lebih jauh kemajuan teknologi yang telah membawa manusia ke era digital saat ini.
Tak hanya itu, pemahaman ini juga membuka cakrawala pengetahuan kita untuk mengenal lebih dalam berbagai teknologi yang ada di sekitar kita.
Kiranya, artikel dari empatpilar.com ini bisa memberikan wawasan baru dan membantu Kalian memahami dunia elektronik dengan lebih baik.
Terima kasih telah menyempatkan waktu untuk membaca artikel mengenai Pengertian Photodiode (Dioda Foto) ini.
