Oke sobat kita lanjutkan pembahasan kita tentang sensor cahaya, kali ini kita akan membahas tentang sensor photo diode. Untuk memahaminya langsung aka sobat blogger ikuti dan simak uraian berikut ini. Piranti
photo semikonduktor memanfaatkan efek kuantum pada junction, energi yang
diterima oleh elektron yang memungkinkan elektron pindah dari ban valensi ke
ban konduksi pada kondisi bias mundur. Bahan semikonduktor seperti Germanium
(Ge) dan Silikon (Si) mempunyai 4 buah electron valensi, masing-masing electron
dalam atom saling terikat sehingga electron valensi genap menjadi 8 untuk
setiap atom, itulah sebabnya kristal silicon memiliki konduktivitas listrik
yang rendah, karena setiap electron terikan oleh atom atom yang berada
disekelilingnya. Untuk membentuk semikonduktor tipe P pada bahan tersebut
disisipkan pengotor dari unsure golongan III, sehingga bahan tersebut menjadi
lebih bermuatan positif, karena terjadi kekosongan electron pada struktur
kristalnya. Bila semikonduktor jenis N disinari cahaya, maka elektron yang
tidak terikat pada struktur kristal akan mudah lepas. Kemudian bila dihubungkan
semikonduktor jenis P dan jenis N dan kemudian disinari cahaya, maka akan
terjadi beda tegangan diantara kedua bahan tersebut. Beda potensial pada bahan
silikon umumnya berkisar antara 0,6 volt sampai 0,8 volt.
Beberapa
karakteristik sensor photo dioda yang perlu diketahui antara lain adalah :
- Arus
bergantung linier pada intensitas cahaya
- Respons
frekuensi bergantung pada bahan (Si 900nm, GaAs 1500nm, Ge 2000nm).
- Digunakan
sebagai sumber arus Junction capacitance turun menurut tegangan bias mundurnya
Junction capacitance menentukan respons frekuensi arus yang diperoleh.
Prinsip Kerja Photo Diode :
Sensor photo dioda merupakan dioda yang peka
terhadap cahaya, sensor photodioda akan mengalami perubahan resistansi pada
saat menerima intensitas cahaya dan akan mengalirkan arus listrik secara
forward sebagaimana dioda pada umumnya. Sensor photodioda adalah salah satu
jenis sensor peka cahaya (photodetector). Jenis sensor peka cahaya lain yang sering
digunakan adalah phototransistor. Photodioda akan mengalirkan arus yang
membentuk fungsi linear terhadap intensitas cahaya yang diterima. Arus ini
umumnya teratur terhadap power density (Dp). Perbandingan antara arus keluaran
dengan power density disebut sebagai current responsitivity. Arus yang dimaksud
adalah arus bocor ketika photodioda tersebut disinari dan dalam keadaan
dibias mundur.
Gambar
1 Simbol dan bentuk nyata photo diode
Respon frekuensi sensor photodioda tidak luas. Dari rentang tanggapan itu, sensor
photodioda memiliki tanggapan paling baik terhadap cahaya infra merah, tepatnya
pada cahaya dengan panjang gelombang sekitar 0,9 μm. Kurva tanggapan sensor
photodioda ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Gambar 2 Kurva respon frekuensi photo diode
Sedangkan hubungan antara
keluaran sensor photo dioda dengan intensitas cahaya yang diterimanya ketika di
bias mundur adalah membentuk suatu fungsi yang linier seperti ditunjukkan pada
gambar berikut ini.
Gambar 3. Grafik hubungan output photo diode dengan intensitas cahaya
Sebagai
contoh aplikasi photo dioda dapat digunakan sebagai sensor api. Penggunaan
sensor photodioda sebagai pendeteksi keberadaan api didasarkan pada fakta bahwa
pada nyala api juga terpancar cahaya infra merah. Hal ini tidak dapat
dibuktikan dengan mata telanjang karena cahaya infra merah merupakan cahaya
tidak tampak, namun keberadaan cahaya infra merah dapat dirasakan yaitu ketika
ada rasa hangat atau panas dari nyala api yang sampai ke tubuh kita.
Aplikasi Photo Diode :
Photo
dioda adalah sensor cahaya yang termasuk kategori sensor cahaya photo
conductive yaitu sensor cahaya yang akan mengubah perubahan intensitas cahaya
yang diterima menjadi perubahan konduktansi pada terminal sensor tersebut.
Dioda photo merupakan sensor cahaya yang akan mengalirkan arus listrik satu
arah saja dimana akan menglirkan arus listrik dari kaki anoda ke kaki katoda
pada saat menerima intensitas cahaya.
Gambar 4 Rangkaian penerima cahaya infra merah
Photo
dioda sering digunakan pada aplikasi penerima cahaya infra merah ataupun pada
aplikasi sensor pembaca garis pada robot line follower atau line tracert. Photo
dioda ini dapat dikonfigurasikan untuk memberikan logika HIGH atau LOW
tergantung dari konfigurasi rangkaian yang digunakan. Berikut contoh aplikasi
rangkaian sensor cahaya menggunakan photo dioda.
Photo diode didesain untuk memberikan Logika LOW pada saat menerima cahaya
Dengan
konfigurasi rangkaian dioda photo seperti di bawah ini maka rangkaian akan
memberikan logika LOW pada saat dioda photo menerima pancaran cahaya. Proses
tersebut terjadi pada saat dioda photo menerima cahaya dan dioda photo menjadi
konduk (ON) sehingga basis TR1 mendapat bias tegangan dan transistor ON dimana
terminal output diambil pada terminal kolektor transistor TR1 sehingga terminal
output dihubungkan ke ground oleh TR1 melalui kolektor dan emitornya. Begitu
sebaliknya pada saat dioda photo tidak menerima cahaya maka basis transistor
tidak mendapat bias sehingga transistor TR1 OFF dan terminal output mendapat
sumber tegangan dari VCC melalui RL sehingga berlogika HIGH.
Gambar 5 Rangkaian photo diode memberikan Logika LOW
Photo diode didesain untuk memberikan Logika HIGH pada saat menerima cahaya
Rangkaian
di bawah ini akan memberikan logika HIGH pada saat dioda photo mendapat atau
menerima intensitas cahaya. Kondisi tersebut disebabkan oleh dioda photo
dipasang menghubungkan basis transistor TR1 ke VCC dan output diambil pada
titik emitor transistor TR1. Pada saat dioda photo menerima intensitas cahaya
maka dioda photo akan menghantar dan basis TR1 mendapat bias basis sehingga
titik output yang terhubung ke VCC melalui kolektor dan emitor transistor TR1
sehingga berlogika HIGH begitu sebaliknya saat dioda photo tidak menerima
cahaya maka basis TR1 tidak mendapat bias sehingga terminal output tidak
mendapat sumber tegangan dari VCC dan terhubung keground melalui RL sehingga
berlogika LOW.
Gambar 6 Rangkaian photo diode memberikan Logika HIGH
Gambar 7 Rangkaian photo diode sebagai saklar input PLC
Tidak ada komentar:
Posting Komentar