Photodioda - Pengertian, Cara Kerja, Fungsi
Photodioda adalah jenis dioda yang mengubah energi cahaya menjadi listrik. Cara kerjanya berlawanan dengan LED yang juga merupakan dioda, tetapi mengubah energi listrik menjadi cahaya. Photodioda juga dapat digunakan dalam mendeteksi kecerahan cahaya.
Photodioda adalah dioda sambungan (junction) PN yang memanfaatkan energi cahaya untuk menghasilkan arus listrik. Photodioda juga disebut sebagai foto-detektor, detektor cahaya, dan foto-sensor. Photodioda dirancang untuk bekerja dalam kondisi bias terbalik. Bahan pembuat photodioda yang umum digunakan adalah Silikon, Germanium, dan Indium gallium arsenide.
Cara Kerja Photodioda
Ketika ada cahaya, foton berenergi memasuki sambungan PN dan mentransfer energi ke elektron pada ikatan kovalen. Beberapa elektron melepaskan diri dari ikatan kovalen, dan terbentuklah pasangan hole-elektron, yang juga disebut pembawa photo-generated.
Jumlah yang dihasilkan oleh pembawa photo-generated terbatas, dan jumlah pembawa mayoritas sebelum cahaya, jauh lebih besar dibandingkan dengan yang dihasilkan oleh pembawa photo-generated.
Oleh karena itu, pembawa photo-generated yang dihasilkan mempunyai pengaruh yang kecil terhadap jumlah pembawa, tetapi jumlah pembawa minoritas mempunyai pengaruh yang besar. Inilah sebabnya mengapa photodioda bekerja pada tegangan balik, bukan tegangan maju.
Jadi, di bawah tegangan balik, pembawa minoritas meningkat karena pembawa photo-generated berpartisipasi dalam drifting motion. Di wilayah P, elektron yang photo-generated berdifusi ke sambungan PN.
Jika ketebalan daerah P lebih kecil dari panjang difusi elektron, maka sebagian besar elektron yang photo-generated akan melewati daerah P menuju sambungan PN. Hal yang sama terjadi di wilayah N.
Oleh karena itu, dalam pembuatan photodioda, sambungan PN sangat dangkal untuk mendorong perpindahan pembawa minoritas.
 |
| (Sumber gambar: www.utmel.com) |
Secara umum, cara kerja photodioda adalah proses penyerapan, yaitu mengubah cahaya menjadi perubahan arus balik. Kombinasi arus dan arus gelap (arus yang dihasilkan tanpa adanya cahaya) disebut arus foto atau photocurrent, sehingga arus gelap diminimalkan semaksimal mungkin untuk meningkatkan sensitivitas photodioda terhadap cahaya.
Intensitas cahaya sebanding dengan arus foto. Semakin besar intensitas cahaya, semakin besar pula arus baliknya. Karakteristik ini disebut fotokonduktivitas (photoconductivity), dan arus yang ditimbulkannya disebut arus foto (photocurrent).
Baca Juga: Pengertian Dioda Penyearah dan Aplikasinya
Jenis Photodioda
Berikut adalah jenis-jenis dari photodioda:
1. Photodioda PN
Fitur dari photodioda PN adalah arus gelap kecil dan kecepatan respons rendah. Photodioda PN dapat digunakan dalam iluminometer, sensor photodioda warna, phototransistor, sensor photodioda gambar linier, spektrofotometer, pengukur eksposur kamera.
2. Photodioda PIN
Photodioda PIN adalah semacam photodioda arus gelap besar, dengan kapasitas sambungan rendah, dan respons cepat. Photodioda PIN dapat digunakan pada detektor photodioda cahaya berkecepatan tinggi, komunikasi optik, serat optik, remote control, transistor fotolistrik, faks.
3. Photodioda Schottky
Photodioda schottky terdiri dari beberapa dioda schottky yang memungkinkan identifikasi dengan cepat gelombang panjang. Photodioda schottky telah banyak digunakan dalam perangkat CCD (charge coupled device) sebagai fotodetektor penginderaan gambar.
4. Photodioda Avalanche
Photodioda avalanche semacam detektor photodioda cahaya lemah dengan kecepatan respons cepat. Photodioda avalanche dapat digunakan untuk komunikasi optik berkecepatan tinggi dan deteksi optik berkecepatan tinggi.
Aplikasi Photodioda
Berikut adalah fungsi atau aplikasi yang dapat dilakukan oleh photodioda:
- Photodioda digunakan dalam elektronik keselamatan, seperti detektor api dan asap.
- Photodioda digunakan dalam berbagai aplikasi medis, instrumen yang menganalisis sampel, detektor untuk tomografi komputer, dan juga digunakan dalam monitor gas darah.
- Photodioda digunakan dalam panel sel surya.
- Photodioda digunakan dalam rangkaian logika.
- Photodioda digunakan dalam rangkaian deteksi.
- Photodioda digunakan dalam rangkaian pengenalan karakter.
- Photodioda digunakan untuk pengukuran intensitas cahaya yang tepat dalam sains dan industri.
- Photodioda lebih cepat dan lebih kompleks daripada dioda sambungan PN biasa dan karenanya sering digunakan untuk pengaturan pencahayaan dan komunikasi optik.
