Pengertian Phototransistor, Cara Kerja, dan Aplikasi
Phototransistor adalah komponen switching elektronik dan penguatan (amplifikasi) arus yang mengandalkan paparan cahaya untuk beroperasi. Ketika cahaya jatuh pada persimpangan (junction), arus balik mengalir sebanding dengan intensitas pencahayaan.
Phototransistor mampu mengubah energi cahaya menjadi energi listrik. Phototransistor adalah transistor dengan terminal basis terbuka. Alih-alih mengirimkan arus listrik ke basis, tetapi foton dari paparan cahaya yang nantinya akan mengaktifkan phototransistor.
Perangkat semikonduktor seperti phototransistor mencakup tiga lapisan dengan daerah basis peka cahaya. Di sini, wilayah basis mendeteksi cahaya dan mengubahnya menjadi arus listrik yang memasok dua wilayah, emitor dan kolektor.
Konstruksi phototransistor dapat dibuat seperti transistor biasa, tetapi berbeda pada daerah basis. Oleh karena itu, phototransistor tidak memerlukan aliran arus listrik ke daerah basis, tetapi diganti dengan energi cahaya yang dapat digunakan sebagai input.
Phototransistor juga sering dianggap seperti photodioda yang dilengkapi penguat arus, walaupun tetap saja keduanya berbeda. Phototransistor memiliki penguatan yang besar, kecuali ukuran terminal basis ke kolektor. Sambungan phototransistor dari basis ke kolektor lebih tinggi karena merupakan area sensor yang sensitif terhadap cahaya.
Ketika ukuran sambungan lebih besar, maka kapasitansi sambungan akan dihasilkan secara signifikan lebih baik. Akibatnya, phototransistor memiliki respons frekuensi yang lebih kecil dibandingkan dengan photodioda, meskipun begitu phototransistor masih memiliki penguatan yang tinggi.
Prinsip Kerja Phototransistor
Prinsip kerja phototransistor mirip dengan photodioda dan sekaligus seperti transistor biasa sebagai penguat. Cahaya yang jatuh pada terminal basis phototransistor kemudian akan menginduksi sedikit arus, selanjutnya arus tersebut diperkuat melalui aksi transistor normal, sehingga menghasilkan arus yang sangat besar.
Secara umum, dibandingkan dengan photodioda, phototransistor menghasilkan 50 hingga 100 kali arus lebih besar.
Phototransistor dibuat dengan bahan semikonduktor. Begitu cahaya mengenai material maka pembawa muatan seperti hole atau elektron dari material semikonduktor dapat menyebabkan suplai arus di dalam area basis. Kemudian, daerah basis ini dapat digunakan untuk biasing transistor.
Cahaya menembus terminal basis phototransistor untuk menghasilkan pasangan hole-elektron pada bias balik. Aliran elektron pada tekanan medan listrik dapat menimbulkan arus dalam daerah basis. Arus ini dapat disuntikkan dengan elektron di dalam area emitor. Namun, kerugian utama dari transistor ini adalah respon frekuensi rendah.
Baca Juga: Perbedaan Photodioda dan Phototransistor
Konstruksi Phototransistor
Dibandingkan dengan transistor biasa, luas terminal kolektor dan basis pada phototransistor lebih besar. Luas terminal basis dapat ditingkatkan untuk meningkatkan jumlah arus yang dihasilkan, karena semakin banyak cahaya yang jatuh pada phototransistor maka arus yang dihasilkan juga akan banyak.
Sebelumnya phototransistor dirancang dengan bahan semikonduktor tunggal, seperti germanium atau silikon. Akan tetapi, saat ini phototransistor terbuat dari Arsenik dan Gallium untuk mendapatkan efisiensi tinggi.
Konstruksi phototransistor dapat dilakukan dalam box logam dan lensa yang ditempatkan di bagian atas box untuk menyerap radiasi yang datang. Secara garis besar, konstruksi phototransistor sangat mirip dengan transistor biasa.
Persimpangan basis-emitor dihubungkan dalam bias maju, sedangkan daerah kolektor-basis dihubungkan dalam bias mundur. Setiap kali tidak ada cahaya yang jatuh pada permukaan phototransistor, maka sedikit arus saturasi balik akan terinduksi di phototransistor, karena pembawa muatan minoritas lebih sedikit.
Energi cahaya turun pada persimpangan kolektor-basis, kemudian menghasilkan pembawa muatan mayoritas dan menambah aliran arus menuju arus saturasi balik.
Aplikasi Phototransistor
Berikut adalah aplikasi yang dapat dilakukan ketika menggunakan phototransistor:
- Phototransistor sering digunakan sebagai pendeteksi cahaya.
- Dapat digunakan dalam sistem penghitungan dan punch card readers.
- Digunakan dalam relay.
- Encoders.
- Level Indicators.
- Proximity Detectors.
- Sistem Alarm.
