Sensor Photodioda: Pengertian, Fungsi, Prinsip dan Cara Kerja

Sensor photodioda, yang juga disebut dengan dioda foto merupakan komponen atau unsur elektronika yang bisa mengubah cahaya menjadi energi listrik. Photodioda ini termasuk komponen elektronika aktif dan juga bagian dari keluarga dioda.

Sensor photodioda merupakan sensor cahaya semikonduktor untuk mengubah besaran dari cahaya jadi besaran listrik. Komponen elektronika ini bekerja berdasarkan intensitas cahaya yang diterimanya.

Artinya, jika sensor ini terkena cahaya, maka akan bekerja persis seperti dioda pada umumnya. Jadi saat tidak mendapatkan cahaya, sensor ini memiliki peran seperti resistor, sehingga dapat memperlambat aliran arus listrik.

Sensor photodioda juga merupakan jenis sensor dengan sambungan p-n, yang mana kinerjanya dipengaruhi oleh cahaya. Beberapa jenis cahaya yang bisa dideteksi oleh komponen elektronika adalah

• Cahaya matahari
• Cahaya tampak
• Inframerah
• Sinar Ultra-Violet
• Sinar X
• Dan lain sebagainya

Fungsi Sensor Photodioda

Fungsi sensor photodioda yaitu sebagai sensor cahaya, sensor ini mempunyai kemampuan sensitivitas yang cukup tinggi terhadap cahaya. Sehingga sensor photodioda juga mempunyai banyak fungsi lain untuk diaplikasikan ke beragam bidang ilmu.

Diantaranya sebagai penghitung kendaraan di lalu lintas, peralatan keamanan, scanner barcode, sensor pada robot line follower, pendeteksi garis pada robot pemadam api, alat-alat medis, sensor cahaya kamera, dan masih banyak yang lainnya.

Bahan-Bahan Semikonduktor untuk Sensor Photodioda

Untuk bahan-bahan semikonduktor pada sensor tidaklah hanya satu saja, namun setidaknya ada 4 semikonduktor. Adapun beberapa kelebihan setiap bahan sebagai berikut:

1. Silikon

• Arus gelap rendah.
• Berkecepatan tinggi.
• Sensitivitas terbaik di jarak 800nm-900nm.

2. Germanium

• Arus gelap lebih tinggi.
• Berkecepatan tinggi.
• Sensitivitas terbaik di jarak 1400nm-1500nm.

3. Indium Gallium Arsenide Phosphide

• Mahal.
• Arus gelap lebih tinggi.
• Berkecepatan tinggi.
• Sensitivitas terbaik di jarak 1100nm-1300nm

4. Indium Gallium Arsenide

• Mahal.
• Arus gelap rendah.
• Berkecepatan tinggi.
• Sensitivitas terbaik di jarak 1300nm-1600nm.

Cara Kerja Sensor Photodioda

Seperti yang disebutkan di atas, photodioda terbuat dari bahan semikonduktor p-n, jadi cahaya yang diserap olehnya akan mengakibatkan foton bergerak dan bergeser. Gerakan dan geseran foton tersebut menghasilkan pasangan elektron -hole pada dua sisi sambungan.

Jadi, ketika elektron yang dihasilkan tersebut masuk ke pita konduksi, maka elektron tersebut akan mengalir ke arah positif sumber tegangan. Sedangkan hole akan mengalir ke arah negatif sumber tegangan, yang memungkinkan arus listrik mengalir dalam rangkaian elektronika.

Dari penjelasan di atas, didapat kesimpulan bahwa semakin besar intensitas cahaya yang diterima oleh photodioda, maka semakin besar pula pasangan elektron dan hole yang dihasilkan.

Prinsip Kerja Photodioda

Sensor photodioda merupakan alat yang terbuat dari bahan dengan satu lapisan tipis bersifat semikonduktor tipe-n/ katoda, sehingga memiliki banyak electron. Sedangkan untuk satu lapisan pada tipe-p (anoda) mempunyai kebanyakan hole.

Jadi saat sensor ini terkena cahaya, foton langsung menembus lapisannya yang bersifat semikonduktor tipe-n/ katoda kemudian masuk ke dalam semikonduktor tipe-p/ anoda.

Foton ini kemudian akan bertabrakan langsung dengan sekumpulan elektron terikat sehingga membuat elektron terpisah dengan intinya serta membentuk hole.

Terpisahnya eektron berada lada persimpangan PN Junction serta melewati area persimpangan semikonduktor-n. Sehingga menimbulkan hasil berupa elektron yang bertambah pada bagian semikonduktor-N, tapi pada bagian semikonduktor-P terjadi kelebihan hole.

Pada saat menghubungkan sebuah kabel ke tipe-n dan tipe-p elektron kemudian mengalir melalui beban atau kabel dari tipe-n ke tipe-p yang biasa disebut sebagai aliran arus listrik.

Model Pengoperasian Sensor Photodioda

• Model Photovoltaic

Dalam model photovoltaic, photodioda bisa menghasilkan tegangan yang dapat diukur, seperti sel surya.

Namun meskipun begitu, arus dan tegangan listrik yang dihasilkannya sangat kecil, yang mana tidak cukup untuk menyalakan lampu lebih-lebih perangkat elektronik yang lebih kompleks.

• Model Photoconductive

Pada model photoconductive, sensor photodioda akan digabungkan dengan beragam sumber tegangan dan dipasang dengan cara bias terbalik. Sehingga, photodioda akan menjadi saklar, serta berguna buat mengalirkan arus listrik saat terkena cahaya.

Penjelasan di atas adalah pembahasan tentang sensor photodioda, komponen elektronik yang bisa mengubah cahaya menjadi arus listrik. Prinsip kerjanya, semakin banyak intensitas cahaya yang diterima, maka semakin besar pula tegangan dan arus listrik yang dihasilkannya.