- Memahami LED, sensor photodioda, dan phototransistor serta prinsip kerjanya.
- Memahami aplikasi LED, sensor photodioda, dan phototransistor.
- Memahami karakteristik LED, sensor photodioda, dan phototransistor.
a. Phototransistor
Photo Transistor adalah Transistor yang dapat mengubah energi cahaya menjadi listrik dan memiliki penguat (gain) Internal. Penguat Internal yang terintegrasi ini menjadikan sensitivitas atau kepekaan Photo Transistor terhadap cahaya jauh lebih baik dari komponen pendeteksi cahaya lainnya seperti Photo Diode ataupun Photo Resistor.
Photo Transistor adalah Transistor yang dapat mengubah energi cahaya menjadi listrik dan memiliki penguat (gain) Internal. Penguat Internal yang terintegrasi ini menjadikan sensitivitas atau kepekaan Photo Transistor terhadap cahaya jauh lebih baik dari komponen pendeteksi cahaya lainnya seperti Photo Diode ataupun Photo Resistor.
Photo Transistor dirancang khusus untuk aplikasi pendeteksian cahaya sehingga memiliki Wilayah Basis dan Kolektor yang lebih besar dibanding dengan Transistor normal umumnya. Bahan Dasar Photo Transistor pada awalnya terbuat dari bahan semikonduktor seperti Silikon dan Germanium yang membentuk struktur Homo-junction.
Photo Transistor pada umumnya dikemas dalam bentuk transparan pada area dimana Photo Transistor tersebut menerima cahaya.
Prinsip Kerja
Cara kerja Photo Transistor atau Transistor Foto hampir sama dengan Transistor normal pada umumnya, dimana arus pada Basis Transistor dikalikan untuk memberikan arus pada Kolektor. Namun khusus untuk Photo Transistor, arus Basis dikendalikan oleh jumlah cahaya atau inframerah yang diterimanya. Oleh karena itu, pada umumnya secara fisik Photo Transistor hanya memiliki dua kaki yaitu Kolektor dan Emitor sedangkan terminal Basisnya berbentuk lensa yang berfungsi sebagai sensor pendeteksi cahaya.
Pada prinsipnya, apabila Terminal Basis pada Photo Transistor menerima intensitas cahaya yang tinggi, maka arus yang mengalir dari Kolektor ke Emitor akan semakin besar.
Grafik kerateristik sensor phototransistor
Kelebihan dan Kelemahan Phototransistor
Meskipun Phototransistor memiliki berbagai kelebihan, namun bukan juga tanpa kelemahan. Berikut ini adalah beberapa Kelebihan dan kelemahan Phototransistor :
Kelebihan Photo Transistor
§ Photo Transistor menghasilkan arus yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan Photo Diode.
§ Photo Transistor relatif lebih murah, lebih sederhana dan lebih kecil sehingga mudah untuk diintegrasikan ke berbagai rangkaian elektronika.
§ Photo Transistor memiliki respon yang cepat dan mampu menghasilkan Output yang hampir mendekati instan.
§ Photo Transistor dapat menghasilkan Tegangan, sedangkan Photoresistor tidak bisa.
Kelemahan Photo Transistor
§ Photo Transistor yang terbuat dari Silikon tidak dapat menangani tegangan yang melebihi 1000Volt
§ Photo Transistor sangat rentan terhadap lonjakan listrik yang mendadak (electric surge).
§ Photo Transistor tidak memungkin elektron bergerak sebebas perangkat lainnya (contoh: Tabung Elektron).
b. photodioda
Photodiode atau dalam bahasa Indonesia disebut dengan Dioda Foto adalah komponen Elektronika yang dapat mengubah cahaya menjadi arus listrik. Dioda Foto merupakan komponen aktif yang terbuat dari bahan semikonduktor dan tergolong dalam keluarga Dioda. Seperti Dioda pada umumnya, Photodiode atau Dioda Foto ini memiliki dua kaki terminal yaitu kaki terminal Katoda dan kaki terminal Anoda, namun Dioda Foto memiliki Lensa dan Filter Optik yang terpasang dipermukaannya sebagai pendeteksi cahaya. Cahaya yang dapat dideteksi oleh Dioda Foto diantaranya seperti Cahaya Matahari, Cahaya Tampak, Sinar Inframerah, Sinar Ultra-violet hingga sinar X.
Bahan-bahan Semikonduktor untuk Photodiode (Dioda Foto)
Bahan Semikonduktor yang biasanya digunakan sebagai bahan dasar Photodiode adalah Silikon (Si), Germanium (Ge), Indium gallium arsenide phosphide (InGaAsP), Indium gallium arsenide (InGaAs).
- Silikon (Si) : Arus Gelap rendah, berkecepatan tinggi, kepekaan (sensitivitas) baik di jarak sekitar 400nm hingga 1000nm (terbaik di jarak 800nm – 900nm)
- Germanium (Ge) : Arus Gelap lebih tinggi, berkecepatan rendah, kepekaan (sensitivitas) baik di jarak sekitar 900nm – 1600nm (terbaik di jarak 1400nm – 1500nm)
- Indium gallium arsenide phosphide (InGaAsP) : Mahal, arus gelap rendah, berkecepatan tinggi, kepekaan (sensitivitas) baik di jarak sekitar 1000nm – 1350nm (terbaik di jarak 1100nm – 1300nm)
- Indium gallium arsenide (InGaAs) : Mahal, arus gelap rendah, berkecepatan tinggi, kepekaan (sensitivitas) baik di jarak sekitar 900nm – 1700nm (terbaik di jarak 1300nm – 1600nm)
Prinsip Kerja Photodiode (Dioda Foto)
Photodiode terdiri dari satu lapisan tipis semikonduktor tipe-N yang memiliki kebanyakan elektron dan satu lapisan tebal semikonduktor tipe-P yang memiliki kebanyakan hole. Lapisan semikonduktor tipe-N adalah Katoda sedangkan lapisan semikonduktor tipe-P adalah Anoda.
Saat Photodiode terkena cahaya, Foton yang merupakan partikel terkecil cahaya akan menembus lapisan semikonduktor tipe-N dan memasuki lapisan semikonduktor tipe-P. Foton-foton tersebut kemudian akan bertabrakan dengan elektron-elektron yang terikat sehingga elektron tersebut terpisah dari intinya dan menyebabkan terjadinya hole. Elektron terpisah akibat tabrakan dan berada dekat persimpangan PN (PN junction) akan menyeberangi persimpangan tersebut ke wilayah semikonduktor tipe-N. Hasilnya, Elektron akan bertambah di sisi semikonduktor N sedangkan sisi semikonduktor P akan kelebihan Hole. Pemisahan muatan positif dan negatif ini menyebabkan perbedaan potensial pada persimpangan PN. Ketika kita hubungkan sebuah beban ataupun kabel ke Katoda (sisi semikonduktor N) dan Anoda (sisi semikonduktor P), Elektron akan mengalir melalui beban atau kabel tersebut dari Katoda ke Anoda atau biasanya kita sebut sebagai aliran arus listrik.
Saat Photodiode terkena cahaya, Foton yang merupakan partikel terkecil cahaya akan menembus lapisan semikonduktor tipe-N dan memasuki lapisan semikonduktor tipe-P. Foton-foton tersebut kemudian akan bertabrakan dengan elektron-elektron yang terikat sehingga elektron tersebut terpisah dari intinya dan menyebabkan terjadinya hole. Elektron terpisah akibat tabrakan dan berada dekat persimpangan PN (PN junction) akan menyeberangi persimpangan tersebut ke wilayah semikonduktor tipe-N. Hasilnya, Elektron akan bertambah di sisi semikonduktor N sedangkan sisi semikonduktor P akan kelebihan Hole. Pemisahan muatan positif dan negatif ini menyebabkan perbedaan potensial pada persimpangan PN. Ketika kita hubungkan sebuah beban ataupun kabel ke Katoda (sisi semikonduktor N) dan Anoda (sisi semikonduktor P), Elektron akan mengalir melalui beban atau kabel tersebut dari Katoda ke Anoda atau biasanya kita sebut sebagai aliran arus listrik.
Hubungan antara keluaran sensor photodiode dengan intensitas cahaya ditunjukkan pada Gambar berikut.
- Photodiode
- LED
- Resistor
- Potensiometer
- IC LM358
- IC NE555
- Dioda
- Relay
- Fan DC
Apabila sensor cahaya photodioda dalam keadaan tidak menerima cahaya dari infrared atau dalam kondisi gelap maka lampu akan menyala. Ini disebabkan karena output dari sensor potodioda pada saat dalam keadaan atau kondisi gelap (tidak menerima cahaya dari infra red) berlogika 0 IC lM741 pun memprosesnya dan mengeluarkan outputnya pada kaki 6.
Output pada kaki 6 IC LM741 berlogika 1, sehingga transistor dapat menyambungkan kaki collector dan emitor yang membuat Relay bisa menyalakan lampu.
Sedangkan apabila sensor cahaya photodiode dalam keadaan terkena cahaya dari infrared maka lampu akan mati. Karena pada saat sensor potodioda terkena cahaya maka outputnya menjadi berlogika 1 dan masuk ke IC LM741 kemudian di proses.
Output pada kaki 6 IC LM741 saat potodioda terkena cahaya berlogika 0 sehingga transistor tidak dapat menghidupkan relay. Dan relay pun tidak bisa menyalakan lampu.
6. Video[kembali]Output pada kaki 6 IC LM741 berlogika 1, sehingga transistor dapat menyambungkan kaki collector dan emitor yang membuat Relay bisa menyalakan lampu.
Sedangkan apabila sensor cahaya photodiode dalam keadaan terkena cahaya dari infrared maka lampu akan mati. Karena pada saat sensor potodioda terkena cahaya maka outputnya menjadi berlogika 1 dan masuk ke IC LM741 kemudian di proses.
Output pada kaki 6 IC LM741 saat potodioda terkena cahaya berlogika 0 sehingga transistor tidak dapat menghidupkan relay. Dan relay pun tidak bisa menyalakan lampu.
download vidio disini
download rangkaian di sini
download data sheet di sini
link html di sini
Tidak ada komentar:
Posting Komentar