Photodiode, atau yang disebut sebagai Dioda Foto dalam bahasa Indonesia, adalah sebuah komponen elektronika yang mampu mengubah cahaya menjadi arus listrik. Sebagai anggota dari keluarga dioda, Photodiode terbuat dari bahan semikonduktor dan memiliki dua terminal seperti dioda pada umumnya, yaitu katoda dan anoda. Namun, yang membedakan Photodiode adalah keberadaan lensa dan filter optik yang dipasang di permukaannya untuk mendeteksi cahaya.
Beragam jenis cahaya dapat dideteksi oleh Photodiode, termasuk sinar matahari, cahaya tampak, sinar inframerah, sinar ultraviolet, hingga sinar-X. Karena kemampuannya dalam mendeteksi berbagai jenis cahaya ini, Photodiode telah banyak diaplikasikan dalam berbagai perangkat elektronik dan listrik, seperti penghitung kendaraan, sensor cahaya kamera, peralatan medis, pemindai kode batang, dan perangkat keamanan.
Pengertian Photodiode
Photodiode, atau disebut juga sebagai Dioda Foto dalam bahasa Indonesia, adalah komponen elektronika dari keluarga dioda yang digunakan untuk mendeteksi cahaya. Berbeda dengan dioda biasa, Photodiode mampu mengubah cahaya menjadi arus listrik.
Photodiode merupakan komponen elektronika aktif yang terbuat dari bahan semikonduktor dan termasuk dalam jenis dioda yang resistansinya dapat berubah-ubah tergantung pada intensitas cahaya yang diterimanya.
Saat kondisi gelap (intensitas cahaya rendah), resistansi Photodiode menjadi sangat tinggi sehingga arus yang mengalir sangat kecil atau bahkan tidak ada, sedangkan saat intensitas cahaya tinggi, arus yang mengalir akan menjadi besar.
Photodiode dapat mendeteksi berbagai jenis cahaya, termasuk cahaya matahari, cahaya tampak, sinar inframerah, sinar ultraviolet, hingga sinar-X. Pendeteksian cahaya pada Photodiode dilakukan melalui lensa dan filter optik yang terpasang pada permukaan Photodiode itu sendiri.
Seperti dioda biasa, Photodiode memiliki dua terminal, yaitu katoda dan anoda. Secara fungsi, Photodiode memiliki fungsi yang hampir sama dengan LDR (Light Dependent Resistor).
Photodiode termasuk dalam jenis sensor cahaya karena mampu mengubah cahaya menjadi arus listrik, dan dibuat dari bahan semikonduktor seperti Silicon (Si), Gallium Arsenide (GaAs), Germanium (Ge), Indium Arsenide (InAs), dan Timah Sulfide (PbS).
Bahan-bahan semikonduktor tersebut memiliki karakteristik penyerapan cahaya pada rentang panjang gelombang tertentu, misalnya silicon dapat menyerap cahaya pada rentang panjang gelombang 250 nm hingga 800 nm, germanium pada rentang 900 nm hingga 1300 nm, dan indium arsenide pada rentang 1400 hingga 1700 nm.
Bentuk dan Simbol Photodiode (Dioda Foto)
Berikut adalah bentuk dan simbol dari Photodiode :
Cara Kerja Photodiode
Photodioda, terbuat dari bahan semikonduktor seperti silicon dan germanium, terdiri dari lapisan tipis semikonduktor tipe-N yang berlebihan elektron dan lapisan tebal semikonduktor tipe-P yang berlebihan hole. Ketika cahaya jatuh pada photodioda, partikel cahaya (photon) menembus lapisan tipe-N, menyebabkan tabrakan dengan elektron terikat, yang melepaskan elektron dari inti atom dan menciptakan hole.
Elektron yang terlepas ini, berada dekat persimpangan tipe-P dan tipe-N, akan menyeberangi persimpangan menuju daerah tipe-N. Hal ini menyebabkan peningkatan jumlah elektron di daerah tipe-N dan hole di daerah tipe-P. Akibatnya, terjadi perbedaan potensial yang berkelanjutan di persimpangan antara tipe-N (katoda) dan tipe-P (anoda).
Ketika kaki katoda dan anoda dihubungkan ke beban atau kabel, elektron akan mengalir dari katoda ke anoda melalui beban atau kabel tersebut, menghasilkan aliran arus listrik. Ketika terkena cahaya, photodioda berperilaku sebagai sumber tegangan dengan resistansi yang sangat rendah. Namun, ketika tidak ada cahaya, resistansinya sangat tinggi dan tidak ada arus yang mengalir. Besar arus yang mengalir tergantung pada intensitas cahaya yang diterima oleh photodioda.
Fungsi Photodiode
Photodioda berfungsi sebagai sensor cahaya karena sensitivitasnya yang tinggi terhadap cahaya. Berbagai aplikasi photodioda meliputi 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 berbagai aplikasi lainnya.
Model Pengoperasian Photodiode (Dioda Foto)
Terdapat dua model pengoperasian pada Photodiode, yaitu dengan model Photovoltaic dan model Photoconductive.
1. Model Photovoltaic
Seperti Sel Surya, Photodiode juga dapat menghasilkan tegangan yang dapat diukur. Namun, tegangan dan arus listrik yang dihasilkannya sangat kecil dan tidak mencukupi untuk menghidupkan sebuah lampu atau perangkat elektronika.
2. Model Photoconductive
Karena tidak dapat menghasilkan arus listrik yang mencukupi untuk kebutuhan rangkaian elektronika, maka biasanya Photodiode digabungkan dengan sumber tegangan yang dipasangkan secara terbalik (reversed biased voltage). Model Photoconductive ini menggunakan sumber tegangan lain sebagai penggerak beban atau rangkaian elektronika, sedangkan Photodiode sendiri berfungsi sebagai saklar yang mengalirkan arus listrik ketika dikenai cahaya.