JURNAL PERCOBAAN III

FOTODIODA SEBAGAI SENSOR INTENSITAS CAHAYA

Ilfa Husna Pulungan 122408037

DEPARTEMEN FISIKA PRODI D3 INSTRUMENTASI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013

LEMBAR PERSETUJUAN

Judul Percobaan : Fotodioda Sebagai Sensor Intensistas Cahaya Kategori

: Jurnal Praktikum Sensor 1

Nama

: ILFA HUSNA PULUNGAN

NIM

: 122408037

Program Studi

: D3 FISIKA

Departemen

: Fisika

Fakultas

: MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (FMIPA )

Medan,14 November 2013 Asisten

( RUMIANTO MANURUNG )

Praktikan

( ILFA HUSNA PULUNGAN )

BAB I TUJUAN

1. Untuk mempelajari prinsip kerja dan sifat dari fotodioda 2. Untuk mengetahui karakteristik fotodioda terhadap intensitas cahaya 3. Untuk mengetahui aplikasi fotodioda

BAB II LANDASAN TEORI Jika semikonduktor tipe n dan tipe p disambungkan akan terbentuk suatu penghalang tenaga. Baik lubang bebas maupun electron bebas tidak memiliki cukup tenaga untuk melewati penghalang tersebut untuk berrekombinasi.Apabila diberikan suatu tegangan maju, maka besarnya penghalang tenaga akan turun, sehingga electron bebas dan lubang bebas memiliki cukup tenaga untuk berpindah melewati sambungan. Jika electron bebas dan lubang bebas tadi bertemu, maka electron akan turun ke bidang valensi dan kemudian berrekombinasi dengan lubang bebas tersebut. Sumber cahaya untuk serat optic bekerja sebagai pemancar cahaya yang membawa informasi. Sumber tersebut harus memenuhi beberapa persyaratan yang diperlukan.Pertama, cahaya

yang

dihasilkan

harus

bersifat

mendekati

monokhromatis

(berfrekuensi

tunggal).Kedua sumber tersebut harus mempunyai keluaran cahaya yang berintensitas tinggi, sehingga mampu mengatasi yang dijumpai pada transmisi sepanjang serat.Ketiga, sumber cahaya harus mudah dimodulasi oleh isyarat informasi.Yang terakhir sumber cahaya harus berukuran kecil, ringkas dan mudah dihubungkan dengan serat, sehingga tidak mengakibatkan rugi-rugi sambungan yang besar.Sumber cahaya yang biasa digunakan pada system komunikasi serat optic sampai saat ini ada dua macam yaitu:Dioda pancar cahaya (Light Emitting Dioda LED). Dioda laser injeksi (injection laser diode ILD).Intensitas cahaya yang dihasilkan Led adalah rendah, sehingga biasanya hanya digunakan untuk system serat optic jarak pendek, misalnya pada pesawat terbang, gedung-gedung, dan sebagainya.Laser dapat menghasilkan cahaya dengan intensitas tinggi dan koheren sehingga sesuai untuk digunakan pada system komunikasi jarak jauh.LED adalah suatu semikonduktor sambungan p-n yang memancarkan cahaya apabila diberi prasikap maju.Cara kerja Led adalah sebagai berikut, semikonduktor tipe n memiliki sejumlah electron bebas, sedangkan semikonduktor tipe p memiliki sejumlah lubang bebas.Tenaga yang dilepaskan pada peristiwa itu akan diubah menjadi tenaga optic dalam bentuk foton. Diode homojunction adalah diode dengan sambungan p-n berbahan semikonduktor sejenis.Cahaya yang dihasilkan LED ini bersifat

menyebar sehingga membuat penyaluran cahaya ke serat optic yang berukuran kecil menjadi tidak efisien.Diode heterojunction adalah diode dengan sambungan p-n berbahan semikonduktor yang berlainan. Bahan-bahan penyusunnya memiliki tenaga celah bidang dan indeks bias yang berlainan. Perbedaan celah bidang membentuk penghalang potensial bagi lubang dan electron.Muatan-muatan bebas hanya dapat berrekombinasi pada lapisan aktif tertentu yang sempit. Lapisan aktif ini mempunyai indeks bias yang lebih tinggi dari pada lapisan di kedua sisinya sehingga terbentuk pemandu gelombang optic. Pemantulan sudut kritis mengakibatkan beberapa foton tetep didaerah aktif, menciptakan suatu daerah kecil dengan intensitas tinggi dan pemancaran yang terbatasi ini memperbaiki efisiensi penyambungan, khususnya untuk serat optic yang berukuran kecil.Ada dua macam Led heterojunction, yaitu led pancar tepid an led pancar permukaan. Salah satu contoh led pancar permukaan adalah led burrus. Led burrus ini adalah Led dengan efisiensi penyambungan yang paling baik. Daya optic yang dihasilkan led berbanding lurus dengan arus penggerak maju yang diberikan kepadanya. Laser (light amplification by stimulated emission of radiation) adalah sumber gelombang elektromagnetik koheren yang memancarkan gelombang pada frekuensi infra merah dan cahaya tampak. Koheren dalam hal ini adalah berfrekuensi tunggal, sefase terarah dan terpolarisasi.Jenis laser semikonduktor adalah yang paling cocok digunakan serat optic karena ukurannya kecil, arus tegangannya rendah dan harganya yang lebih murah. Laser semikonduktor yang banyak digunakan dalam system serat optic adalah diode laser injeksi.Energy cahaya tidak seluruhnya terjebak dalam daerah aktif.Sebagian diantaranya terpancar keluar melalui celah sempit pada dinding yang bersifat sebagai cermin parsial. Bila suatu arus prasikap yang sesuai melewati laser injeksi, electron-elektron dan lubang-lubang akan bergerak menuju daerah aktif dan berrekombinasi menghasilkan foton. Sebagian foton terjebak dalam daerah aktif yang dikelilingi semacam dinding dan berlaku seperti cermin.Foton dalam daerah aktif terpantul-pantul kesana dan kemari sehingga merangsang electron bebas untuk berrekombinasi dengan lubang dan memancarkan lagi foton.Untuk mempertahankan rekombinasi terangsang dibutuhkan arus prasikap yang mampu mencatu pembawa-pembawa (electron bebas dan lubang). Untuk mengoperasikan laser secara kontinyu (continues wave / CW) pada suhu ruang dengan efisien, digunakan laser DH (double heterostructure). Laser DH telah direalisasikan dalam beberapa kombinasi bahan semikonduktor yang berbeda.Perubahan celah bidang pada puncak dan dasar lapisan aktif menimbulkan potensial penghalang yang pembawa-pembawa muatan terinjeksi didalam lapisan aktif, banyaknya pembawa yang melewati potensial penghalang ini sebanding.Prinsip kerja detector cahaya adalah mendeteksi gelombang cahaya

yang datang dan mengubahnya menjadi isyarat listrik yang berisi isyarat informasi yang dikirim.Arus listrik tersebut kemudian diperkuat untuk selanjutnya diolah sehingga diperoleh kembali isyarat informasi yang dikirimkan.Pada efek fotoelektrik luar, electron dibebaskan dari permukaan suatu logam pada saat menyerap tenaga dari aliran foton yang datang. Piranti yang bekerja dengan prinsip ini antara lain: fotodioda hampa dan tabung photomultiplier.Pada efek fotoelektrik dalam, pembawa muatan bebas baik electron maupun lubang diperoleh pada saat penyerapan foton yang datang.Piranti yang menggunakan prinsip ini adalah piranti sambungan semikonduktor, seperti fotodioda p-n, fotodioda pin (positive intrinsic negative) dan fotodioda guguran (avalanche photodiode APD).Piranti fotodetektor yang umum digunakan daalam komunikasi serat optic adalah fotodioda PIN dan APN.Fotodioda PIN, jenis ini adalah yang paling banyak digunakan dalam system komunikasi serat optic. Sesuai dengan namanya fotodioda ini mempunyai lapisan semikonduktor intrinsic diantara bagian P dan N.pada lapisan intrinsic ini tidak ada muatan bebas, sehingga resistansinya besar. Akibatnya sebagian besar tegangan diode berada pada lapisan ini cukup lebar sehingga kemungkinan besar foton yang datang akan diserap kedalamnya. Agar terjadi pasangan electron lubang, foton yang datang harus memiliki cukup tenaga untuk menaikkan electron melewati celah tenaga.Ada karakteristik yang penting diketahui pada suatu fotodetektor adalah, ketanggapan (responsivity, p), tanggapan spectral (spectral response), dan waktu bangkit (rise time).Fotodioda FIN jenis ini adalah yang paling banyak digunakan dalam system komunikasi serat optic.Sesuai dengan namanya, fotodioda ini mempunyai lapisan semikonduktor intrinsic diantara bagian P dan N. Pada lapisan instrinsik ini tidak ada muatan bebas, sehingga resistansinya besar. Akibatnya sebagian besar tegangan diode berada pada lapisan ini dan didalamnya terjadi gaya elektrik yang kuat. Lapisan ini cukup lebar sehingga kemungkinan besar foton yang datang akan diserap kedalamnya. Karakteristik lain yang juga penting pada detector cahaya PIN ini adalah adanya arus gelap (dark current) yaitu arus balik (reverse current) yang kecil yang mengalir melalui prasikap balik (reverse bias) diode.Fotodioda guguran APD adalah detector sambungan semikonduktor yang memiliki perolehan dalam (internal gain).Dengan adanya perolehan dalam ini maka APD memiliki ketanggapan yang lebih baik dari fotodioda PIN.Perolehan dalam ini sebanding dengan tegangan balik, jika tegangan balik makin besar maka peroleh dalam makin besar.Electron yang dibebaskan bergerak ke lapisan p. lapisan p sudah dikosongkan dari muatan bebas oleh tegangan balik yang tinggi.kecepatan tanggapan fotodioda guguran juga dibatasi oleh waktu transit dan tetapan waktu RC seperti pada fotodioda FIN.Agar terjadi pasangan electron lubang, foton yang datang harus memiliki

cukup tenaga untuk menaikan electron melewati celah tenaga. Bahan-bahan fotodioda PIN antara lain Germanium (Ge), silikon (Si),dan inGas.Kecepatan tanggapan fotodioda ini dibatasi oleh waktu transit, yaitu waktu yang diperlukan muatan bebas untuk melintasi daerah kosong (depletion).Untuk PIN ini daerah kosong adalah lebar lapisan intrinsic. Kecepatan gerak muatan bebas berbanding lurus dengan besar tegangan balik, sehingga makin besar tegangan maka waktu transit makin pendek, atau dengan kata lain fotodioda ini makin responsive.

(Thomas S.Widodo, 1995)

Rim dibuat berbentuk datar pada sisi yang berdekatan dengan kaki katoda. Sebuah LED membutuhkan arus sekitar 20 mA untuk memancarkan cahaya dengan kecerahan maksimum, meskipun arus sekecil 5 mA pun masih dapat menghasilkan cahaya yang jelas tampak. Jatuh tegangan maju, sebuah LED rata-rata adalah 1,5 V sehingga pasokan tegangan 2 V dapat menyalakan sebagian besar LED dengan kecerahan maksimum. Dengan level-level tegangan yang lebih tinggi, LED dapat terbakar apabila tegangan maju yang diberikan melebihi 2 V. Light Emitting Diode ( dioda pemancar cahaya), yang lebih dikenal dengan kependekannya yaitu LED, menghasilkan cahaya ketika arus mengalir melewatinya. Pada awalnya LED-LED hanya dibuat dengan warna merah, namun sekarang warnawarna jingga, kuning, hijau, biru, dan putih juga tersedia di pasaran. Terdapat pula LED-LED inframerah, yang menghasilkan cahaya inframerah, alih-alih cahaya tampak. Sebuah LED yang tipikal memiliki kemasan berbentuk kubah yang terbuat dari bahan plastik, dengan pinggiran yang menonjol (rim) pada bagian bawah kubah. Terdapat dua buah kaki terminal dibagian bawah kubah. Biasanya, meskipun tidak selalu demikian, kaki katoda lebih pendek dari kaki anoda. Cara lain untuk membedakan kaki anoda adalah dengan memperhatikan bagian rim (apabila LED yang bersnagkutan memang memilikinya. Kita harus penting untuk menyambungkan resistor pembatas arus secara seri ke sebuah

LED.

LED

digunakan

sebagai

lampu-lampu

indikator,

misalnya,

untuk

mengindikasikan bahwa daya listrik ke sebuah perangkat berada dalam keadaan tersambung. LED juga digunakan untuk tampilan-tampilan informasi dan dekoratif. LED dibuat dalam beragam bentuk, beberapa di antaranya bulat, persegi, dan segitiga. Susunan beberapa buah LED digunakan untk membentuk display (tampilan). Bentuk susunan yang paling umum adalah tampilan tujuh-segmen, yang digunakan untuk menampilkan angka-angka dan huruf-huruf secara digital. Satu atau beberapa baris susunan senacam ini dapat digunakan untuk menampilkan sebuah pesan lengkap. LED dibuat dengan beberapa ukuran tertentu. LED terkecil memiliki ukuran diameter sekitar 1 mm, digunakan sebagai lampu-lampu indikator pada panel-panel dengan ruang yang relatif sempit. Sebaliknya, LED- LED terbesar (jumbo) memiliki ukuran diameter 10 mm dan digunakan

dalam aplikasi-aplikasi yang membutuhkan lampu-lampu peringatan yang harus mudah terlihat.LED sangat ideal untuk digunakan sebagai lampu indikator karena hanya membutuhkan arus listrik yang relatif sangat kecil dibandingkan dengan lampu-lampu filamen. Hal ini menjadikan LED sangat cocok untuk digunakan pada perangkat – perangkat yang digerakkan oleh baterai, dimana penggunaan lampu filamen akan segera menghabiskan daya yang tersedia. Juga terdapat fakta bahwa lampu – lampu filamen memiliki usia pemakaian yang terbatas. Cepat atau lambat, kawat filamen di dalam lampu akan terbakar. Disisi lain, LED dapat bertahan untuk tetap digunakan praktis, selamanya. Sebuah LED hanya mampu bertahan terdapat tegangan bias mundur sebesar beberapa volt. Sebagian besar LED dapat menerima bias mundur hingga 5 V, namun biasanya tidak lebih dari itu. Hal ini sangat berbeda dengan kasus dioda pada umumnya, yang dapat bertahan terhadap bias mundur hingga beberapa ratus volt. LED-LED yang dapat berubah warna sangat berguna untuk sejumlah aplikasi tertentu. LED – LED dapat menampilkan dua buah warna disebut LED dua warna (bicolour). Sebuah LED dua warna terdiri dari dua buah LED yang terpisah dengan warna yang berbeda, ditempatkan dalam kemasan yang sama. Terdapat juga dua jenis sambungan yang dapat digunakan untuk menggabungkan kedua LED ini. Pada tipe yang menggunakan tiga buah kaki terminal, kedua LED memiliki sebuah kaki katoda bersama. Tegangan positif yang diberikan ke salah satu diantara kedua kaki terminal lainnya digunakan untuk menyalakan LED yang bersangkutan. Pada tipe dua kaki terminal, terminal anode LED yang satu disambungkan ke terminal katoda LED lainnya., LED mana yang akan menyala ditentukan oleh terminal mana yang diberikan tegangan positif.Dengan mensaklaran sambungan daya, kita dapat menyalakan LED merah dan LED hijau secara bergantian. Apabila hal ini dilakukan dengan kecepatan tinggi, LED akan terlihat memancarkan cahaya berwarna kuning. Apabila hal ini dilakukan dengan kecepatan tinggi, LED akan terlihat memancarkan cahaya berwarna kuning. Sebagai contoh, LED dapat digunakan untuk mengindikasikan ‘semua sistem berjalan baik’ ketika warnanya hijau dan mengindikasikan kondisi ‘kegagalan sistem’ ketika warnanya merah.Pada sebuah kamera digital, kita dapat menjumpai sebuah lampu indikator ‘rekam / putar’ yang akan menyala merah ketika kamera sedang merekam sesuatu dan menyala hijau ketika sedang memutar suatu rekaman.Sebuah LED dua warna terdiri dari dua buah LED yang terpisah dengan warna yang berbeda, ditempatkan dalam kemasan yang sama. (Owen Bishop, 2002)

Dengan kondisi khusus, cahaya yang dipancarkan menjadi koheren dan piranti disebut juga dengan laser sambungan (junction laser). Dioda foto itu banyak diterapkan pada pembaca pita pons. Suatu informasi tertentu pada sebuah pita pons, dalam bentuk lubang-lubang, dipasang pada sebuah pita kertas. Pita ini dijalankan diantara sebuah dioda foto dan sebuah sumber cahaya. Tiap kali muncul sebuah lubang, diodanya disinari cahaya dan mengalirlah arus melalui sirkuit dioda. Dengan cara ini, informasi yang tersingkap diubah menjadi sinyal listrik. Pada suatu fotodioda energy cahaya dipakai untuk menimbulkan pasangan electron lubang di daerah dekat persambungan. Pada kondisi bias mundur, pembawa minoritas yang terinjeksi cahaya melintasi sambungan dan meningkatkan arus jenuh baliknya karena pembawa yang ditimbulkan secara termal.Arus yang dihasilkan (dibawah 1 mA) lebih kurang sebanding dengan aluminium total, dan perbandingan arus iluminasi total, dan perbandingan arus ilminasi terdapat arus gelap adalah sangat tinggi. Karakteristik ini sangat diinginkan untuk suatu fototransduser dan fotodioda dipakai untuk pengubahan energy surya menjadi listrik.Terjadinya pasangan electron lubang merupakan proses yang dapat balik energy dilepas bila electron bergabung kembali dengan lubang. Untuk silikon dan germanium, rekombinasi biasanya terjadi pada cacat dalam Kristal yang dapat menjebak electron atau lubang yang bergerak, menyerap energynya dan menahannya hingga mitra rekombinasi datang.Hanya kadang-kadang pada silikon atau germanium tetapi sering pada senyawa III-V seperti gallium arsenide, electron langsung jatuh kedalam lubang dan foton energy dibangkitkan.Sambungan gallium arsenide yang memberikan kondisi optimum untuk pembangkitan radiasi dalam daerah tampak mata disebut diode pemancar cahaya (LED- light emitting diode). Tentu saja sistem ini dapat diperluas dengan lebih banyak dioda foto. Penerapan lainnya adalah pengukuran kekuatan cahaya. Jika dioda itu disinari cahaya, maka mengalirlah arus penghalangan yang lebih besar dan jarum penunjuk alat ukurnya bergerak. Sebuah dioda foto dihubungkan pada arah penghalangan. Hambatan penghalangan dioda foto menjadi semakin kecil, semakin banyak dioda itu menerima cahaya. Oleh karena itu maka dioda foto itu dipakai sebagai hambatan yang tergantung dari cahaya. Seperti demikian ia dapat berfungsi untuk pengukuran kekuatan cahaya dan pada rangkaian-rangakain tanda bahaya. Sebuah dioda foto tanpa cahaya umpanya dapat memiliki hambatan sebesar 10MΩ dan dalam keadaan disinari cahaya, hambatan umpamanya 250 kΩ.Dalam keadaan tidak disinari cahaya, hambatan dioda itu adalah sangat tinggi dan mengalir arus penghalang yang sangat kecil. Maka alat ukurnya hampir tidak menunjukkan apa-apa.

(Ralph J smith, 1992)

BAB III METODOLOGI PERCOBAAN 3.1. Peralatan Dan Komponen 3.1.1. Peralatan 1. Lampu pijar 100 W (1 buah) Berfungsi sebagai sumber cahaya untuk fotodioda 2. Pipa paralon (1 buah) Berfungsi untuk memfokuskan cahaya ke fotodioda 3. Multimeter: a. Voltmeter berfungsi untuk mengukur tegangan b. Amperemeter berfungsi untuk mengukur arus 4. Penjepit buaya (secukupnya) Berfungsi sebagai penghubung antara alat dengan rangkain 5. PSA 5V DC (1 buah) Berfungsi sebagai sumber tegangan 5V DC 6. Statif Berfungsi sebagai penyangga pipa paralon 7. Gabus Berfungsi sebagai wadah fotodioda 8. Penggaris Berfungsi untuk mengukur jarak lampu ke fotodioda 3.1.2. Komponen 1. Resistor 1KΩ (1 buah) Berfungsi sebagai hambatan terhadap arus listrik yang mengalir 2. Fotodioda (1 buah) Berfungsi sebagai sensor yang mengubah cahaya menjadi arus listrik

3.2 Prosedur Percobaan A. Rangkaian fotodioda dengan amperemeter 1. Dirangkai rangkaian fotodioda seperti berikut:

2. Dihubungkan (+) fotodioda ke (+) amperemeter 3. Dihubungkan (-) fotodioda ke keluaran resistor (1KΩ) 4. Dihubungkan masukan resistor (1KΩ) ke (+) PSA dan (-) PSA ke (-) amperemeter 5. Dimasukkan lampu ke dalam pipa paralon 6. Diletakkan rangkaian fotodioda dibawah pipa paralon 7. Dilakukan percobaan dengan mengatur jarak cahaya (lampu) dari rangkaian fotodioda sejauh 10 cm 8. Dihubungkan arus listrik 9. Dicatat hasil yang diperoleh dalam table percobaan

B. Rangkaian fotodioda dengan menggunakan ohmmeter 1. Dirangkaia rangkaian fotodioda seperti berikut:

2. Dihubungkan (-) fotodioda ke (-) PSA 3. Dihubungkan (+) fotodioda ke masukan resistor (1KΩ) 4. Dihubungkan (+) voltmeter ke masukan resistor (1KΩ) 5. Dihubungkan (-) voltmeter ke keluaran resistor (1KΩ) 6. Dihubungkan (+) PSA ke keluaran resistor 7. Dimasukkan lampu pijar ke dalam pipa paralon 8. Diletakkan rangkaian fotodioda dibawah pipa paralon 9. Dilakukan percobaan dengan mengatur jarak cahaya (lampu) dari rangkaian fotodioda

sejauh 10 cm 10. Dihubungkan arus listrik 11. Dicatat hasil yang diperoleh di dalam data percobaan

BAB IV DATA DAN ANALISA DATA

4.1 Data Percobaan A. Rangkaian fotodioda dengan amperemeter Jarak (cm)

Arus (Ampere)

40

4,55

35

4,56

30

4,60

25

4,63

20

4,64

15

4,68

10

4,69

Cahaya matahari

0,22

B. Rangkaian fotodioda dengan voltmeter Jarak (cm)

Tegangan (V)

40

0,08 V

35

0,12 V

30

0,14 V

25

0,16 V

20

0,19 V

15

0,20 V

10

0,22 V

Cahaya matahari

0,02 V

Medan, 14 November 2013 ASISTEN

(RUMIANTO MANURUNG)

PRAKTIKAN

( ILFA HUSNA PULUNGAN)

4.2.

Analisa Data

1. Buat grafik jarak Vs Arus

ARUS

Grafik Jarak Vs Arus 5 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 cahaya matahari

10

15

20

25

30

35

40

JARAK

2.Buat grafik jarak vs tegangan ( V ). Jawab :

Grafik Jarak vs Tegangan 0.25

10, 0.22 20, 0.19

Tegangan (V)

0.2 15, 0.2

30, 0.14

0.15

25, 0.16 35, 0.12

0.1

40, 0.08

CAHAYA MATAHARI, 0.02

0.05 0 0

10

20

30 Jarak (cm)

40

50

4.3.

Gambar Percobaan

1.

Rangkaian fotodioda dengan menggunakan amperemeter

2.Rangkaian fotodioda dengan menggunakan voltmeter

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan 1. Prinsip kerja dari fotodioda jika sebuah sambungan-pn dibias maju dan diberikan cahaya padanya maka pertambahan arus sangat kecil sedangkan jika sambungan pn dibias mundur arus akan bertambah cukup besar. Cahaya yang dikenakan pada fotodioda akan mengakibatkan terjadinya pergeseran foton yang akan menghasilkan pasangan electron-hole dikedua sisi dari sambungan. Ketika elektron-elektron yang dihasilkan itu masuk ke pita konduksi maka elektron-elektron itu akan mengalir ke arah positif sumber tegangan sedangkan hole yang dihasilkan mengalir ke arah negatif sumber tegangan sehingga arus akan mengalir di dalam rangkaian. Besarnya pasangan elektron ataupun hole yang dihasilkan tergantung dari besarnya intensitas cahaya yang dikenakan pada fotodioda. 2. Aplikasi fotodioda, yaitu: a. Photodiode sebagai close circuit jika dianalogikan seperti sakelar. b. Penghitung kendaraan di jalan umum secara otomatis c. Sebagai Sensor garis pada Robot Line Follower d. Pengukur cahaya pada kamera serta beberapa peralatan di bidang medis 3. Dapat mengetahui karakteristik fotodioda terhadap intensitas cahaya, yaitu :

Kurva karakteristik photodioda Ketika foton (satuan energi cahaya) dari sumber cahaya diserap, hal ini menghasilkan elektron dan menghasilkan sepasang pembawa muatan, elektron dan lubang di mana

lubang merupakan bagian dari kisi semikonduktor kehilangan elektron. Arah arus melalui semikonduktor adalah berlawanan dengan gerakan pembawa muatan. Lubang berada di Photodiode digunakan untuk mengumpulkan foton - menyebabkan pembawa muatan (seperti arus atau tegangan) mengalir / terbentuk di bagian-bagian elektroda.

5.2 Saran 1. Sebaiknya untuk praktikan selanjutnya terlebih dahulu mengetahui pembahasan tentang judul percobaan 2. Sebaiknya untuk praktikan selanjutnya harus mengetahui peralatan dan komponen yang akan digunakan dalam percobaan 3. Sebaiknya untuk praktikan selanjutnya lebih teliti dalam merangkai rangkaian dan melakukan percobaan

DAFTAR PUSTAKA Bishop,owen.2002.Dasar-Dasar Elektronika.Jakarta:Erlangga. Halaman:60-63 Smith,Rallph J.1992.Rangkain Piranti dan Sistem.Jakarta:Erlangga Halaman:289-295 Widodo,Thomas Sri.1995.Optoelektronika,Komunikasi Serat Optik.Yogyakarta:ANDI Halaman:65-79

Medan,21 November 2013 Asisten

( RUMIANTO MANURUNG )

Praktikan

( ILFA HUSNA PULUNGAN)

ILFA HUSNA PULUNGAN 122408037

TUGAS PERSIAPAN FOTODIODA SEBAGAI SENSOR INTENSITAS CAHAYA

1. Sebutkan aplikasi fotodioda Jawab: Aplikasi fotdioda -

Sebagai lampu indikator,

-

Untuk transmisi sinyal cahaya yang dimodulasikan dalam suatu jarak tertentu,

-

Sebagai penggandeng rangkaian elektronik yang terisolir secara total.

-

sebagai sensor intensitas cahaya

-

sebagai sensor garis

-

sebagai pendeteksi cahaya

-

sebagai pendeteksi warna

2. Gambar dan simbol fotodioda Jawab : Gambar fotodioda

Simbol dari fotodioda

3. Jelaskan prinsip kerja dari fotodioda Jawab: Prinsip kerja fotodioda. Ketika sebuah photon (satu satuan energi dalam cahaya) dari sumber cahaya diserap, hal tersebut membangkitkan suatu elektron dan menghasilkan sepasang pembawa muatan tunggal, sebuah elektron dan sebuah hole, di mana suatu hole adalah bagian dari kisi-kisi semikonduktor yang kehilangan elektron. Arah arus yang melalui sebuah semikonduktor adalah kebalikan dengan gerak muatan pembawa. Cara tersebut di dalam sebuah photodioda digunakan untuk mengumpulkan photon menyebabkan pembawa muatan (seperti arus atau tegangan) mengalir/terbentuk di bagian-bagian elektroda. Photodiodes dibuat dari semikonduktor dengan bahan yang populer adalah silicon ( Si) atau galium arsenida ( GaAs), dan yang lain meliputi InSb, InAs, PbSe. Material ini menyerap cahaya dengan karakteristik panjang gelombang mencakup: 2500 Å - 11000 Å untuk silicon, 8000 Å – 20,000 Å untuk GaAs. Ketika sebuah photon (satu satuan energi dalam cahaya) dari sumber cahaya diserap, hal tersebut membangkitkan suatu elektron dan menghasilkan sepasang pembawa muatan tunggal, sebuah elektron dan sebuah hole, di mana suatu hole adalah bagian dari kisi-kisi semikonduktor yang kehilangan elektron. Arah Arus yang melalui sebuah semikonduktor adalah kebalikan dengan gerak muatan pembawa. cara tersebut didalam sebuah photodiode digunakan untuk mengumpulkan photon - menyebabkan pembawa muatan (seperti arus atau tegangan) mengalir/terbentuk di bagian-bagian elektroda. Photodioda digunakan sebagai penangkap gelombang cahaya yang dipancarkan oleh Infrared. Besarnya tegangan atau arus listrik yang dihasilkan oleh photodioda tergantung besar kecilnya radiasi yang dipancarkan oleh infrared.

NAMA

: Ilfa Husna Pulungan

NIM

: 122408037

KEL

: I-A

RESPONSI FOTODIODA SEBAGAI SENSOR INTENSITAS CAHAYA

1. Sebutkan fungsi dar fotodioda dan gambarkan simbolnya. 2. Sebutkan peralatan dan komponen beserta fungsinya. 3. Apa yang anda ketahui tentang percobaan ini ? 4. Apa tujuan dari percobaan ini ? 5. Kode warna dari a. 150Ω b. 220Ω c. 3K7 d. 4K7

Jawab 1. Fungsi fotodioda sebagai mendeteksi cahaya Sombol

2. Peralatan 1. Lampu pijar ( 100 watt ) Berfungsi sebagai sumber cahaya. 2. Pipa paralon ( 1 buah ) Berfungsi sebagai alat yang digunakan untuk memfokuskan cahaya. 3. Multimeter digital ( 2 buah ) : a. Amperemeter Berfungsi untuk mengukur nilai arus DC. b. Voltmeter

Berfungsi untuk mengukur nilai tegangan DC. 4. Penjepit buaya Berfungsi sebagai penghubung antara rangkaian dan alat. 5. PSA 5 volt DC ( 1 buah ) Berfungsi sumber tegangan arus DC 5 volt. 6. Penggaris ( 100 cm ) ( 1 buah ). Berfungsi untuk mengukur jarak cahaya ( lampu) ke rangkaian fotokonduktor. 7. Statif ( 1 buah ) Berfungsi sebagai penyangga pipa paralon dan lampu pijar. 8. Gabus Fungsinya: untuk wadah fotodioda.

Komponen 1. Resistor ( 1K ) ( 1 buah ) Berfungsi sebagai penghambat aliran arus listrik. 2. Fotodioda ( 1 buah ) Berfungsi sebagai sensor cahaya.

3. 1. Untuk mengetahui karakteristik fotodioda terhadap intensitas cahaya. 2. Untuk mengetahui prinsip kerja dan sifat fotodioda. 3. Untuk mengetahui aplikasi fotodioda.

Fotodioda adalah dioda sambungan PN yang secara khusus dirancang untuk mendeteksi cahaya. Energy cahaya lewat melaui lensa yang mengekspos sambungan. Fotodioda dirancang beroperasi pada mode bias-mundur. Pada alat ini arus bocor bias-mundur meningkat dengan penigkatan level cahaya. Harga arus umunya adalah dalam rentang microampere. Fotodioda mempunyai waktu respon yang cepat terhadap berbagai cahaya.

4. 1. Untuk mengetahui karakteristik fotodioda terhadap intensitas cahaya. 2. Untuk mengetahui prinsip kerja dan sifat fotodioda. 3. Untuk mengetahui aplikasi fotodioda.

5. a. 150Ω → Coklat Hijau Coklat b. 220Ω → Merah Merah Coklat c. 3K7 → Orange Ungu Merah d. 4K7 → Kuning Hijau Merah