Cahaya Matahari Fotodioda sebagai sensor cahaya .1 Gambaran umum

BAB 2 TINJAUAN TEORITIS

2.1 Cahaya Matahari

Spektrum sinar matahari terdiri dari sinar tampak dan tidak tampak. Sinar tampak meliputi: merah, oranye, kuning, hijau dan ungu diketahui sebagai warna pelangi. Sinar-sinar tidak tampak antara lain adalah: Sinar Ultraviolet, Sinar-X, Sinar Gamma, Sinar Kosmik, Mikrowave, Gelombang listrik dan Sinar Inframerah. Gambar 2.1 Klasifikasi Cahaya Matahari Sinar Inframerah infrared ray - FIR juga merupakan sinar tidak tampak yang berada pada spektrum warna merah, mendekati spektrum sinar tampak. Dapat dikatakan bahwa 80 cahaya matahari adalah sinar inframerah karena lebarnya jangkauan gelombang sinar ini 0,75-1000 micron dengan panjang gelombang 800 Universitas Sumatera Utara nm sampai 1200 nm. Sinar infra merah dikelompokkan dalam 3 zone : near infrared ray 0,75-1,5 micron, middle infrared ray 1,5-4 micron dan far infrared ray FIR 4- 1000 micron. Tabel 2.1 Spesifikasi Sinar – Sinar yang Terdapat pada Cahaya Matahari 2.2 Fotodioda sebagai sensor cahaya 2.2.1 Gambaran umum Sensor cahaya berfungsi untuk mendeteksi cahaya yang ada di sekitar kita. Sensor yang terkenal untuk mendeteksi cahaya ialah fotodioda. Fotodioda merupakan piranti semikonduktor dengan struktur p-n atau p-i-n untuk mendeteksi cahaya. Gambar 2.2 Bentuk fisik fotodioda Fotodioda biasanya digunakan untuk mendeteksi cahaya. Fotodioda adalah piranti semikonduktor yang mengandung sambungan p-n, dan biasanya terdapat lapisan intrinsik antara lapisan n dan p. Piranti yang memiliki lapisan intrinsik disebut p-i-n atai PIN fotodioda. Cahaya diserap di daerah persambungan atau daerah intrinsik Universitas Sumatera Utara menimbulkan pasangan elektron-hole, kebanyakan pasangan tersebut menghasilkan arus yang berasal dari cahaya.

2.2.2 Karakteristik bahan fotodioda

Fotodioda terdiri dari beberapa jenis berdasarkan bahan pembuatannya. Berikut ini akan dijelaskan mengenai beberapa karakteristik dari bahan pembuatan dioda. 1. Silikon Si : arus lemah saat gelap, kecepatan tinggi, sensitivitas yang bagus antara 400 nm sampai 1000 nm terbaik antara 800 sampai 900 nm. 2. Germanium Ge: arus tinggi saat gelap, kecepatan lambat, sensitivitas baik antara 600 nm sampai 1800 nm terbaik 1400 sampai 1500 nm. 3. Indium Gallium Arsenida InGaAs: mahal, arus kecil saat gelap, kecepatan tinggi sensitivitas baik pada jarak 800 sampai 1700nm terbaik antara 1300 sampai 1600nm.

2.2.3 Prinsip Kerja fotodioda

Fotodioda dapat dioperasikan dalam 2 mode yang berbeda: 1. Mode Fotovoltaik: seperti solar sel, penyerapan pada fotodioda menghasilkan tegangan yang dapat diukur. Bagaimanapun, tegangan yang dihasilkan dari tenaga cahaya ini sedikit tidak linier, dan range perubahannya sangat kecil. 2. Mode Fotokonduktivitas: disini, fotodioda diaplikasikan sebagai tegangan revers tegangan balik dari dioda yaitu tegangan pada arah tersebut pada dioda tidak akan menhantarkan tanpa terkena cahaya dan pengukuran menghasilkan arus foto. hal ini juga bagus untuk mengaplikasikan tegangan mendekati nol. Ketergantungan arus foto pada kekuatan cahaya dapat sangat linier . Gambar 2.3 Simbol Fotodioda Universitas Sumatera Utara 2.3 Penguat Operasioal Penguat operasional 2.3.1 Gambaran umum