Transduser Fotonik
Definisi
Transduser fotoelektrik adalah perangkat semikonduktor yang mengubah energi cahaya menjadi energi listrik. Perangkat ini menggunakan elemen fotosensitif yang memancarkan elektron ketika terkena cahaya, mengubah sifat listrik elemen tersebut dan menginduksi arus yang proporsional dengan intensitas cahaya yang diserap. Skema di bawah ini menggambarkan struktur bahan semikonduktor.
Transduser fotoelektrik menyerap radiasi cahaya yang jatuh pada bahan semikonduktornya. Penyerapan ini memberikan energi pada elektron bahan tersebut, menyebabkan mereka bergerak. Mobilitas elektron menghasilkan salah satu dari tiga efek:
Klasifikasi Transduser Fotoelektrik
Transduser fotoelektrik diklasifikasikan sebagai berikut:
Sel Fotoemisif
Sel fotoemisif mengubah foton menjadi energi listrik. Sel ini mengandung batang anoda dan pelat katoda, keduanya dilapisi dengan bahan fotoemisif seperti antimonium sesium.
Ketika radiasi cahaya mengenai pelat katoda, elektron mulai mengalir dari katoda ke anoda. Kedua anoda dan katoda tersegel dalam tabung tertutup, tidak tembus cahaya, dan hampa udara. Ketika radiasi cahaya mencapai tabung yang tersegel, elektron dipancarkan dari katoda dan bergerak menuju anoda.
Anoda dipertahankan pada potensial positif, menyebabkan arus fotoelektrik mengalir melaluinya. Besarnya arus ini secara langsung proporsional dengan intensitas cahaya yang melewati tabung.
Sel Fokonduktif
Sel fokonduktif mengubah energi cahaya menjadi arus listrik. Sel ini menggunakan bahan semikonduktor seperti selenida kadmium, germanium (Ge), atau selenium (Se) sebagai elemen penginderaan cahaya.
Ketika sinar cahaya mengenai bahan semikonduktor, konduktivitasnya meningkat, dan bahan tersebut berperilaku seperti saklar yang tertutup. Arus kemudian mengalir melalui bahan tersebut, menggeser penunjuk meter.
Sel Fotovoltaik
Sel fotovoltaik adalah jenis transduser aktif. Arus mulai mengalir di sel fotovoltaik ketika beban terhubung dengannya. Silikon dan selenium umumnya digunakan sebagai bahan semikonduktor. Ketika bahan semikonduktor menyerap cahaya (bukan panas), elektron bebasnya mulai bergerak—fenomena yang dikenal sebagai efek fotovoltaik.
Gerakan elektron menghasilkan arus di sel, yang dikenal sebagai arus fotoelektrik.
Fotodiode
Fotodiode adalah perangkat semikonduktor yang mengubah cahaya menjadi arus. Ketika fotodiode menyerap energi cahaya, elektron dalam bahan semikonduktor mulai bergerak. Fotodiode memiliki waktu respons yang sangat singkat dan dirancang untuk beroperasi dalam bias balik.
Fototransistor
Fototransistor adalah perangkat yang mengubah energi cahaya menjadi energi listrik, menghasilkan baik arus maupun tegangan.
Sel Fotovoltaik
Sel fotovoltaik adalah perangkat bipolar yang terdiri dari bahan semikonduktor yang terkandung dalam wadah transparan, memungkinkan cahaya dengan mudah mencapai elemen fotosensitif. Ketika elemen tersebut menyerap cahaya, arus mulai mengalir dari basis ke emiter perangkat, yang kemudian diubah menjadi tegangan.
