Materi LED dan Photo Diode.do

Teknologi LED

1. Fungsi Fisikal

Sebuah LED adalah sejenis dioda semikonduktoristimewa. Seperti sebuah dioda normal, LED terdiri dari sebuah chip bahan semikonduktor yang diisi penuh, atau di-dop, dengan ketidakmurnian untuk menciptakan sebuah struktur yang disebut p-n junction. Pembawa-muatan - elektron danlubang mengalir ke junction dari elektroda dengan voltase berbeda. Ketika elektron bertemu dengan lubang, dia jatuh ke tingkat energi yang lebih rendah, dan melepas energi dalam bentuk photon.

2. Emisi Cahaya

Panjang gelombang dari cahaya yang dipancarkan, dan oleh karena itu warnanya, tergantung dari selisih pita energi dari bahan yang membentuk p-n junction. Sebuah dioda normal, biasanya terbuat dari silikon atau germanium, memancarkan cahaya tampak inframerah dekat, tetapi bahan yang digunakan untuk sebuah LED memiliki selisih pita energi antara cahaya inframerah dekat, dan ultraungu dekat.

3. Polarisasi

Tak seperti lampu pijar dan neon, LED mempunyai kecenderungan polarisasi. Chip LED mempunyai kutub positif dan negatif (p-n) dan hanya akan menyala bila diberikan arus maju. Ini dikarenakan LED terbuat dari bahan semikonduktor yang hanya akan mengizinkan arus listrik mengalir ke satu arah dan tidak ke arah sebaliknya. Bila LED diberikan arus terbalik, hanya akan ada sedikit arus yang melewati chip LED. Ini menyebabkan chip LED tidak akan mengeluarkan emisi cahaya.

Chip LED pada umumnya mempunyai tegangan rusak yang relatif rendah. Bila diberikan tegangan beberapa volt ke arah terbalik, biasanya sifat isolator searah LED akan jebol menyebabkan arus dapat mengalir ke arah sebaliknya.

4. Tegangan Maju

Karakteristik chip LED pada umumnya adalah sama dengan karakteristik dioda yang hanya memerlukan tegangan tertentu untuk dapat beroperasi. Namun bila diberikan tegangan yang terlalu besar, LED akan rusak walaupun tegangan yang diberikan adalah tegangan maju.

Tegangan yang diperlukan sebuah dioda untuk dapat beroperasi adalah tegangan maju (Vf).

5. Sirkuit LED

paralel, maka yang perlu diperhatikan menjadi jumlah arus yang diperlukan seluruh LED dalam rangkaian ini.

Menyusun LED dalam rangkaian seri akan lebih sulit karena tiap LED mempunyai tegangan maju (Vf) yang berbeda. Perbedaan ini akan menyebabkan bila jumlah tegangan yang diberikan olehsumber daya listrik tidak cukup untuk membangkitkan chip LED, maka beberapa LED akan tidak menyala. Sebaliknya, bila tegangan yang diberikan terlalu besar akan berakibat kerusakan pada LED yang mempunyai tegangan maju relatif rendah.

Pada umumnya, LED yang ingin disusun secara seri harus mempunyai tegangan maju yang sama atau paling tidak tak berbeda jauh supaya rangkaian LED ini dapat bekerja secara baik.

6. Subtrak LED

Pengembangan LED dimulai dengan alat inframerah dan merah dibuat dengan gallium arsenide. Perkembagan dalam ilmu material telah memungkinkan produksi alat dengan panjang gelombangyang lebih pendek, menghasilkan cahaya dengan warna bervariasi.

LED konvensional terbuat dari mineral inorganik yang bervariasi, menghasilkan warna sebagai berikut:

aluminium gallium arsenide (AlGaAs) - merah dan inframerah gallium aluminium phosphide - hijau

gallium arsenide/phosphide (GaAsP) - merah, oranye-merah, oranye, dan kuning gallium nitride (GaN) - hijau, hijau murni (atau hijau emerald), dan biru

gallium phosphide (GaP) - merah, kuning, dan hijau zinc selenide (ZnSe) - biru

indium gallium nitride (InGaN) - hijau kebiruan dan biru

indium gallium aluminium phosphide - oranye-merah, oranye, kuning, dan hijau silicon carbide (SiC) - biru galium nitrida yang ditemukan oleh Shuji Nakamura tahun 1993 sewaktu berkarir di Nichia Corporationdi Jepang. LED ini kemudian populer di penghujung tahun 90-an. LED biru ini dapat dikombinasikan ke LED merah dan hijau yang telah ada sebelumnya untuk menciptakan cahaya putih.

LED putih juga dapat dibuat dengan cara melapisi fosfor biru, merah dan hijau di substratultraviolet dekat yang lebih kurang sama dengan cara kerja lampu fluoresen.

Metode terbaru untuk menciptakan cahaya putih dari LED adalah dengan tidak menggunakan fosfor sama sekali melainkan menggunakan substrat seng selenida yang dapat memancarkan cahaya biru dari area aktif dan cahaya kuning dari substrat itu sendir

Photo Dioda

1. Pengertian Photo Dioda

Photo Dioda adalah jenis dioda yang berfungsi untuk mendeteksi cahaya. Berbeda dengan dioda biasa.Komponen elektronik ini akan mengubah cahaya menjadi arus listrik.Cahaya yang dapat di deteksi oleh dioda ini,mulai dari infrared,sinar ultra violet,sampai dengan sinar X. Jenis dioda seperti ini telah di aplikasikan pada alat penghitung kendaraan otomatis di jalan-jalan umum.

2. Prinsip Kerja Photo Dioda

Photodioda 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.

3. Sensor Warna Menggunakan Photo Dioda

Setiap warna bisa disusun dari warna dasar. Untuk cahaya, warna dasar penyusunnya adalah warna Merah, Hijau dan Biru, atau lebih dikenal dengan istilah RGB (Red-Green-Blue). Gambar2 memperlihatkan beberapa sampel warna dan komposisi RGB-nya terskala 8 bit.

4. Perancangan dan Pembuatan Sensor

LED akan memancarkan cahaya ke obyek dan photodioda akan menerima cahaya yang dipantulkan oleh obyek tersebut. Intensitas cahaya yang diterima oleh photodioda akan mempengaruhi nilai reistasinya. Obyek berupa Warna merah dan Warna biru akan memantulkan cahaya dengan intensitas yang berbeda. Warna merah akan memantulkan cahaya dengan intensitas yang lebih tinggi daripada Warna hijau, sehingga nilai resistansinya akan berbeda. Semakin besar intensitas cahaya yang diterima oleh photodioda, maka nilai 15 resistansinya akan semakin kecil dan nilai tegangan outputnya akan Semakin kecil pula. Perbedaan nilai tegangan output dari photodioda saat menerima cahaya pantulan dari Warna merah atau Warna hijau akan dideteksi oleh rangkaian komparator. Tegangan referensi dapat diatur dengan memutar variabel resistor. untuk dapat membedakan Warna merah atau Warna hijau, nilai tegangan referensi diatur sehingga memiliki nilai diantara nilai tegangan output dari photodioda saat menerima pantulan cahaya dari obyek.