Elektro
Apa itu Photo Transistor
Photo Transistor adalah Transistor yang dapat mengubah energi cahaya menjadi listrik dan memiliki penguat (gain) Internal. Penguat Internal yang terintegrasi ini menjadikan sensitivitas atau kepekaan Photo Transistor terhadap cahaya jauh lebih baik dari komponen pendeteksi cahaya lainnya seperti Photo Diode ataupun Photo Resistor.
Cahaya yang diterima oleh Photo Transistor akan menimbulkan arus pada daerah basis-nya dan menghasilkan penguatan arus hingga ratusan kali bahkan beberapa ribu kali. Photo Transistor juga merupakan komponen elektronika yang digolongkan sebagai Transduser.
Konstruksi photo transistor mirip dengan transistor biasa, kecuali terminal basis. Dalam photo transistor, terminal basis tidak disediakan, dan alih-alih arus basis, energi cahaya diambil sebagai input.
Simbol Photo Transistor
Photo Transistor pada umumnya dikemas dalam bentuk transparan pada area dimana Photo Transistor tersebut menerima cahaya. Berikut ini adalah bentuk dan simbol Photo Transistor (Transistor Foto).
Simbol dari phototransistor mirip dengan transistor biasa. Satu-satunya perbedaan adalah dua panah yang menunjukkan insiden cahaya di dasar fototransistor.
Prinsip Kerja Photo Transistor
Pertimbangkan transistor konvensional memiliki basis terminal terbuka yang dihubung-hubungkan. Arus bocor basis kolektor bertindak sebagai ICBO arus basis.
IC = βIB + (1 + B) ICBO
Karena arus basis IB = 0, Ini bertindak sebagai rangkaian terbuka. Dan arus kolektor menjadi.
IC = (1 + B) ICBO
Persamaan di atas menunjukkan bahwa arus kolektor berbanding lurus dengan arus bocor basis arus, yaitu IC meningkat dengan bertambahnya daerah basis kolektor.
Cara kerja Photo Transistor atau Transistor Foto hampir sama dengan Transistor normal pada umumnya, dimana arus pada Basis Transistor dikalikan untuk memberikan arus pada Kolektor. Namun khusus untuk Photo Transistor, arus Basis dikendalikan oleh jumlah cahaya atau inframerah yang diterimanya. Oleh karena itu, pada umumnya secara fisik Photo Transistor hanya memiliki dua kaki yaitu Kolektor dan Emitor sedangkan terminal Basisnya berbentuk lensa yang berfungsi sebagai sensor pendeteksi cahaya.
Pada prinsipnya, apabila Terminal Basis pada Photo Transistor menerima intensitas cahaya yang tinggi, maka arus yang mengalir dari Kolektor ke Emitor akan semakin besar.
Operasi Photo Transistor
Fototransistor terdiri dari bahan semikonduktor. Ketika cahaya mengenai material, elektron/lubang bebas dari material semikonduktor menyebabkan arus yang mengalir di daerah basis. Basis photo transistor hanya akan digunakan untuk membiaskan transistor. Dalam kasus transistor NPN, kolektor dibuat positif terhadap emitor, dan dalam PNP, kolektor tetap negatif.
Cahaya yang masuk ke daerah basis fototransistor menghasilkan pasangan lubang elektron. Pembangkitan pasangan lubang elektron terutama terjadi pada bias balik. Pergerakan elektron di bawah pengaruh medan listrik menyebabkan arus di daerah basis. Arus basis menginjeksikan elektron di wilayah emitor. Kelemahan utama dari fototransistor adalah mereka memiliki respons frekuensi rendah.
Konstruksi Photo Transistor
Konstruksi photo Transistor sangat mirip dengan transistor biasa. Sebelumnya, germanium dan silikon digunakan untuk membuat photo Transistor. Lubang kecil dibuat di permukaan sambungan kolektor-alas untuk menempatkan lensa. Lensa memfokuskan cahaya ke permukaan.
Saat ini transistor terbuat dari bahan yang sangat ringan (seperti galium dan arsenida). Persimpangan basis-emitor dipertahankan pada bias maju, dan pertemuan basis-kolektor berada pada bias balik.
Ketika tidak ada cahaya yang jatuh ke permukaan transistor, arus saturasi balik kecil menginduksi transistor. Arus saturasi balik menginduksi karena sedikit pembawa muatan minoritas.
Energi cahaya jatuh pada persimpangan kolektor-basis dan menghasilkan pembawa muatan mayoritas yang menambahkan arus ke arus saturasi balik. Grafik di bawah ini menunjukkan besarnya kenaikan arus seiring dengan intensitas cahaya.
Phototransistor banyak digunakan dalam perangkat elektronik seperti detektor asap, penerima inframerah, pemutar CD, laser, dll. Untuk penginderaan cahaya.
Photodiode Vs Photo Transistor
Fotodioda dan poto transistor mengubah energi cahaya menjadi energi listrik. Tetapi photo transistor lebih disukai daripada dioda karena kelebihannya sebagai berikut.
- Keuntungan arus dalam photo transistor lebih dari pada photo transistor bahkan jika jumlah cahaya yang sama mengenai itu.
- Sensitivitas dari photo transistor lebih tinggi dari pada dioda.
- Fotodioda dapat diubah menjadi photo transistor dengan melepaskan terminal emitornya.
Waktu respons dioda jauh lebih tinggi daripada fototransistor. Arus keluaran fotodioda dalam mikroampere, dan dapat dinyalakan atau dimatikan dalam nanodetik. Sementara waktu respon dari phototransistor dalam mikrodetik dan menyediakan arus dalam miliampere.
Photodarlington
Dalam photodarlington, kedua transistor dihubungkan secara back to back melalui basis yang ditunjukkan pada gambar di bawah. Dalam pengaturan ini, phototransistor menginduksi daya yang jauh lebih tinggi, yaitu sensitivitasnya meningkat.
Transistor photodarlington memiliki waktu switching yang besar. Perangkat ini digunakan dalam penguat terintegrasi dan penguat SCR fotosensitif, dll.
Kelebihan Photo Transistor
- Photo Transistor menghasilkan arus yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan Photo Diode.
- Photo Transistor relatif lebih murah, lebih sederhana dan lebih kecil sehingga mudah untuk diintegrasikan ke berbagai rangkaian elektronika.
- Photo Transistor memiliki respon yang cepat dan mampu menghasilkan Output yang hampir mendekati instan.
- Photo Transistor dapat menghasilkan Tegangan, sedangkan Photoresistor tidak bisa.
Kelemahan Photo Transistor
- Photo Transistor yang terbuat dari Silikon tidak dapat menangani tegangan yang melebihi 1000Volt
- Photo Transistor sangat rentan terhadap lonjakan listrik yang mendadak (electric surge).
- Photo Transistor tidak memungkin elektron bergerak sebebas perangkat lainnya (contoh: Tabung Elektron).