Dasar-dasar Photo Transistor, Diagram Rangkaian, Kelebihan dan Aplikasi
Apa itu Photo Transistor?
Photo transistor adalah sebuah switching elektronik dan komponen amplifikasi arus yang bergantung pada paparan cahaya untuk beroperasi. Ketika cahaya jatuh di persimpangan (junction), membalikkan arus yang proporsional dengan pencahayaan.Photo transistor digunakan secara luas untuk mendeteksi pulsa cahaya dan mengubahnya menjadi sinyal listrik digital. Ini dioperasikan oleh cahaya daripada arus listrik. Menyediakan banyak keuntungan, biaya rendah dan photo transistor ini dapat digunakan dalam berbagai aplikasi.
Ia mampu mengubah energi cahaya menjadi energi listrik. Photo transistor bekerja dengan cara yang mirip dengan photo resistor yang umumnya dikenal sebagai LDR (light dependent resistor) tetapi mampu menghasilkan arus dan tegangan sementara, photo resistor hanya mampu menghasilkan arus karena perubahan resistansi. Photo transistor adalah transistor dengan terminal base terbuka.
Alih-alih mengirim arus ke base, foton dari cahaya mencolok mengaktifkan transistor. Ini karena photo transistor terbuat dari semikonduktor bipolar dan memfokuskan energi yang dilewatinya. Ini diaktifkan oleh partikel cahaya dan digunakan di hampir semua perangkat elektronik yang bergantung pada cahaya dalam beberapa cara.
Semua sensor foto silikon (photo transistor) merespons seluruh rentang radiasi yang terlihat serta infrared. Bahkan, semua Dioda,
Struktur dari photo transistor secara khusus dioptimalkan untuk foto aplikasi. Dibandingkan dengan transistor normal, photo transistor memiliki base dan lebar kolektor yang lebih besar dan dibuat menggunakan difusi atau implantasi ion.
Karakteristik Photo Transistor:
- Photo deteksi terlihat dan dekat-infrared berbiaya rendah.
- Tersedia dengan gain dari 100 hingga lebih dari 1500.
- Waktu respons yang cukup cepat.
- Tersedia dalam berbagai paket termasuk teknologi pemasangan permukaan berlapis epoksi, cetak dan permukaan.
- Karakteristik kelistrikan mirip dengan transistor sinyal.
Konfigurasi common emitor umumnya digunakan. Ini juga bisa berfungsi saat base dibuat terbuka. Dibandingkan dengan transistor konvensional, ia memiliki lebih banyak base dan area kolektor.
Photo transistor lama menggunakan bahan semikonduktor tunggal seperti silikon dan germanium tetapi sekarang komponen modern menggunakan bahan seperti galium dan arsenide untuk tingkat efisiensi tinggi.
Base adalah pemimpin yang bertanggung jawab untuk mengaktifkan transistor. Ini adalah perangkat pengendali gerbang untuk supply listrik yang lebih besar. Kolektor adalah timah positif dan supply listrik yang lebih besar. Emitor adalah timbal negatif dan layanan untuk supply listrik yang lebih besar.
Dengan tidak ada cahaya yang jatuh pada perangkat akan ada aliran arus kecil karena pasangan lubang/holes dan elektron yang dihasilkan secara panas dan tegangan output dari rangkaian akan sedikit kurang dari nilai supply karena penurunan tegangan melintasi Resistor beban R. Dengan cahaya jatuh pada persimpangan kolektor-base aliran arus meningkat.
Dengan rangkaian terbuka koneksi base, arus kolektor-base harus mengalir dalam rangkaian base-emitor dan karenanya arus yang mengalir diperkuat oleh aksi transistor normal. Persimpangan base kolektor sangat sensitif terhadap cahaya.
Kondisi kerjanya tergantung pada intensitas cahaya. Arus base dari foton kejadian diperkuat oleh gain transistor, menghasilkan kenaikan arus gain yang berkisar dari ratusan hingga beberapa ribu. Photo transistor 50 hingga 100 kali lebih sensitif daripada Photodioda dengan tingkat kebisingan yang lebih rendah.
Rangkaian Photo Transistor
Photo transistor bekerja seperti Transistor normal, di mana arus base dikalikan untuk memberikan arus kolektor, kecuali bahwa dalam photo transistor, arus base dikendalikan oleh jumlah cahaya tampak atau infrared di mana perangkat hanya membutuhkan 2 pin.
Dalam rangkaian sederhana, dengan asumsi bahwa tidak ada yang terhubung ke Vout, arus base yang dikontrol oleh jumlah cahaya akan menentukan arus kolektor, yang merupakan arus yang melalui resistor.
Oleh karena itu, tegangan pada Vout akan bergerak tinggi dan rendah berdasarkan jumlah cahaya. Kita dapat menghubungkan ini ke Op-amp (penguat operasional) untuk meningkatkan sinyal atau langsung ke input mikrokontroler.
Output dari photo transistor tergantung pada panjang gelombang cahaya yang terjadi. Perangkat ini merespons cahaya pada rentang panjang gelombang yang luas dari UV dekat, melalui bagian spektrum Infrared yang tampak dan dekat.
Untuk tingkat penerangan sumber cahaya yang diberikan, output dari photo transistor ditentukan oleh luas dari persimpangan base-kolektor yang terbuka dan penguatan arus DC dari transistor
Photo transistor tersedia berbagai konfigurasi seperti Optocoupler, sakelar optik, sensor retro. Optocoupler mirip dengan transformator di mana output terisolasi secara elektrik dari input. Objek terdeteksi ketika memasuki celah sakelar optik dan memblokir jalur cahaya antara emitor dan detektor.
Sensor retro mendeteksi keberadaan suatu objek dengan menghasilkan cahaya dan kemudian mencari pantulannya dari objek yang akan dirasakan.
Kelebihan dari Photo Transistor
Photo transistor memiliki beberapa keunggulan penting yang memisahkannya dari sensor optik lain, beberapa di antaranya disebutkan di bawah ini- Photo transistor menghasilkan arus yang lebih tinggi daripada Photodioda.
- Photo transistor relatif murah, sederhana, dan cukup kecil untuk memuat beberapa dari mereka ke dalam satu chip komputer terintegrasi.
- Photo transistor sangat cepat dan mampu memberikan output yang hampir seketika.
- Photo transistor menghasilkan tegangan, sehingga photo resistor tidak dapat melakukannya.
Kekurangan Photo Transistor:
- Photo transistor yang terbuat dari silikon tidak mampu menangani tegangan lebih dari 1.000 Volt.
- Photo transistor juga lebih rentan terhadap lonjakan dan lonjakan listrik serta energi elektromagnetik.
- Photo transistor juga tidak memungkinkan elektron bergerak bebas seperti perangkat lain, seperti tabung elektron.
Aplikasi Photo Transistor
Area aplikasi untuk photo transistor meliputi:- Pembaca kartu punch.
- Sistem keamanan
- Encoder - mengukur kecepatan dan arah
- Foto detektor Infrared
- Kontrol listrik
- Rangkaian logika komputer.
- Relai
- Kontrol pencahayaan (jalan raya dll)
- Indikasi level
- Sistem penghitungan