Perbandingan Kinerja Detektor NaI(Tl) Dengan Detektor CsI(Tl ...
06 Detektor Optik by Teuinsuska2009 Wordpress Com
-
Upload
dimas-rangga-wisnuadi -
Category
Documents
-
view
229 -
download
2
description
Transcript of 06 Detektor Optik by Teuinsuska2009 Wordpress Com
![Page 1: 06 Detektor Optik by Teuinsuska2009 Wordpress Com](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042522/563dbb1a550346aa9aaa4cee/html5/thumbnails/1.jpg)
![Page 2: 06 Detektor Optik by Teuinsuska2009 Wordpress Com](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042522/563dbb1a550346aa9aaa4cee/html5/thumbnails/2.jpg)
Overview Materi Prinsip deteksi opticKarakteristik photodetectorSyarat-syarat detectorPIN (P Intrinsic N)APD (Avalanche Photodetector)
![Page 3: 06 Detektor Optik by Teuinsuska2009 Wordpress Com](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042522/563dbb1a550346aa9aaa4cee/html5/thumbnails/3.jpg)
Detektor Optik/PhotodetectorPhotodetektor berfungsi untuk mendeteksi cahaya yang
datang dan mengubahnya ke besaran listrik.Persyaratan yang harus dimiliki oleh detektor optik :
1. Mempunyai sensitivitas tinggi pada daerah operasi panjang gelombang
2. Responnya cepat (dalam ns)3. Derau yang dihasilkan kecil.4. Tersedia cukup bandwidth untuk menyalurkan bit rate
data yang diterima.5. Tidak sensitif terhadap perubahan suhu.6. Secara fisik kompatibel dengan dimensi kabel.7. Mempunyai waktu operasi yang lama.8. Ukurannya kecil
![Page 4: 06 Detektor Optik by Teuinsuska2009 Wordpress Com](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042522/563dbb1a550346aa9aaa4cee/html5/thumbnails/4.jpg)
Rangkaian Photodioda
Photodiode dioperasikan pada prategangan balik.Cahaya yang diterima akan diubah menjadi arus listrik, pada tahanan RL
arus tersebut diubah menjadi besaran tegangan.Perbandingan arus yang dihasilkan photodetector terhadap daya optik
yang diterima disebut sensitivitas optik (dinyatakan dalam A/W)Sensitivitas suatu photodetector sangat bergantung pada panjang
gelombang operasi dan bahan photo detector.
![Page 5: 06 Detektor Optik by Teuinsuska2009 Wordpress Com](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042522/563dbb1a550346aa9aaa4cee/html5/thumbnails/5.jpg)
![Page 6: 06 Detektor Optik by Teuinsuska2009 Wordpress Com](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042522/563dbb1a550346aa9aaa4cee/html5/thumbnails/6.jpg)
Mekanisme Deteksi Cahaya Dilihat Dari Energi Elektron
Bila foton yang datang ≥ band gap energy bahan semikonduktor, foton memberikan energinya dan membangkitkan elektron dari pita valensi dan pita konduksi.
Proses ini membangkitkan pasangan elektron-hole bebas yang disebut photo carrier.
Photo carrier ini dihasilkan pada daerah deplesi / active region.
• Medan listrik yang tinggi timbul di daerah deplesi ini akan menimbulkan arus.
• Arus ini disebut photo current (Ip).
![Page 7: 06 Detektor Optik by Teuinsuska2009 Wordpress Com](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042522/563dbb1a550346aa9aaa4cee/html5/thumbnails/7.jpg)
Jenis-jenis Photodetector1. Dioda PIN (P Intrinsic N)2. Dioda APD (Avalanche Photo Diode)
![Page 8: 06 Detektor Optik by Teuinsuska2009 Wordpress Com](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042522/563dbb1a550346aa9aaa4cee/html5/thumbnails/8.jpg)
Photodetector PIN
Prinsip kerja dioda PIN :Mengubah energi optik (foton) yang diterima
menjadi arus keluaran berdasarkan photo voltaic effect
Memerlukan bias mundur (reverse bias)
![Page 9: 06 Detektor Optik by Teuinsuska2009 Wordpress Com](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042522/563dbb1a550346aa9aaa4cee/html5/thumbnails/9.jpg)
Karakteristik Photodetector PINa. Responsitivity (R)
di mana :
R adalah responsitivity (dalam A/W)Ip adalah arus photo detectorP0 adalah daya optik diterimaη adalah efisiensi kuantume adalah muatan elektronh adalah konstanta Planckf adalah frekuensi
![Page 10: 06 Detektor Optik by Teuinsuska2009 Wordpress Com](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042522/563dbb1a550346aa9aaa4cee/html5/thumbnails/10.jpg)
Karakteristik Photodetector PINb. Efisiensi kuantum (η)
Efisiensi Kuantum adalah perbandingan antara pasangan elektron-hole terhadap foton yang datang pada diode.
Hubungan antara efisiensi kuantum dengan responsitivity dan panjang gelombang
Catt. Pada umumnya η < 1
p
e
r
r
dimana : re adalah rate elektron yang dihasilkan (electrons/s)rp adalah rate foton yang datang pada diode (photons/s)
dimana : R adalah responsitivity (dalam A/W)λ adalah panjang gelombang (dalam μm)
![Page 11: 06 Detektor Optik by Teuinsuska2009 Wordpress Com](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042522/563dbb1a550346aa9aaa4cee/html5/thumbnails/11.jpg)
Karakteristik Photodetector PINc. Kecepatan respon (rise time)
ditentukan oleh karakteristik rise time detektor tersebut
Bandwidth adalah frekuensi maksimum yang dapat dideteksi oleh photodioda, dibatasi oleh waktu respon (rise time)
d. Daya optik minimum (MRP : Minimum Required Power)
merupakan daya minimum diperlukan pada BER (Bit Error Rate) tertentu
![Page 12: 06 Detektor Optik by Teuinsuska2009 Wordpress Com](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042522/563dbb1a550346aa9aaa4cee/html5/thumbnails/12.jpg)
Photodetector APDPrinsip kerja :APD bekerja pada reverse bias yang besar pada
medan listrik yang tinggi terjadi avalanche effect yang menghasilkan impact ionization berantai dan terjadi multiplikasi avalanche sehingga terjadi penguatan atau multiplikasi arus.
Multiplikasi M photodiode ditentukan oleh :M = IM/Ip
di mana :IM adalah nilai rata-rata total arus output yang dimultiplikasiIp adalah arus photo yang tidak dimultiplikasi
![Page 13: 06 Detektor Optik by Teuinsuska2009 Wordpress Com](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042522/563dbb1a550346aa9aaa4cee/html5/thumbnails/13.jpg)
Photodetector APDGain (M) meningkat jika diberikan tegangan dengan reverse bias :
di mana :n adalah nilai konstanVBR adalah tegangan breakdown detektor (sekitar 20
– 500 V)
n
BR
d
V
VM
1
1
![Page 14: 06 Detektor Optik by Teuinsuska2009 Wordpress Com](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042522/563dbb1a550346aa9aaa4cee/html5/thumbnails/14.jpg)
Karakteristik Photodetector APDa. Responsivity :
RAPD = RPIN M
di mana :M adalah faktor multiplikasi APD dan berharga
antara 10 – 250.
b. Panjang gelombang operasi : λ = 1,24/Eg(eV) μm
![Page 15: 06 Detektor Optik by Teuinsuska2009 Wordpress Com](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042522/563dbb1a550346aa9aaa4cee/html5/thumbnails/15.jpg)
Karakteristik Photodetector 1. Absorption
Penyerapan foton di dalam photodioda menghasilkan photocurrent yang tergantung kepada koefisien absorpsi (o) cahaya di dalam semikonduktor device.
Koefisien absorpsi tergantung pada panjang gelombang Daya yang diserap photodioda :
dimana :
Pabs adalah daya yang diserap
Po adalah daya dari FO
d adalah lebar dari active region o adalah koefisien absorpsi
dPP ooabs exp1
![Page 16: 06 Detektor Optik by Teuinsuska2009 Wordpress Com](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042522/563dbb1a550346aa9aaa4cee/html5/thumbnails/16.jpg)
Karakteristik Photodetector Absorption
Photocurrent (Ip) dihasilkan oleh cahaya yang datang dari daya optik yang diterima dari FO
dimana :
e adalah elektron r adalah koefisien pantulan Fresnel d adalah lebar dari active region o adalah koefisien absorpsi
Hubungan antara Pabs, Po, dan η adalah :
dhf
rePI o
op
exp1
1
o
abs
P
P
![Page 17: 06 Detektor Optik by Teuinsuska2009 Wordpress Com](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042522/563dbb1a550346aa9aaa4cee/html5/thumbnails/17.jpg)
Karakteristik Photodetector Absorption
Photocurrent (Ip) dihasilkan oleh cahaya yang datang dari daya optik yang diterima dari FO
dimana :
e adalah elektron
r adalah koefisien pantulan Fresnel
d adalah lebar dari active region
o adalah koefisien absorpsi
dhf
rePI o
op
exp1
1
![Page 18: 06 Detektor Optik by Teuinsuska2009 Wordpress Com](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042522/563dbb1a550346aa9aaa4cee/html5/thumbnails/18.jpg)
Daerah Operasi Berbagai Tipe Sumber, Serat dan Detektor Optik
![Page 19: 06 Detektor Optik by Teuinsuska2009 Wordpress Com](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042522/563dbb1a550346aa9aaa4cee/html5/thumbnails/19.jpg)
Petunjuk Pemilihan Komponen Link Optik