Fotodioda dapat digunakan sebagai detektor intensitas cahaya dengan memanfaatkan perubahan resistansi seiring berubahnya intensitas cahaya. Dokumen ini menjelaskan prinsip kerja, material, dan aplikasi fotodioda serta memberikan tutorial membuat alat ukur cahaya sederhana menggunakan fotodioda dan Arduino.

1. *Author : Jajang Nurjaman
Editor : Kania Nur Sawitri
Detektor Intensitas Cahaya!
(Light Intensity Detector )
You can find the article in: http://decabot.blogspot.co.id/2018/02/detektor-intensitas-cahaya-apa-
itu.html
Apa itu fotodioda?
Mari kita pahami terlebih dahulu mengenai fotodioda!
Fotodioda atau yang sering disebut photodetector merupakan dioda yang peka
terhadap cahaya. Ada dua jenis rangkaian fotodioda yang dikenal yaitu forward bias
dan reverse bias. Forward bias (bias maju) adalah ketika kaki Anoda (A) dihubungkan
dengan kutub positif sumber dan kaki Katoda (K) dihubungkan dengan kutub negatif,
sehingga pembawa mayoritas dari bahan tipe p (hole) akan tertarik ke kutub negatif
melewati persambungan dan berkombinasi dengan elektron pembawa mayoritas bahan
tipe n. Dengan demikian elektronnya akan tertarik oleh kutub positif sumber untuk
melewati persambungan. Oleh karena itu, daerah pengosongan terlihat semakin
menyepit pada saat fotodioda diberi bias maju yang ditunjukkan pada gambar 1.
Gambar 1. Bias maju (forward bias)
Bagaimana dengan reverse bias? Reverse bias (bias mundur) adalah ketika
kaki Katoda (K) dihubungkan dengan kutub positif sumber dan kaki Anoda (A)
dihubungkan dengan kutub negatif sumber. Karena kaki Anoda (A) yang berbahan tipe
p diberi tegangan negatif maka hole-hole (pembawa mayoritas) akan tertarik ke kutub
negatif sumber menjauhi persambungan. Begitu juga sebaliknya karena kaki katoda (K)
yang berbahan tipe n diberi tegangan positif maka elektron-elektron (pembawa
mayoritas) akan tertarik ke kutub positif sumber menjauhi persambungan. Sehingga
daerah pemgosongan semakin besar dan arus tidak ada yang mengalir seperti yang
ditunjukkan pada gambar 2.

2. *Author : Jajang Nurjaman
Editor : Kania Nur Sawitri
Gambar 2. Bias mundur (reserve bias)
Pada kondisi forward bias, fotodioda ini akan memiliki resistansi yang rendah.
Ketika kita ingin menjadikan sensor fotodioda ini dapat mendeteksi cahaya, maka
gunakan kondisi reserve bias. Pada kondisi reserve bias, fotodioda akan berubah nilai
resistansinya seiring berubahnya intensitas yang diterimanya. Nilai resistansi akan
menurun seiring dengan intensitas cahaya yang masuk. Adapun simbol fotodioda
ditampilkan pada gambar 3.
Gambar 3. Simbol fotodioda
Material Fotodioda
Material fotodioda terdiri dari bahan semikonduktor yaitu silikon (Si), Galium
Arsenida (GaAs), dan lain-lain termasuk Indium Antimonide (InSb), Indium Arsenide
(InAs), Lead Selenide (PbSe) dan Timah Sulfide (PbS).
Aplikasi Fotodioda
Fotodioda dapat diaplikasikan pada alat peraga seperti robot line follower atau line
tracet. Dan juga sering digunakan untuk penerima cahaya inframerah pada alat

3. *Author : Jajang Nurjaman
Editor : Kania Nur Sawitri
elektronika seperti televisi, dvd dan masih banyak lainnya seperti pada bidang industri
dan lain-lain seperti yang ditunjukkan pada gambar 4.
Gambar 4. Robot Line Follower
(Sumber: https://www.pantechsolutions.net/media/wysiwyg/line-follower-robot.jpg)
Prinsip kerja fotodioda
Material fotodioda akan menyerap cahaya dengan karakteristik panjang gelombang
mencakup: 2500 – 11000 Å untuk material silikon, 8000 – 20000 Å untuk Galium
arsenide. Cahaya akan memancarkan photon ke bahan material fotodioda, photon
tersebut memiliki energi yang bila lebih besar daripada energi band gap akan
membangkitkan suatu electron dan menghasilkan sepasang pembawa muatan tunggal
yaitu 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 fotodioda digunakan untuk mengumpulkan photon yang menyebabkan
pembawa muatan (seperti arus dan tegangan) mengalir atau terbentuk di bagian-bagian
elektroda. Prinsip ini hamper sama dengan prinsip LDR pada artikel sebelumnya, lihat
juga cara penggunaan dan cara pembuatan mini projeknya.
http://decabot.blogspot.co.id/2018/02/light-dependent-resistor-ldr.html.
Membuat “Alat Ukur Cahaya” berbasis Fotodioda
Mari kita buat sebuah alat ukur cahaya sederhana. Alat ukur cahaya ini memanfaat
fotodioda sebagai pengukur intesitas cahaya yang diteima. Prinsipnya hamper sama
dengan LDR pada artikel sebelumnya yaitu memanfaatkan nilai ADC (Analog to Digital
Converter) sebagai nilai masukan.

4. *Author : Jajang Nurjaman
Editor : Kania Nur Sawitri
Mari kita mulai! Pertama, install terlebih dahulu software proteus, kemudian buatlah
rangkaian speprti pada gambar 5. Rangkaian sensor cahaya yang terdiri dari
PHOTODIODE yang dirangkai seri dengan resistor R1 sebesar 10K. Ingat! Photodiode
dipasang seperti kondisi reserve bias yaitu kaki Katoda (K) dihubungkan ke VCC dan
kaki Anoda (A) dihubungkan pada R1. Diantara kaki Anoda (A) dan R1 dibuat
persambungan (Vout) yang dihubungakan ke pin analog A0 arduino.
Gambar 5. Skema rangakaian Light Meter
Besarnya nilai resistor R1 bisa kita rubah sesuai dengan tingkat intesitas cahaya yang
diterima fotodioda.
Ketiga, bukalah aplikasi arduino dan tulislah program seperti dibawah ini.
//Program
/*
The circuit:
* LCD RS pin to digital pin 13
* LCD Enable pin to digital pin 12
* LCD D4 pin to digital pin 11
* LCD D5 pin to digital pin 10
* LCD D6 pin to digital pin 9
* LCD D7 pin to digital pin 8
* LCD R/W pin to ground
* LCD VSS pin to ground
* LCD VCC pin to 5V
* 10K resistor:
* ends to +5V and ground
* wiper to LCD VO pin (pin 9)
*/
// ========== lcd 16x2 ===========
// include the library code:
#include <LiquidCrystal.h>
/* initialize the library by associating any
needed LCD interface pin with the
arduino pin number it is connected to
*/
//LiquidCrystal lcd(rs, en, d4, d5, d6, d7);
R2
10k Vout
Vout
ANALOGIN
ATMEGA328P-PU
1121
ResetBTN
ON
www.TheEngineeringProjects.com
PD0/RXD
PD1/TXD
PD2/INT0
~ PD3/INT1/OC2B
PD4/T0/XCK
~ PD5/T1/OC0B
~ PD7/AIN1
PC5/ADC5/SCL
PC4/ADC4/SDA
PC3/ADC3
PC2/ADC2
PC1/ADC1
PC0/ADC0
RESET
PB0/ICP1/CLKO
~ PB1/OC1A
~ PB2/OC1B
~ PB3/MOSI/OC2A
PD7/AIN1
PB4/MISO
PB5/SCK
AREF
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
A5
A4
A3
A2
A1
A0
ARD1
ARDUINO UNO
D7
14
D6
13
D5
12
D4
11
D3
10
D2
9
D1
8
D0
7
E
6
RW
5
RS
4
VSS
1
VDD
2
VEE
3
LCD1
LM016L
50%
RV1
10k
VCC
VCC
AK
D1
PHOTODIODE
RS
E
D4
D5
D6
D7
D7
D6
D5
D4
E
RS

5. *Author : Jajang Nurjaman
Editor : Kania Nur Sawitri
LiquidCrystal lcd(13, 12, 11, 10, 9, 8);
// ---------------------------------------------------
// ===== pin photodiode =====
const int pinPhotodiode = 0;
// --------------------------
void setup() {
lcd.begin(16, 2); // set up the LCD's
number of columns and rows:
pinMode(pinPhotodiode, OUTPUT);
// ========== open word =========
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("Fotodioda");
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print("by DECABOT");
delay(5000);
lcd.clear();
// -----------------------------------
}
void loop() {
// Read value analog sensor
photodiode
Int value =
analogRead(pinPhotodiode);
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("Value analog:");
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print(value);
delay(100);
}
Lalu simpan terlebih dahulu program yang sedah kalian ketik, Langkah keempat
compiling program tersebut. Tunggu beberapa saat, setelah proses compiling selesai
maka pada bagian komen bawah cari format dalam bentuk HEX sepeti ditunjukkan
pada gambar 6.
Gambar 6. Proses Compiling
Langkah Kelima salin format .hex tersebut. Kemudian klik dua kali pada arduino di
dalam proteus dan salin ke program file seperti yang diunjukkan pada gambar 7.

6. *Author : Jajang Nurjaman
Editor : Kania Nur Sawitri
Gambar 7. Upload file hex pada arduino simulasi proteus
Lalu klik ok. Dan jalankan simulasinya. Agar lebih memahami kita perhatikan video
tutorial di alamat youtube: https://www.youtube.com/watch?v=WYxwtJWX--
s&feature=youtu.be
Nah itulah materi dan tutorial mengenai Fotodioda sebagai detektor intensitas cahaya.
Selamat mencoba! Dan ikuti langkah-langkah diatas. Lihatlah simulasi yang telah kalian
buat, dan semoga kalian dapat memahaminya.