semikonduktor

Divais photo semikonduktor memanfaatkan efek kuantum pada junction, energi yang diterima oleh elektron yang memungkinkan elektron pindah dari ban valensi ke ban konduksi pada kondisi bias mundur. Bahan semikonduktor seperti Germanium (Ge) dan Silikon (Si) mempunyai 4 buah electron valensi, masing-masing electron dalam atom saling terikat sehingga electron valensi genap menjadi 8 untuk setiap atom, itulah sebabnya kristal silicon memiliki konduktivitas listrik yang rendah, karena setiap electron terikan oleh atom atom yang berada disekelilingnya. Untuk membentuk semikonduktor tipe P pada bahan tersebut disisipkan pengotor dari unsure golongan III, sehingga bahan tersebut menjadi lebih bermuatan positif, karena terjadi kekosongan electron pada struktur kristalnya.

Bila semikonduktor jenis N disinari cahaya, maka elektron yang tidak terikat pada struktur kristal akan mudah lepas. Kemudian bila dihubungkan semikonduktor jenis P dan jenis N dan kemudian disinari cahaya, maka akan terjadi beda tegangan diantara kedua bahan tersebut. Beda potensial pada bahan ilikon umumnya berkisar antara 0,6 volt sampai 0,8 volt. Foto detektor PIN merupakan semi konduktor foto detektor yang paling umum. Foto detektor PIN merupakan sambungan dari PN. Pada keadaan normal, elektron bebas dan lubang (Hole) tidak dapat berpindah melewati sambungan (junction), sehingga tidak ada arus yang mengalir.

Jika ada foton yang diserap pada sambungan yang berasal dari lapisan P dan energinya lebih besar atau sama dengan energi pita pemisah, maka akan membangkitkan pergerakan elektron dan lubang yang dapat menimbulkan arus. Sebagai sebuah detektor, fotodioda p-i-n mempunyai sejumlah keuntungan-keuntungan atas fotodioda p-n. Sebuah dioda p-i-n adalah satu sambungan p-n dengan satu intrinsik (biasanya dengan diberi doping) lapisan menyisipkan p serta n lapisan. Diagram pita energi, distribusi muatan, dan distribusi bidang elektrik untuk panjar mundur p-i-n dioda digambarkan oleh gambar dibawah ini. Struktur ini melayani untuk perluasan lebar daerah yang mendukung satu bidang elektrik, sebagai akibatnya melebarkan lapisan kosong. Responsivity terhadap panjang gelombang (?m) untuk fotodioda p-i-n ideal. Kuantum efisiensi satu secara hati-hati dibangun dengan penuh ketelitian sehingga antireflection- melapisi divais silikon. Ada beberapa karakteristik fotodioda yang perlu diketahui antara lain: • Arus bergantung linier pada intensitas cahaya. • Respons frekuensi bergantung pada bahan (Si 900nm, GaAs 1500nm, Ge 2000nm). • Digunakan sebagai sumber arus. • Junction capacitance turun menurut tegangan bias mundurnya. • Junction capacitance menentukan respons frekuensi arus yang diperoleh.