Sensor Cahaya

Sensor cahaya adalah komponen elektronik yang mengukur kecerahan lingkungan dengan mengonversi cahaya menjadi sinyal listrik—misalnya LDR (perubahan resistansi), photodiode (arus foton), atau sensor digital seperti TSL2561 yang langsung memberikan nilai lux.

1.  LDR (Light Dependent Resistor)

LDR terbuat dari bahan semikonduktor (biasanya kadmium sulfida, CdS) yang sifat konduktivitasnya berubah saat terkena cahaya. Saat permukaan LDR gelap (rendah intensitas cahaya), elektron pada pita valensi bahan semikonduktornya relatif diam sehingga resistansi komponennya tinggi (biasanya di mega-ohm). Ketika cahaya (foton) mengenai permukaannya, energi foton melepaskan elektron dari pita valensi ke pita konduksi. Elektron bebas ini meningkatkan jumlah pembawa muatan, sehingga resistansi turun drastis (hingga beberapa kilo-ohm atau lebih rendah). Karakteristik dari sensor ini antara lain: non-linier yaitu hubungan antara intensitas cahaya dan resistansi tidak linear sehingga untuk keperluan presisi perlu kalibrasi, respon relatif lambat dengan perubahan resistansi memerlukan puluhan hingga ratusan milidetik, sensor ini sensitif pada cahaya tampak khususnya spektrum hijau hingga kuning, namun kurang responsif terhadap sinar ultraviolet atau inframerah.

Gambar 1. Contoh Diode

2.  Photodiode

Photodiode adalah komponen semikonduktor yang mengubah intensitas cahaya menjadi arus listrik. Photodiode mengubah cahaya menjadi arus listrik dengan cara foton yang menyentuh sambungan semikonduktor melepaskan elektron sehingga terbentuk arus, lalu arus ini diperkuat dengan tegangan terbalik agar besarnya sebanding dengan intensitas cahaya. Photodiode memiliki respons cepat (waktu respon dalam nanodetik hingga mikrodetik), linieritas tinggi dengan arus keluaran sebanding dengan intensitas cahaya, rentang spektral lebar tergantung material (umumnya 400–1.100 nm untuk silikon), serta arus fotogenik yang relatif kecil (µA–mA) sehingga biasanya memerlukan rangkaian penguat operasional; di samping itu, perangkat ini sensitif terhadap suhu (dark current meningkat pada suhu tinggi) dan memerlukan kompensasi atau kalibrasi untuk menjaga akurasi.

Gambar 2. Contoh Photodiode