Program Studi T. Elektro,FT - UHAMKASlide - XISistem Komunikasi Serat Optik1Sistem Sistem Komunikasi Komunikasi Serat Serat Optik Optik11. 11. Photodetector PhotodetectorHarry Ramza Harry RamzaProgram Studi Teknik ElektroFakultas TeknikUniversitas Muhammadiyah Prof. Dr. HAMKADetektor Detektor Silikon Silikon PIN PINProgram Studi T. Elektro,FT - UHAMKASlide - XISistem Komunikasi Serat Optik2Syarat Syarat Foto Foto Detektor Detektor1. 1. High response High response atau atau sensitifitas sensitifitas2. 2. Noise Noise rendah rendah3. 3. Respon Respon cepat cepat atau atau bandwidth bandwidth lebar lebar4. 4. Tidak sensitif thd variasi suhu Tidak sensitif thd variasi suhu5. 5. Kompatibel Kompatibel dgn dgn fiber fiber6. 6. Murah Murah7. 7. Tahan Tahan lama lamaProgram Studi T. Elektro,FT - UHAMKASlide - XISistem Komunikasi Serat Optik3Detektor Detektor foto foto yg yg ada ada1. 1. Photomultiplier (photocathode + Photomultiplier (photocathode +multiplier multiplier dlm dlm vacum vacum tube) tube)2. 2. Pyroelectric Pyroelectric detector ( detector (konversi konversiphoton photon ke ke panas panas konstanta konstantadielektrik dielektrik))3. 3. Semiconductor Semiconductor--based basedphotoconductor photoconductor (pin dan APD) (pin dan APD)cocok untuk fiber optik. cocok untuk fiber optik.Program Studi T. Elektro,FT - UHAMKASlide - XISistem Komunikasi Serat Optik4Detektor Detektor PIN PIN((Konfigurasi Konfigurasi detektor detektor PIN) PIN)Program Studi T. Elektro,FT - UHAMKASlide - XISistem Komunikasi Serat Optik5Sirkit Dioda Foto Pin DiberiTegangan MundurProgram Studi T. Elektro,FT - UHAMKASlide - XISistem Komunikasi Serat Optik6Diagram Pita Diagram Pita Energi Energi Dioda Dioda Foto Foto Pin PinPhoton datang memiliki energi > energi band-gap photonakan memberikan energinya dan membangkitkan elektron (didepletion region) dr pita valensi ke pita konduksi photocarrier.Program Studi T. Elektro,FT - UHAMKASlide - XISistem Komunikasi Serat Optik7Program Studi T. Elektro,FT - UHAMKASlide - XISistem Komunikasi Serat Optik8Carrier bermuatanmengalir melalui material, beberapapasangan elektron-hole berekombinasi dan hilang. Elektronbergerak sejauh Ln sedang hole bergerak sejauh Lp.Jarak tsb disebut panjang difusi.Waktu yg dibutuhkan berekombinasi disebut carrierlifetime, elektron selama tn dan hole selama tp.Dn : koefisien difusi elektronDp : koefisien difusi holep p p n n nD L D L t t = = atauProgram Studi T. Elektro,FT - UHAMKASlide - XISistem Komunikasi Serat Optik9Radiasi Radiasi optis optis yg yg diserap diserap material material semikonduktor semikonduktor ::Upper wavelength cutoff :Panj gel cutoff Si sekitar 1,06 m, dan Ge sekitar1,6 m()( )( ) x sejauh diserap optis Daya :datang. yang optis Daya :gel panjang pd absorbsi Koefisien :x PPe P x Psxs00) 1 ( ) ( o o =( )( ) eV E Ehcmg gC24 , 1= = Koefisien Koefisien Absorbsi Absorbsi Sbg Sbg Fungsi Fungsi Panj Panj Gelombang GelombangProgram Studi T. Elektro,FT - UHAMKASlide - XISistem Komunikasi Serat Optik10ContohDioda-foto terbuat dr GaAs, memiliki energiband gap 1,43 eV pd 3000 K.Panjang gel cutoff :atauDioda-foto tidak akan beroperasi utk photondng panjang gelombang lebih dari 867 nmProgram Studi T. Elektro,FT - UHAMKASlide - XISistem Komunikasi Serat Optik11( )( )( )( )meV J x eVs m x s J xEhcgC 869 , 0/ 10 6 , 1 43 , 1/ 10 3 . 10 625 , 6198 34= = =mC 867 , 043 , 124 , 1= =Program Studi T. Elektro,FT - UHAMKASlide - XISistem Komunikasi Serat Optik12Jika daerah deplesi memiliki lebar w,maka daya diserap :Jika memperhatikan reflektifitas permukaandiodafoto Rf, maka arus foto primer Ip :q : muatan elektronhf : energi photon() ( )wse P w Po = 10( )( )fwpR e PhfqIs =1 10oProgram Studi T. Elektro,FT - UHAMKASlide - XISistem Komunikasi Serat Optik13Efisiensi Efisiensi kuantum kuantum ::hf Pq Ip0= =datang photon Jumlahan dibangkitk yang hole elektron JumlahqResponsivitas Responsivitas ::[A/W]hfqPIpq= = 90Parameter ini sangat berguna karenamenspesifikasikan arus foto yg dibangkitkan tiapsatuan daya.Program Studi T. Elektro,FT - UHAMKASlide - XISistem Komunikasi Serat Optik14Perbandingan responsivitas dan efisiensi kuantumSbg fungsi panj gelContoh ContohInGaAs InGaAs pd pd panj panj gel gel 1100 1100 nm nm