Tugas Makalah Fisika Zat Padat “APLIKASI SEMIKONDUKTOR PADA DETEKTOR INFRAMERAH”

TUGAS MAKALAH

FISIKA ZAT PADAT

“APLIKASI SEMIKONDUKTOR PADA DETEKTOR INFRAMERAH”

DISUSUN OLEH :

KELOMPOK : 4 (Empat)

N A M A : Leni Astuti

 Mawar Melati

 Nila Kurnia

Nurhasanah

Nurul Yani

Fadilla

Harapan Rezky

Andi Fitrah

Aoelian Rahman

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS JAMBI

2015

BAB I

PENDAHULUAN

A. LATAR BELAKANG

Apabila kita berbicara tentang elektronika maka tidak akan lepas dari semikonduktor. Memang pada awal kelahirannya elektronika didefenisikan sebagai cabang ilmu listrik yang mempelajari pergerakan muatan didalam gas ataupun vakum. Penerapannya sendiri juga menggunakan komponen-komponen utama yang memanfaat medium yang dikenal sebagai Vacuum Tube. Akan tetapi sejak ditemukannya transistor, terjadi perubahan trend dimana penggunaan semikonduktor sebagai pengganti material komponen semakin populer dikalangan praktisi elektronika.

Dalam kehidupan sehari-hari semikonduktor memegang peranan penting dalam pembuatan piranti elektronika seperti detektor inframerah, semikonduktor laser, dan sebagai bahan dasar pelindung peralatan kedokteran dan laboratorium yang menggunakan radiasi sinar-x. untuk memahami lebih lanjut Dengan mempertimbangkan pentingnya peranan semikonduktor maka dibuatlah makalah ini dengan judul aplikasi semi konduktor pada detektor inframerah.

B. RUMUSAN MASALAH

1. Apa aplikasi semikonduktor dalam piranti elektronika?

2. Apa manfaat detektor infrared dalam kehidupan sehari-hari?

C. TUJUAN

1. Dapat mengetahui aplikasi semikonduktor dalam piranti elektronika.

2. Dapat mengetahui manfaat detektor infrared dalam kehidupan sehari-hari.

BAB II

PEMBAHASAN

APLIKASI SEMIKONDUKTOR DALAM DETEKTOR INFRA MERAH

Plumbum Sellenoida merupakan bahan paduan dua unsur yaitu Plumbum (Pb) dan Sellenium (Se). Plumbum merupakan logam kebiruan (bluish white), termasuk golongan IV pada tabel berkala mempunyai nomor atom 82; massa atom relatif (Ar) 207,2 gram/mol; titik lebur 327,5 ^oC; titik didih 1749 ^oC, dan struktur kristalnya adalah kubik pusat muka fcc (face center cubic). Semikonduktor berbahan dasar Pb sangat potensial untuk digunakan sebagai aplikasi detektor inframerah, semikonduktor laser, dan sebagai bahan dasar pelindung peralatan kedokteran dan laboratorium yang menggunakan radiasi sinar-x. (Arthur Beiser, 1992: 249).

Detektor inframerah adalah detektor yang bereaksi terhadap radiasi 34 inframerah. Inframerah adalah radiasi elektromagnetik dari panjang gelombang yang lebih panjang dari cahaya tampak, tetapi lebih pendek dari radiasi gelombang radio yaitu antara 700 nm – 1 mm. karakter dari inframerah adalah sebagai berikut :

1. Tidak dapat dilihat oleh manusia.

2. Tidak dapat menembus materi yang tidak tembus pandang.

3. Dapat ditimbulkan oleh komponen yang menghasilkan panas.

Berdasarkan panjang gelombangnya, inframerah dapat dibedakan menjadi tiga daerah, antara lain :

1. Near Infrared dengan panjang gelombang (0,75 – 1,5)  mm

2. Mid Infrared dengan panjang gelombang (1,5 – 10) mm

3. Far Infrared dengan panjang gelombang (10 – 100) nm

Prinsip kerja dari detektor inframerah adalah apabila inframerah (IR) ditembakkan ke suatu media material, maka sebagian sinar tersebut akan diserap (absorb) oleh media tersebut. Frekuensi IR yang diserap adalah unik untuk setiap senyawa maupun molekul. Sedangkan intensitas IR yang diserap bergantung pada jumlah kuantitas material tersebut. Jadi dengan mengetahui frekuensi dan intensitas IR yang diserap oleh suatu media atau sampel, kita dapat mengetahui jenis dan kuantitas suatu senyawa maupun molekul yang ada di dalam media atau sampel tersebut. Fenomena inilah yang mendasari cara kerja alat ukur yang menggunakan sinar inframerah.

Pengukuran intensitas IR diperlukan suatu peralatan yang disebut detektor inframerah. Ada beberapa detektor inframerah yang ada saat ini, yang dikelompokkan menjadi dua tipe yaitu thermal dan photonic. Sinar IR mengandung energi panas, sehingga apabila ditembakkan ke suatu material maka temperatur material tersebut akan meningkat. Semakin besar intensitas IR, semakin besar energi panas yang dikandungnya. Dengan mengetahui besarnya kenaikan temperatur material yang dikenai IR tersebut, kita dapat mengetahui intensitas IR yang mengenainya. Jadi ada relasi antara kenaikan temperatur sebuah material dengan intensitas IR yang mengena material tersebut.

Thermal detector memanfaatkan relasi ini. cara kerja thermal detector adalah dengan memanfaatkan beberapa sifat material yang bergantung pada temperatur.

Ada beberapa jenis IR thermal detector, antara lain :

1. Bolometer dan Microbolometer, yang didasarkan pada perubahan resistansi material terhadap perubaha temperatur.

2. Thermocouple dan Thermopoles, yang didasarkan pada efek thermoelectric.

3. Golay cells, yang didasarkan pada thermal expansion.

4. Pyroelectric, yang didasarkan pada sifat material yang mampu membangkitkan beda potensial listrik antara kedua sisinya jika dipanaskan. Pyroelectric biasanya digunakan dalam spectrometer.

Photonic detector memanfaatkan sifat terjadinya eksitasi elektron apabila ditembaki photon (sinar IR). Semakin besar intensitas sinar IR yang diserap, semakin banyak eksitasi elektron yang terjadi. Ada beberapa jenis IR photonic detector, antara lain :

1. Photoconductive, yang memanfaatkan sifat material yang menjadi lebih konduktif jika disinari gelombang IR. Eksitasi elektron menyebabkan elektron bebas (hole) menjadi lebih banyak sehingga lebih konduktif.

2. Photovoltaic, eksitasi elektron dimanfaatkan sebagai sumber arus.

3. Photodiode, eksitasi elektron dimanfaatkan sebagai sumber arus atau sumber tegangan. http://asro.wordpress.com/2008/06/24/infrered-detector/ . 

Gambar: detektor infrared

RANGKAIAN DETEKTOR INFRARED

Rangkaian detektor infra merah ini berfungsi untuk mendeteksi pancaran cahaya infra merah. Untuk mendeeksi pancaran cahaya infra merah digunakan sensor berupa photo transistor. Rangkaian detektor infra merah ini memiliki jalur output yang dapat dihubungkan dengan buzzer, LED ataupun relay. Rangkaian detektor infra merah ini dibuat menggunakan sebuah photo transistor tipe TIL78, sebuah IC CMOS NAND Gate CD4011 dan sebuah transistor sebagai driver untuk beban yang dihubungkan ke rangkaian detektor infra merah ini. Gambar skema dan nilai atau tipe komponen yang digunakan untuk membuat rangkaian detektor infra merah ini dapat dilihat pada gambar berikut. 

 

Rangkaian detektor infra merah pada gambar diatas dapat disupply tegangan DC +5 volt hingga +15 volt atau disesuaikan dengan beban yang dihubungkan ke rangkaian detektor infra merah ini. Pada prinsipnya sistem kerja rangkaian detektor infra merah adalah, pada saat tidak ada cahaya infra merah yang diterima oleh photo transistor maka NAND gate pertama (pin 1 2 3) mendapat input LOW sehingga transistor NPN TIP31 tidak mendapatkan bias dan beban yang dihubungkan ke rangkaian detektor infra merah ini OFF. Kemudian pada saat photo transistor menerima pancara cahaya infra merah maka NAND gate pertam (pin 1 2 3) akan mendapat input HIGH sehingga transistor NPN TIP 31 mendapat bias melaui NAND gate yang lain, sehingga transistor TIP31 akan aktif dan memberikan sumber tegangan ke beban yang terhubung ke rangkaian detektor infra merah tersebut. Apabila rangkaian detektor infra merah ini digunakan untuk menyalakan LED maka perlu diperhatian arus maksimum yang diberikan ke LED, oleh karena itu dapat dipasang resistor pembatas arus untuk LED yang dipasang seri dengan LED dan rangkaian detektor inra merah tersebut.

PENERAPAN DETEKTOR INFRARED PADA SAKELAR

Sakelar dengan detektor inframerah (IR) dan remote control. Pada dasarnya cara kerja dari rangkaian sakelar dengan detektor inframerah dan remote kontrol adalah sakelar dapat di aktifkan dan dinonaktifkan dengan pancaran cahaya inframerah dari sebuah LED pada sensor.

Detektor inframerah yang dipakai di setting agar bisa mendeteksi radiasi infra merah yang memancar dengan denyut frekwensi 38 Khz. Frekwensi yang dipakai adalah standar sama dengan yang dipakai pada remote TV pada umumnya, jadi pada dasarnya remote TV juga bisa digunakan sebagai pengganti remote yang berbasis LED Infra Merah.

Namun karena tidak adanya penambahan modulasi informasi pada pulsa detector inframerah ini sehingga hanya dapat digunakan hanya untuk satu sakelar saja. Photograph di bawah menunjukkan LED hijau akan menyala saat saklar dihidupkan. Tetapi ada kemungkinan untuk mengoperasikan setiap alat listrik rumah tangga dengan menggunakan relay 12V.

Ada empat bagian tahapan dalam proses rangkaian sakelar dengan detector inframerah, yaitu: 

a. Sirkuit detektor menggunakan detektor inframerah type TSOP 1738 yang mudah di dapatkan di pasaran. Pada komponen ini di setting untuk mendeteksi pulsa yang bekerja pada frekwensi 38 KHz dan juga di setel untuk mengabaikan IR yang menyimpang masuk dari cahaya alami atau sumber cahaya lain seperti lampu rumah dll.

b. Karena detektor IR dapat menghasilkan urutan sinyal ketika mendeteksi radiasi IR kita menggunakan buffer yang akan, semacam menumpuk sinyal yang diterima untuk sekitar 1-1,5 detik dan menghasilkan pada sinyal. Kita gunakan CD4049 untuk melakukan buffering. Kemudian sinyal dikirim ke tahap berikutnya. 

c. Dalam tahap ini digunakan mono generator sinyal stabil IC 555, untuk menghasilkan sinyal dan mencegah sinyal lebih lanjut untuk waktu yang lebih rendah dari 1 detik. 

d. Dalam blok ini kita menggunakan flip-flop 74LS74 untuk beralih switch setiap kali kita mendapatkan sinyal dari tahap sebelumnya. 

    

 

Gambar: detektor inframerah type TSOP 1738

 

Gambar: CD 4049

 

Gambar: IC555

 

Gambar: SN74LS74AN

 

Gambar : Relay 12V

BAB III

PENUTUP

A. KESIMPULAN

1. aplikasi semikonduktor dalam piranti elektronika salah satunya pada penerapan detektor infrared.

2. Dalam kehidupan sehari-hari detektor infrared dimanfaatkan dalam pembuatan pada sakelar.

B. SARAN

Dalam penulisan makalah ini tentunya masih banyak kekurangan, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca. Agar dalam penulisan makalah selanjutnya lebih baik dari makalah ini. Apabila dalam penulisan makalah ini ada kesalahan penulis mohon maaf. Karena manusia tidak luput dari salah dan khilaf.