CHAPTER 2.11 DIODA ZENER

   [KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI 

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

3. Dasar Teori

4. Prinsip Kerja 

5. Rangkaian

6. Example 

7. Problem 

8. Pilihan Berganda

9. Video

10. Link Download

1. Tujuan (kembali)

• Untuk mengetahui tentang dioda zener
• Bisa membuat rangkaian dioda zener

2. Alat dan Bahan (kembali)

• Resistor 

     Resistor merupakan komponen elektronik yang memiliki dua pin dan didesain untuk mengatur tegangan listrik dan arus . Resistor mempunyai nilai resistansi (tahanan) tertentu yang dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua pin dimana nilai tegangan terhadap resistansi tersebut berbanding lurus dengan arus yang mengalir, berdasarkan persamaan hukum ohm

• Battery

     Baterai adalah alat elektronik yang berfungsi menyediakan arus listrik dengan menyimpan energi potensi listrik dalam bentuk sel elektrokimia (sel volta). Ketika kutub posittif dan negatif baterai di hubungkan, potensi listrik kedua kutub akan menyebabkan arus listrik mengalir.

• Dioda zener

     Dioda Zener (Zener Diode) adalah Komponen Elektronika yang terbuat dari Semikonduktor dan merupakan jenis Dioda yang dirancang khusus untuk dapat beroperasi di rangkaian Reverse Bias (Bias Balik). Pada saat dipasangkan pada Rangkaian Forward Bias (Bias Maju), Dioda Zener akan memiliki karakteristik dan fungsi sebagaimana Dioda Normal pada umumnya.

• Sinyal AC (SINE)

     Arus listrik AC (alternating current), merupakan listrik yang besarnya dan arah arusnya selalu berubah-ubah dan bolak-balik. Arus listrik AC akan membentuk suatu gelombang yang dinamakan dengan gelombang sinus atau lebih lengkapnya sinusoida.

• Osiloskop

     Pengertian osiloskop secara sederhana dapat diartikan sebagai alat ukur elektronik yang dapat memetakan dan memproyeksi sinyal listrik dan frekuensi komponen elektronika. Osiloskop ini memetakan hasil pengukurannya dalam bentuk digital maupun grafik sehingga lebih mudah untuk dibaca dan di pelajari.

• Ground

     Grounding atau Pentanahan adalah sistem pentanahan yang terpasang pada suatu instalasi listrik yang bekerja untuk meniadakan beda potensial dengan mengalirkan arus sisa dari kebocoran tegangan atau arus dari sambaran petir ke bumi

3. Dasar Teori (kembali)

2.1 Dioda Zener 

     Analisis jaringan yang menggunakan dioda Zener sangat mirip dengan yang diterapkan analisis dioda semikonduktor di bagian sebelumnya. Pertama-tama keadaan diode harus ditentukan diikuti dengan penggantian model yang sesuai dan tekad yang lain jumlah yang tidak diketahui dari jaringan.

Gambar 2.105 Dioda zener (a) ON, (b) OFF 

Bentuk dari regulator zener sederhana

Gambar 2.106

2.2 V_i dan R 

Analisis secara mendasar dibagi dua langkah, yaitu :

1. Tentukan status dioda Zener dengan menghapusnya dari jaringan dan menghitung tegangan pada rangkaian terbuka yang dihasilkan.

   Menerapkan langkah 1 ke jaringan Gambar. 2.106 akan menghasilkan jaringan Gambar. 2.107

Gambar 2.107

di mana penerapan aturan pembagi tegangan akan menghasilkan

(2.16)

2. Ganti sirkuit ekivalen yang sesuai dan pecahkan untuk yang tidak diketahui yang diinginkan.

     Untuk jaringan Gambar 2.106, status "hidup" akan menghasilkan jaringan yang setara dari Gambar. 2.108. Karena tegangan pada elemen paralel harus sama,

Gambar 2.108

Karena tegangan pada elemen paralel harus sama,

(2.17)

Arus dioda Zener harus ditentukan oleh aplikasi arus Kirchhoff hukum

(2.18)

dimana 

Daya yang hilang oleh dioda Zener ditentukan oleh

(2.19)

Jika dioda Zener ada di "On" state, tegangan melintasi dioda bukan V volt. Ketika sistem dihidupkan, dioda Zener akan menyala "segera" begitu tegangan melintasi dioda Zener adalah VZ volt.

2.3 Memperbaiki V_i, Variabel R_L

Beban terlalu kecil resistansi R_L akan menghasilkan tegangan V_L yang melintasi resistor beban kurang dari V_Z, dan Perangkat Zener akan dalam kondisi "mati".

Untuk menentukan R_L, nilai tahanan beban yang lebih besar dari RL yang diperoleh dari Persamaan (2.20) akan memastikan bahwa dioda Zener dalam keadaan "on" dan dioda dapat diganti oleh sumber V_Z-nya setara.

(2.20)

Kondisi yang ditentukan oleh Persamaan. (2.20) menetapkan RL minimum tetapi pada gilirannya menentukan maksimum I_L

(2.21)

Setelah dioda dalam keadaan "on", tegangan melintasi R tetap

(2.22)

dan I_R tetap 

(2.23)

arus zener menghasilkan I_Z minimum ketika IL adalah maksimum dan I_Z maksimum ketika I_L adalah a nilai minimum karena I_R konstan.

(2.24)

Karena I_Z terbatas pada I_ZM sebagaimana disediakan pada lembar data, itu mempengaruhi jangkauan R_L dan karena itu I_L. Mengganti I_ZM untuk I_Z menetapkan I_L minimum 

(2.25)

dan resistensi beban maksimum sebagai berikut 

(2.26)

2.4 Memperbaiki R_L, Variabel V_i 

Untuk nilai tetap R_L pada Gambar 2.106, tegangan V_i harus cukup besar untuk berputar dioda Zener aktif. Tegangan minimum menyalakan V_i V_imin ditentukan oleh

(2.27)

Nilai maksimum V_i dibatasi oleh arus zener maksimum saat ini I_ZM sejak I_ZM = I_R = I_L

(2.28)

Karena I_L ditetapkan pada V_Z / R_L dan I_ZM adalah nilai maksimum I_Z, V_i maksimum didefinisikan oleh

(2.29)

4. Prinsip Kerja (kembali)

Pada dasarnya, Dioda Zener akan menyalurkan arus listrik yang mengalir ke arah yang berlawanan jika tegangan yang diberikan melampaui batas “Breakdown Voltage” atau Tegangan Tembus Dioda Zenernya. Karakteristik ini berbeda dengan Dioda biasa yang hanya dapat menyalurkan arus listrik ke satu arah. Tegangan Tembus (Breakdown Voltage) ini disebut juga dengan Tegangan Zener.

5. Rangkaian (kembali)

• Gambar Rangkaian
  
• Gambar Gelombang pada Osiloskop 
  

6. Example (kembali)

Carilah nilai arus yang mengalir pada dioda zener pada rangkaian dibawah ini

Pada rangakain diatas diketahui tegangan sumber (VS) = 20 V, tegangan dioda zener (VZ) = 10 V, resistor seri 270 ohm dan resistor beban 1 Kohm.
1. Masukkan rumus IS=(VS-VZ)/RS
    maka didapat hasil IS=(20-10) V / 270 ohm
    IS= 0.037 A

2. Pada rangkaian diatas resistor beban atau RL dipasang secara paralel dengan dioda zener, jadi bisa
    diambil kesimpulan bahwa
    VL=VZ
    jadi tegangan pada resistor VL adalah 10 V.
    arus yang mengalir pada resistor beban dapat kita hitung dengan
    IL=VL/RL
    maka IL=10 V / 1 Kohm
    IL=0.01 A

3. Nilai Is adalah arus yang melalui resistor seri atau bisa disebut juga dengan arus total.
    IS=IZ+IL
    jadi nilai beban dapat kita hitung dengan
    IZ=IS-IL
    IZ=0.037 A - 0.01 A
    IZ=0.027 A

Jadi dari hasil perhitungan rangkaian diatas didapatlah arus yang mengalir di dioda zener sebesar 0.027 A

7. Problem (kembali)

Carilah arus yang mengalir pada dioda zener 1 dan dioda zener 2. !

8. Pilihan berganda (kembali)

1. Dengan mengubah – ubah derajat doping dari dioda silikon,maka pabrik dapat menghasilkan dioda zener dengan tegangan breakdown sebesar .........

 a. 10 V   d. < 2 V
 b. > 200 V                  
 c. 2 - 200V
e. 10-20 V

Jawaban: c

2. Dioda yang bekerjanya lebih baik pada daerah breakdown adalah dioda .........

 a. Zener   d. LED
 b. Foto dioda
 c. Schottky
e. Seven segmen

Jawaban: a

9. Vidio (kembali)

10. Link Download (kembali)

klik disini untuk rangkaian
klik disini untuk video