Dioda Zener

Kamu udah pernah mendengar apa itu Dioda Zener? Atau melihat gimana model Dioda Zener?

Jadi, Dioda Zener tuh komponen elektronika yang terbuat dari Semikonduktor. Dioda zener dirancang khusus agar bisa beroperasi di rangkaian Reverse Bias (Bias Balik).

Pengin tau lebih jelas lagi? Mari – mari ikuti pembahasan mengenai dioda zener berikut ini.


Pengertian Dioda Zener

Pengertian Dioda Zener

Apa sih itu Dioda Zener?

Dioda Zener yaitu komponen Elektronika yang terbuat dari Semikonduktor dan salah satu jenis Dioda yang dirancang khusus agar bisa beroperasi di rangkaian Reverse Bias (Bias Balik).

Umumnya alat ini dipakai buat kestabilan arus listrik, karena arus listrik akan lebih baik dalam keadaan stabil.

Alat ini sangat mudah, makanya jadi banyak dipakai oleh masyarakat, hampir setiap rumah pasti punya alat jenis ini.

Kalo dioda lainnya dipakai sebagai penyearah arus, tapi beda dengan dioda Zener.

Dioda Zener dirancang supaya bisa beroperasi pada rangkaian bias balik atau reverse bias.

Pada sebuah rangkaian bias maju atau forward bias dan dipasangkan Zener berfungsi seperti dioda pada umumnya yaitu penyearah arus.

Tapi, kalo dipasangkan pada reverse bias balik dioda akan mencapai tegangan breakdown dan tegangan ini  dan jadi tegangan referensi.


Karakteristik Dioda Zener

Karakteristik Dioda Zener

Dioda zener memiliki karakteristik yang akan menyalurkan arus listrik berlawanan arah kalo dapat tegangan yang lebih besar dari tegangan tembus atau zener sesuai ukuran dioda zener tersebut.

Besarnya tegangan tembus ini bermacam – macam, contohnya 6 volt, 9 volt dan lainnya, tergantung yang tertera pada dioda zener sendiri.

Perbedaan dengan dioda biasa yaitu pada dioda zener akan menolak atau membalikkan arus listrik yang berlawanan arah saat menerima tegangan listrik yang lebih besar dari batas tegangan tembus (zener).

Sedangkan, dioda biasa cuma akan menyalurkan arus listrik ke satu arah aja, ini yaitu perbedaan yang jelas bisa kamu tahu dari dioda zener dan biasa.

Apabila dicatu balik, maka dioda zener akan mengalirkan arus listrik berlawanan (reverse bias) dibawah tegangan rusaknya.

Kemudian, dioda zener akan jadi panas dan putus (rusak) kalo dapat tegangan yang melebihi tegangan aslinya. Kalo dilakukan dalam batas kemampuan aslinya, maka proses ini adalah reversible.

Dalam kasus catu maju, dioda ini akan memberi tegangan jatuh (drop voltage) sekitar 0,6 volt yang biasa buat dioda silikon.

Maka, besar kecilnya tegangan jatuh dipengaruhi oleh jenis dioda zener yang dipakai dalam rangkaian elektronika tersebut.


Fungsi Dioda Zener

Fungsi Dioda Zener

Ada beberapa fungsi yang terdapat pada sebuah dioda Zener, diantaranya:

  • Penyestabil lever tegangan
  • Pendeteksi tegangan tertentu
  • Pembatas sinyal input
  • Pengaman Electro Static Discharge (ESD)

Simbol dan Bentuk Dioda Zener

Simbol dan Bentuk Dioda Zener

Dioda zener punya simbol mirip dengan dioda biasa, dengan sedikit modifikasi tekukan miring pada garis lurus didepan panah.

Seperti dioda biasa, dioda zener juga punya kaki katoda dan anoda. Kaki pada ujung panah yaitu katoda dan kaki yang satunya yaitu Anoda.

Sedangkan, bentuk fisik dioda zener umumnya kecil dan sekilas mirip dengan dioda IN4148. Makanya, harus diperhatikan saat praktek dalam merakit komponen supaya gak salah pasang.

Pada dioda zener, ada ciri khusus berupa tulisan pada bodi yang menunjukkan tegangan kerja dioda zener.


Rumus Dioda Zener

Rumus Dioda Zener

Buat bisa mengetahui rumus dioda zener, kamu harus memahami gimana dioda zener tersebut bekerja dalam sebuah rangkaian. Nah, berikut dibawah ini adalah rumus dari dioda Zener.

Is = (Vs – Vz) / (Rs)

Keterangan:

  • Is = Besarnya arus yang mengalir
  • Vs = Sumber tegangan
  • Vz = Tegangan dioda zener
  • Rs = Tegangan resistor

Prinsip Kerja Dioda Zener

Prinsip Kerja Dioda Zener

Dioda zener dikerjakan secara terbalik (reverse), gak seperti dioda biasa yang dikerjakan secara maju (forward).

Nah, kalo dikerjakan seperti dioda biasa maka pada dioda zener berlaku aturan dioda biasa yaitu tegangan maju sebesar 0.7 volt.

Kesimpulannya, dioda zener punya besar tegangan breakdown tertentu dan bersifat tetap.

Besarnya tegangan breakdown diukur antara kaki katoda dan anoda, dalam hal ini katoda lebih positif dari anoda karena dikerjakan secara terbalik (reverse).

Jadi intinya yaitu tegangan antara katoda dan anoda selalu tetap.

Buat menjelaskan dioda zener biasanya aku pakai 2 rangkaian dioda zener yaitu secara paralel (shunt) dan secara seri (series).

Tapi, sebelum itu kamu harus tahu syarat kalo besarnya tegangan input (Vin) harus lebih tinggi dari nilai tegangan dioda zener.

Contohnya: Kamu pakai dioda zener 5v6, maka besar tegangan input harys lebih tinggi seperti 10 volt.

1. Cara Kerja Dioda Zener pada Rangkaian Paralel

Cara Kerja Dioda Zener pada Rangkaian Paralel

Sesuai rangkaian yang ada diatas, dioda zener dipasang secara paralel terhadap jalur masukan tegangan DC.

Besarnya tegangan output (Vout) pada rangkaian diatas yaitu sebesar tegangan dioda zener, misal dipakai dioda zener 5V6 maka tegangan output akan sebesar 5.6V.

Kemudian, buat mengetahui kerja dioda zener, kamu akan ubah – ubah nilai tegangan input misal dinaikkan jadi 12V atau turunkan jadi 8V.

Kalo dioda zener berfungsi dengan baik maka besarnya tegangan output akan selalu tetap sebesar 5.6V meski besarnya tegangan input berubah – ubah.

Kesimpulannya, besar tegangan output pada rangkaian diatas sama dengan besar tegangan dioda zener.

Rumus tegangan output prinsip kerja dioda zener pada rangkaian paralel, yaitu:

Vout = Vzener

Dari perbandingan pada rumus diatas, kamu bisa memanfaatkan dioda zener sebagai penyetabil tegangan dan pembatas level tegangan.

Selain itu, juga bisa pakai buat pengaman port mikrokontroler dari loncakan tegangan yang masuk ke port tersebut agar IC gak rusak.

2. Cara Kerja Dioda Zener pada Rangkaian Seri

Cara Kerja Dioda Zener pada Rangkaian Seri

Sesuai dengan rangkaian yang ada diatas, dioda zener dipasang secara seri terhadap jalur masukan tegangan DC.

Besarnya tegangan output (Vout) pada rangkaian diatas yaitu tegangan input dikurangi tegangan dioda zener, misal dipakai dioda zener 5V6 dan tegangan input 10V maka tegangan outputnya akan sebesar 4.4V.

Lalu, buat mengetahui kerja dioda zener, kamu akan ubah – ubah nilai tegangan input misal dinaikkan jadi 12V atau turunkan jadi 8V.

Nah, kalo dioda zener berfungsi dengan baik maka besarnya tegangan output juga akan naik turun sama dengan tegangan input.

Hal ini terjadi karena, besarnya tegangan pada dioda zener selalu tetap.

Kesimpulannya besar tegangan output pada rangkaian diatas sama dengan besar tegangan input dikurangi tegangan dioda zener.

Jadi rumus tegangan output prinsip kerja dioda zener pada rangkaian seri, yaitu:

Vout = Vin – Vzener

Dari rumus diatas, kamu bisa memakai dioda zener buat mendeteksi level tegangan pada suatu titik rangkaian.

Nantinya, nilai selisih tegangan yang kamu deteksi bisa dipakai untuk membuat rangkaian pembanding tegangan.

Jadi, kamu bisa memanfaatkan dioda zener buat berbagai kerperluan diantaranya sebagai penyetabil tegangan dan pendeteksi level tegangan.

Selain itu, dioda zener juga bisa dipakai buat pembatas level dan pengaman port IC dari bahaya elektro statik discharge.


Cara Membaca Kode Dioda Zener

Cara Membaca Kode Dioda Zener

Dalam pembacaan kode komponen ini sebetulnya gak ada stardarnya, karena emang beda-beda dan tergantung pada manufaktur pembuatnya.

Biasanya pada badan komponen tertulis tegangan kerjanya, misal aja menunjukkan angka 5V6 maka dioda tersebut menstabilkan tegangan output senilai 5,6 VDC.

Tapi, ada juga manufaktur yang punya kode tersendiri, seperti dalam kode 1N XXXXX maka diperlukan pembacaan, berikut ini kode buat 1N:

  • 1N4728A = 3.3v
  • 1N4729A = 3.6v
  • 1N4730A = 3.9v
  • 1N4731A = 4.3v
  • 1N4732A = 4.7v
  • 1N4733A = 5.1v
  • 1N4734A = 5.6v
  • 1N4735A = 6.2v
  • 1N4736A = 6.8v
  • 1N4737A = 7.5v
  • 1N4738A = 8.2v
  • 1N4739A = 9.1v
  • 1N4740A = 10v
  • 1N4741A = 11v
  • 1N4742A = 12v
  • 1N4743A = 13v
  • 1N4744A = 15v
  • 1N4745A = 16v
  • 1N4746A = 18v
  • 1N4747A = 20v
  • 1N4748A = 22v
  • 1N4749A = 24v
  • 1N4750A = 27v
  • 1N4751A = 30v
  • 1N4752A = 33v
  • 1N4753A = 36v
  • 1N4754A = 39v
  • N4755A = 43v
  • 1N4756A = 47v
  • 1N4757A = 51v
  • 1N4758A = 56v
  • 1N4759A = 62v
  • 1N4760A = 68v
  • 1N4761A = 75v
  • 1N4762A = 82v
  • 1N4763A = 91v
  • 1N4764A = 100v

Selain kode 1N, ternyata ada juga kode MA loh! Dimana, angka pertama menunjukkan daya/kapasitas komponen semikonduktor ini, yaitu:

  • MA1xxx = 1 Watt
  • MA2xxx = 0.5 Watt
  • MA3xxx = 0.3 Watt
  • MA4xxx = 1/4 Watt
  • MA5xxx = 1/8 Watt

Dan 3 angka berikutnya menunjukkan tegangan kerjanya, yaitu:

  • MA3100 = 10.0v
  • MA2180 = 18.0v
  • MA1056 = 5.6v
  • MA3091 = 9.1v

Berapapun variasi tegangan yang ada? Intinya, tegangan terendah yaitu 2.4 V dan tertinggi yaitu 200 V dengan daya maksimal 5 Watt.


Cara Mengukur Dioda Zener

Cara Mengukur Dioda Zener

Mengukur diode Zener sama seperti mengukur penyearah yang biasa yang sering dipakai pada power suplay.

Tapi, lebih mudah kerena pakai AVO meter atau multimeter yang punya fitur mengukur dioda. Posisi kaki anoda di sesuaikan perhatikan gambar yang ada diatas.

NOTE: Kalo di ukur dengan multimeter ternyata di bolak – balik polaritasnya tetap menunjukkan angka pada meter, bisa di pastikan dioda tersebut udah short atau bocor.


Contoh Soal Dioda Zener

Contoh Soal Dioda Zener

1. Dalam rangkaian catu daya tersebut di atas, dipasang sebuah dioda zener yang berfungsi buat menstabilkan tegangan. Nilai tegangan zener atau break down zener sebesar 10 V. Tegangan di sisi elco sebesar 40 VDC dan Resistor yang diseri dengan zener sebesar 470 Ohm. Impedansi output sebesar 200 Ohm. Berapa output tegangan yang dihasilkan oleh rangkaian? Berapa besar arus yang bisa mengalir dalam rangkaian? Dan berapakah arus zener minimal dan maksimal yang dihasilkan oleh rangkaian tersebut?

Jawaban:

Diketahui:

  • Vin = 40 VDC
  • R =470 Ohm
  • Vz = 10 V
  • Rl = 200 Ohm

Ditanya:

  • Vout =?
  • I =?
  • Iz min =?
  • Iz max =?

Jawab:

  • Vout = Vz + (Iz x Zz) Impedansi zener, Zz kita abaikan, maka
  • Vout = Vz = 10 V
  • I = (Vin – Vout) / R
  • I = (40 – 10) / 470
  • I = 30 / 470
  • I = 0,064 A
  • I = 64 mA
  • IL min terjadi pada RL = 00, IL min = 0
  • IL max terjadi pada RL = 200 Ohm, IL max = Vout/R = 10/200 = 0,05 A = 50 mA

Maka,

  • Iz min = I – IL max = 64 – 50 = 15 mA
  • Iz max = I – IL min = 64 – 0 =64 mA

Jadi,

  • Vout = 10 V
  • I = 64 mA
  • Iz min = 14 mA ~ RL = 200 Ohm
  • Iz max = I = 64 mA ~ RL = 00

Kamu bisa cari contoh soal terkait ini di rumuspintar

Semoga kamu paham yaa. Kalau belum, bisa tanya di kolom komentar kok 😉

Avatar
Aditya Rangga

Pelajar yang insyaallah tidak pelit ilmu

Update : 29 Mei 2020 - Published : 18 Maret 2020

       

Tinggalkan komentar