Pengertian Dioda Zener ialah diode yang mempunyai karakteristik menyalurkan arus listrik mengalir ke arah yang berlawanan jikalau tegangan yang diberikan melampaui batas "tegangan tembus" (breakdown voltage) atau "tegangan Zener". Ini berlainan dari diode biasa yang hanya menyalurkan arus listrik ke satu arah. Dioda yang biasa tidak akan mengalirkan arus listrik untuk mengalir secara berlawanan jikalau dicatu-balik (reverse-biased) di bawah tegangan rusaknya. Jika melampaui batas tegangan operasional, diode biasa akan menjadi rusak alasannya ialah kelebihan arus listrik yang mengakibatkan panas. Namun proses ini ialah reversibel jikalau dilakukan dalam batas kemampuan. Dalam kasus pencatuan-maju (sesuai dengan arah gambar panah), diode ini akan menawarkan tegangan jatuh (drop voltage) sekitar 0.6 Volt yang biasa untuk diode silikon. Tegangan jatuh ini tergantung dari jenis diode yang dipakai. Sebuah diode Zener mempunyai sifat yang hampir sama dengan diode biasa, kecuali bahwa alat ini sengaja dibuat dengan tegangan tembus yang jauh dikurangi, disebut tegangan Zener. Sebuah diode Zener mempunyai p-n junction yang mempunyai doping berat, yang memungkinkan elektron untuk tembus (tunnel) dari pita valensi material tipe-p ke dalam pita konduksi material tipe-n. Sebuah diode Zener yang dicatu-balik akan menerangkan sikap tegangan tembus yang terkontrol dan akan melewatkan arus listrik untuk menjaga tegangan jatuh supaya tetap pada tegangan Zener. Sebagai contoh, sebuah diode Zener 3.2 Volt akan menerangkan tegangan jatuh pada 3.2 Volt jikalau diberi catu-balik. Namun, alasannya ialah arusnya terbatasi, sehingga diode Zener biasanya digunakan untuk membangkitkan tegangan referensi, untuk menstabilisasi tegangan aplikasi-aplikasi arus kecil, untuk melewatkan arus besar dibutuhkan rangkaian pendukung IC atau beberapa transistor sebagai output. Tegangan tembusnya sanggup dikontrol secara sempurna dalam proses doping. Toleransi dalam 0.05% bisa dicapai walaupun toleransi yang paling biasa ialah 5% dan 10%. Efek ini ditemukan oleh seorang fisikawan Amerika, Clarence Melvin Zener. Mekanisme lainnya yang menghasilkan imbas yang sama ialah imbas avalanche, menyerupai di dalam diode avalanche. Kedua tipe diode ini sesungguhnya dibuat melalui proses yang sama dan kedua imbas sesungguhnya terjadi di kedua tipe diode ini. Dalam diode silikon, hingga dengan 5.6 Volt, efek Zener ialah imbas utama dan imbas ini menerangkan koefisiensi temperatur yang negatif. Di atas 5.6 Volt, imbas avalanche menjadi imbas utama dan juga menerangkan sifat koefisien temperatur positif. Dalam diode Zener 5.6 Volt, kedua imbas tersebut muncul bersamaan dan kedua koefisien temperatur membatalkan satu sama lainnya. Sehingga, diode 5.6 Volt menjadi pilihan utama di aplikasi temperatur yang sensitif. Teknik-teknik manufaktur yang modern telah memungkinkan untuk menciptakan diode-diode yang mempunyai tegangan jauh lebih rendah dari 5.6 Volt dengan koefisien temperatur yang sangat kecil. Namun dengan munculnya pemakai tegangan tinggi, koefisien temperatur muncul dengan singkat pula. Sebuah diode untuk 75 Volt mempunyai koefisien panas yang 10 kali lipatnya koefisien sebuah diode 12 Volt. Semua diode di pasaran dijual dengan tanda goresan pena atau instruksi voltase operasinya ditulis dipermukaan kristal diode , biasanya dijual dinamakan diode Zener. Pemakaian Dioda Zener digunakan secara luas dalam sirkuit elektronik. Fungsi utamanya ialah untuk menstabilkan tegangan. Pada ketika disambungkan secara parallel dengan sebuah sumber tegangan yang berubah-ubah yang dipasang sehingga mencatu-balik, sebuah diode Zener akan bertingkah menyerupai sebuah kortsleting (hubungan singkat) ketika tegangan mencapai tegangan tembus diode tersebut. Hasilnya, tegangan akan dibatasi hingga ke sebuah angka yang telah ditetapkan sebelumnya. Sebuah diode Zener juga digunakan menyerupai ini sebagai regulator tegangan shunt (shunt berarti sambungan parallel, dan regulator tegangan sebagai sebuah kelas sirkuit yang menawarkan sumber tegangan tetap.
Bila kita menghubungkan sebuah dioda seri dengan sebuah sumber tegangan DC sehingga dioda mengalami bias maju (forward bias), tegangan dioda akan cenderung konstan walaupun tegangan power supplynya dinaikkan terus menyerupai pada gambar 1a.
Arus yang mengalir pada dioda yang bias maju, proporsional dengan pangkat tegangan. Karena linier atau proposrional dengan pangkat tegangan, maka sedikit saja kenaikan tegangan dioda pada ketika bias maju, arus yang mengalir cenderung naik lebih besar. Atau dengan kata lain, kenaikan arus dioda yang sangat besar tidak terlalu mempengaruhi tegangan dioda. Rangkaian pada gambar 1a, arus dioda dioda ditentukan oleh tegangan power supply, resistansi resistor, dan tegangan on dioda (untuk dioda silikon sebesar 0.7 V). Pada ketika tegangan power supply dinaikkan, maka tegangan resistor juga naik dalam jumlah yang hampir sama, sedangkan tegangan dioda hanya naik sedikit saja. Begitu juga apabila kita mengurangi tegangan power supply, maka tegangan dioda berkurang sedikit saja. Kesimpulannya, dioda pada rangkaian gambar 1a berfungsi sebagai regulator tegangan alasannya ialah tegangan dioda tersebut cenderung konstan sebesar 0.7 V walaupun tegangan power supply diubah-ubah.
Sifat regulator tegangan pada dioda ini bisa dimanfaatkan. Misalkan kita membutuhkan tegangan 7 V yang bernilai konstan. Tetapi kita mempunyai baterai 11.7 V yang nilai tegangannya semakin mengecil apabila baterai tersebut sering dipakai. Tetapi alasannya ialah sebuah dioda silikon hanya bisa meregulasi tegangan hanya sekitar 0.7 V, maka setidaknya kita membutuhkan 10 buah dioda silikon yang dirangkai seri untuk mendapat tegangan 7 V teregulasi ini (10 x 0.7 V = 7V), menyerupai ditunjukkan pada gambar 1b.
Gambar 1 Dioda silikon digunakan sebagai regulator tegangan. (a) Sebuah dioda silikon hanya bisa meregulasi tegangan sebesar 0.7 V. (b) 10 buah dioda silikon bisa meregulasi tegangan 7 V.
Selama baterai 11.7 V yang digunakan tegangannya tidak kurang dari 7 V, maka output dari 10 dioda itu akan tetap bernilai 7 V.
Apabila kita perlu meregulasi tegangan yang lebih tinggi lagi, maka kita bisa mendapatkannya dengan memakai dioda silikon yang lebih banyak lagi, tentu saja ini tidak praktis. Metode lain yang bisa kita lakukan ialah dengan memanfaatkan tegangan balik breakdown dari dioda. Pada ketika dioda mengalami bias terbalik (reverse bias), maka dioda tidak akan mengalirkan arus listrik. Namun, ada batasan tegangan yang bisa ditahan oleh dioda. Apabila tegangan balik terus dinaikkan, maka dioda yang seharusnya tidak menghantarkan arus, alasannya ialah terlalu besarnya tegangan balik, dioda mengalami break down (jebol) sehingga bisa mengalirkan arus walaupun kondisinya bias terbalik.Tegangan balik breakdown untuk dioda silikon yang umum digunakan ialah sekitar 100 V. Kita bisa meregulasi tegangan 100 V, dengan memanfaatkan tegangan balik breakdown ini speerti ditunjukkan pada gambar 2a. Perhatikan penempatan dioda silikon pada gambar 2a. Dioda tersebut dikondisikan biar mengalami bias terbalik (reverse bias).
Tegangan balik breakdown untuk dioda silikon sekitar 100 V digunakan untuk meregulasi tegangan. (b) simbol dioda zener
Gambar 2 (a) Tegangan balik breakdown untuk dioda silikon sekitar 100 V digunakan untuk meregulasi tegangan. (b) simbol dioda zener
Sayangnya, kita mustahil memakai sifat tegangan breakdown ini, alasannya ialah dioda silikon yang sudah terlanjur mengalami breakdown niscaya mengalami kerusakan. Tetapi anda tidak perlu khawatir alasannya ialah sudah ada dioda khusus yang digunakan untuk meregulasi tegangan menurut prinsip tegangan breakdown. Dioda khusus ini disubut dioda zener. Simbol dari dioda zener ditunjukkan pada gambar 2b.
Ketika mengalami bias maju (forward bias), dioda zener juga mempunyai sifat menyerupai dioda pada umumnya, ia akan mengalirkan arus dan mempunyai tegangan sekitar 0.7 V. Begitu juga pada ketika diberi tegangan balik, dioda zener akan mengalami bias terbalik (reverse bias) dan tidak akan mengalirkan arus kecuali tegangan balik tersebut mencapai tegangan breakdown maka dioda zener sanggup menghantarkan arus listrik dalam mode bias terbalik. Tegangan breakdown pada dioda zener disebut dengan tegangan zener. Tidak menyerupai dioda biasa yang mengalami kerusakan apabila mencapai tegangan breakdown nya, dioda zener tidak akan rusak pada ketika mengalami breakdown alasannya ialah dioda ini memang khusus digunakan supaya mengalami breakdown. Dioda zener bisa rusak apabila daya yang diserap dioda zener tersebut melebihi ambang batas maksimumnya.
Pabrikan memproduksi dioda zener dengan rating tegangan zener yang sangat bervariasi mulai dari beberapa volt hingga ratusan volt. Parameter dari dioda zener ini dipengaruhi oleh suhu. Sama menyerupai resistor karbon, dioda zener mempunyai error 5% hingga 10% dari spesifikasi yang telah ditentukan oleh pabrik. Namun, dioda zener mempunyai stabilitas dan akurasi yang tinggi sehingga cukup baik untuk digunakan sebagai regulator tegangan pada rangkaian power supply yang umum menyerupai pada gambar 3.
Gambar 3 Dioda zener pada rangkaian regulator. Dioda ini mempunyai tegangan zener sebesar 12.6 V
Coba perhatikan peletakan orientasi dioda zener tersebut dalam gambar 3. Dioda pada rangkaian tersebut mengalami bias terbalik, dan begitulah pemakaian dioda zener yang seharusnya.Apabila kita meletakkan orientasi dari dioda zener pada posisi yang “normal”, maka dioda zener tersebut mengalami bias maju (forward bias) dan tegangan dioda tersebut sebesar 0. 7 V menyerupai jenis dioda pada umumnya. Apabila kita ingin memanfaatkan tegangan breakdown (tegangan zener) dari dioda ini, maka kita harus menggunakannya dalam mode bias terbalik (reverse bias). Selama tegangan power supply lebih besar dari tegangan zenernya (pada pola gambar 3, dioda zener mempunyai tegangan zener sebesar 12.6 V), maka tegangan pada dioda zener akan cenderung konstan sebesar 12.6 V.
Sama menyerupai komponen semikonduktor lainnya, dioda zener sensitif terhadap suhu. Temperatur yang berlebihan sanggup merusak dioda zener dan alasannya ialah dioda zener mempunyai tegangan dan arus, maka dioda zener mempunyai dissipasi daya yaitu sebesar P = VI. Oleh alasannya ialah itu, pada ketika mendisain rangkaian yang memakai dioda zener, kita harus memastikan bahwa dissipasi daya dioda zener tersebut tidak melebihi ambang batasnya. Ada hal yang unik, dioda zener yang mengalami kerusakan jawaban dissipasi daya yang berlebihan akan menjadi short circuit, bukan menjadi open circuit. Dioda zener yang mengalami kerusakan menyerupai ini, tegangan bias nya sama dengan nol volt baik itu pada ketika bias maju maupun bias terbalik.
Mari kita menganalisa rangkaian regulator dioda zener ini secara matematis. Dalam pola ini, kita memakai dioda zener dengan tegangan zener sebesar 12.6 V, tegangan power supply sebesar 45 V, dan sebuah resistor seri sebesar 1 kΩ. Rangkaian dioda zener sederhana ditunjukkan pada gambar 4a.
Apabila tegangagn dioda zener sebesar 12.5 V dan tegangan power supply sebesar 45 V, maka tegangan resistor ialah 45 V – 12.6 V = 32.4 V. Maka arus yang mengalir dalam rangkaian tersebut, sebesar 32.4V/1kΩ = 32.4 mA (gambar 4b).
(a) Regulator dioda zener dengan resistor 1 kΩ. (b) Menghitung tegangan dan arus
Gambar 4 (a) Regulator dioda zener dengan resistor 1 kΩ. (b) Menghitung tegangan dan arus
Daya sanggup dihitung dengan mengalikan tegangan dengan arus (P = VI), sehingga kita bisa menghitung dissipasi daya pada resistor dan dioda zener dengan mudah
Presistor = (32.4 mA) (32.4 V) = 1.0498 W
Pdioda = (32.4 mA) (12.6 V) = 408.24 mW
Sebuah dioda zener dengan rating daya 0.5 W bisa digunakan pada rangkaian ini, sedangkan rating daya resistornya ialah 1.5 W atau 2 W.
Apabila penggunaan dioda zener dibatasi oleh dissipasi daya maksimum, kemudian mengapa tidak menciptakan rangkaian dioda zener dengan daya yang sangat minimum saja? Yaitu dengan cara memakan resistor yang mempunyai resistansi yang sangat besar sehingga arus yang mengalir dalam rangkaian menjadi kecil. Karena arus mengecil, maka dissipasi daya pada dioda zener juga lebih kecil. Mari kita lakukan percobaan ini. Kita perbesar ukuran resistor menjadi 100 kΩ. Kita gunakan rangkaian yang sama menyerupai pada gambar 4, hanya saja resistornya diperbesar hingga 100 kΩ. Maka rangkaiannya ditunjukkan pada gambar 5.
Rangkaian regulator zener dengan resistor seri 100 kΩ
Gambar 5 Rangkaian regulator zener dengan resistor seri 100 kΩ
Sekarang arus yang mengalir dalam rangkaian menjadi seperseratus dari rangkaian sebelumnya yaitu 324 μA (arus pada rangkaian sebelumnya sebesar 32.4 mA). Sedakarang dissipasi dayanya 100 kali lebih kecil dari sebelumnya
Presistor = (324 μA) (32.4 V) = 10.498 mW
Pdioda = (324 μA) (12.6 V) = 4.0824 mW
Sekarang dissipasi daya pada masing-masing komponen menjadi lebih kecil. Sehingga suhu pada dioda dan resistor menjadi lebih hirau taacuh alasannya ialah dissipasi dayanya berkurang. Tetapi sayangnya, ada persoalan lain yang muncul. Ingat bahwa fungsi dari rangkaian regulator ialah menghasilkan tegangan yang stabil untuk menyuplai rangkaian lainnya. Dengan kata lain, tujuan kita ialah menyuplai daya ke suatu rangkaian pada tegangan 12.6 V, berapapun arus yang diminta oleh rangkaian tersebut, tegangannya tidak drop dan harus tetap 12.6 V. Kita kembali pada rangkaian awal yaitu rangkaian pada gambar 4. Rangkaian regulator tersebut akan digunakan untuk menyuplai suatu beban yang mempunyai resistansi sebesar 500 Ω dan dirangkai paralel dengan dioda zener menyerupai ditunjukkan pada gambar 6.
Regulator zener dengan resistor seri 1 kΩ dan beban 500 Ω
Gambar 6 Regulator zener dengan resistor seri 1 kΩ dan beban 500 Ω.
Apabila tegangan dari regulator dipertahankan pada level 12.6 V untuk menyuplai beban berupa resistor 500 Ω, maka beban tersebut akan meminta arus sebesar 12.6 V / 500 Ω = 25.2 mA. Tegangan resistor sebesar 45 V – 12.6 V = 32.4 V. Berarti arus yang mengalir dalam rangkaian sebesar 32.4 mA. Karena arus yang disuplai oleh sumber tegangan sebesar 32.4 mA, sedangkan arus yang diminta oleh beban sebesar 25.2 mA, maka masih ada kelebihan arus yaitu arus yang mengalir ke dioda zener sebesar 32.4 mA – 25.2 mA = 7.2 mA.
Sekarang mari kita analisa rangkaian dioda zener yang “lebih irit”, yaitu rangkaian dioda zener yang mempunyai resistansi sebesar 100 kΩ. Rangkaian regulator tersebut juga akan digunakan untuk menyuplai energi pada beban berupa resistor sebesar 500 Ω menyerupai ditunjukkan pada gambar 7. Harapan kita, rangkaian regulator ini sanggup menghasilkan tegangan yang konstan sebesar 12.6 V. Nanti kita akan mengetahui bahwa rangkaian pada gambar 7 ini gagal dalam meregulasi tegangan.
Dioda zener yang gagal untuk meregulasi tegangan pada suatu beban
Gambar 7 Dioda zener yang gagal untuk meregulasi tegangan pada suatu beban Dengan memakai resistor yang berukuran 100 kali lebih besar yaitu 100 kΩ, maka tegangan pada beban resistor 500 Ω hanya sebesar 224 mV, sangat jauh dari yang diharapkan yaitu 12.6 V. Apabila tegangan pada beban sebesar 12.6 V, maka arus yang mengalir pada beban sebesar 25.2 mA menyerupai pada pola rangkaian sebelumnya. Pada kondisi ini, dioda zener menjadi off dan diganti dengan open circuit.
Untuk lebih mempermudah, mari kita analisa rangkaian ini tanpa menyertakan dioda zener menyerupai ditunjukkan pada gambar 8. Karena dirangkai seri, maka resistansi total dari kedua resistor tersebut sebesar 100.5 kΩ. Dengan memakai aturan Ohm, maka kita bisa menghitung arus dalam rangkaian tersebut yaitu sebesar 45 V/100.5 kΩ = 447.76 μA. Arus yang mengalir pada tiap komponen mempunyai nilai yang sama alasannya ialah dirangkai seri. Maka tegangan pada resistor beban, 500 Ω, sebesar 224 mV. Karena dioda zener dirangkai paralel dengan resistr beban, maka tegangan resistor sama dengan tegangan dioda zener yaitu sebesar 224 mV. Tegangan ini tentu saja terlalu rendah dan dioda zener tidak bisa aktif. Agar dioda zener bisa aktif, tegangan minimumnya ialah 12.6 V.
Rangkaian tanpa regulator dioda zener
Gambar 8 Rangkaian tanpa regulator dioda zener Berikut ini tabel yang memperlihatkan daftar dioda zener dengan rating tegangan zener dan dissipasi daya maksimum yang tersedia di pasaran.
Tabel 1 Dioda zener dengan rating tegangan zener yang tersedia di pasaran
Dioda zener dengan rating tegangan zener yang tersedia di pasaran
Dioda zener ialah salah satu jenis dioda yang mempunyai sisi exsklusif pada kawasan breakdownnya, sehingga sanggup dimanfaatkan sebagai stabilizer atau pembatas tegangan. Struktur dioda zener hampir sama dengan dioda pada umumnya, hanya konsentrasi doping saja yang berbeda. Kurva karakteristik dioda zener juga sama menyerupai dioda pada umumnya, namun pada kawasan breakdown dimana pada ketika bias mundur mencapai tegangan breakdown maka arus dioda naik dengan cepat menyerupai pada gambar karakteristik dioda zener dibawah. Daerah breakdown inilah yang menjadi acuan untuk penerapan dari dioda zener. Sedangkan pada dioda biasa kawasan breakdown meru[pakan kawasan kritis yang harus dihindari dan tidak diperbolehkan tunjangan tegangan mundur hingga pada kawasan breakdown, alasannya ialah bisa merusak dioda biasa. Gambar Kurva karakteristik Dioda Zener dasar teori dioda zener,teori zener,karakteristik zener,defini dioda zener,sioda zener,fungsi dioda zener,daerah breakdown zener,tegangan zener,rumus zener,rangkaian dasar stabilizer tegangan,rangkaian dasar zener,pembatas tegangan,arus maksimum zener,pengertian zener Titik breakdown dari suatu dioda zener sanggup dikontrol dengan memvariasi konsentrasi doping. Konsentrasi doping yang tinggi, akan meningkatkan jumlah pengotoran sehingga tegangan zenernya (Vz) akan kecil. Demikian juga sebaliknya, dengan konsentrasi doping yang rendah diperoleh Vz yang tinggi. Pada umumnya dioda zener dipasaran tersedia mulai dari Vz 1,8 V hingga 200 V, dengan kemampuan daya dari ¼ hingga 50 W. Penerapan dioda zener yang paling penting ialah sebagai regulator atau stabilizer tegangan (voltage regulator). Rangkaian dasar stabilizer tegangan memakai dioda zener sanggup dilihat pada gambar dibawah. Agar rangkaian ini sanggup berfungsi dengan baik sebagai stabilizer tegangan, maka dioda zener harus bekerja pada kawasan breakdown. Yaitu dengan menawarkan tegangan sumber (Vi) harus lebih besar dari tegangan dioda zener (Vz). Rangkaian Dasar Stabilizer Dengan Dioda Zener dasar teori dioda zener,teori zener,karakteristik zener,defini dioda zener,sioda zener,fungsi dioda zener,daerah breakdown zener,tegangan zener,rumus zener,rangkaian dasar stabilizer tegangan,rangkaian dasar zener,pembatas tegangan,arus maksimum zener,pengertian zener Pada dioda zener terdapat nilai Izm (Arus zener maksimum) yang telah ditentukan ooleh pabrik dan arus zener dihentikan melebihi Izm tersebut, alasannya ialah akan mengakibatkan kerusakan pada dioda zener. RS ialah kendala yang berfungsi sebagai pembatas arus untuk rangkaian stabilizer tegangan. Apabila tegangan Vi lebih tinggi dari Vz dan RL lebih besar dari RL minimum maka fungsi dari stabilizer tegangan pada dioda zener sanggup bekerja, oleh alasannya ialah itu RL harus lebih besar dari RLmin. RLmin sanggup ditentukan pada ketika VL = Vz sebagai berikut. RL_{min}=\frac{Rs.Vz}{Vi-Vz} Nilai RLmin ini akan menjamin dioda zener bekerja secara konsisten. Bila zener sudah bekerja, berarti VL = Vz = konstan, dan dengan menganggap Vi tetap maka turun tegangan pada RS (VR) juga tetap, yaitu : Vr=Vi-Vz Sehingga arus yang mengalir pada RS sanggup diketahui dengan : IR=\frac{Vr}{Rs} Dan arus yang mengalir pada dioda zener sanggup ditentukan dengan : Iz=IR-IL Arus pada dioda zener (Iz) dihentikan melebihi nilai Izm yang telah ditentukan pabrik, untuk membatasi arus zener ini sanggup mengatur nilai RS dengan rumusan diatas.
![10 Brand Power Bank Terbaik Harga Murah Dan Terjangkau [Update 2018]](https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEg6g_CivsIZ_SYqGuYo4XZM4ye7sKJXtwAa2oI35OMArZdxF7US9ejgdxeMTuZmZwgJdDgJiMdtpItnjh0K9plLyhEhQ7Z9wiAaeMtJTFP5ON_Rpz6wPxGKkN02Vn1NXT0YAJ0O0H8Ms16L/w360-h120-p-k-no-nu/merk+power+bank+asus+zenpower.jpg "10 Brand Power Bank Terbaik Harga Murah Dan Terjangkau [Update 2018]")
Post a Comment
Post a Comment