DIODA ZENER

DAFTAR ISI

1. TUJUAN

2. ALAT DAN BAHAN

3. DASAR TEORI

4. PERCOBAAN

5. Video

6. Link Download

 

 

   1. TUJUAN [kembali]

•  Mengetahui dan memahami aplikasi dari dioda zener dalam rangkaian listrik
•  Mampu menjelaskan prinsip serta cara kerja dari setiap rangkaian
•  Mampu mengaplikasikan dan membuat rangkaian 

 

     2. ALAT DAN BAHAN [kembali] 

•  ALAT

a. Power Suply

 

     Baterai merupakan perangkat yang digunakan untuk memberi daya terhadap alat yang membutuhkan listrik. Baterai juga merupakan komponen elektronika penghasil sumber tegangan pada rangkaian. Semua baterai pada spesifikasinya juga pasti selalu terdapat spesifikasi arus yang biasanya diukur dengan satuan mili ampere hours atau disingkat mAH, spesifikasi menunjukkan seberapa lama baterai bisa digunakan pada beban / alat yang digunakan. Misalnya sebuah baterai 1900mAH bisa menyuplai 1900mA ke sebuah rangkain selama 1 jam sebelum akhirnya habis.

b. Voltmeter DC

Voltmeter DC yaitu alat ukur biasa digunakan untuk mengukur tegangan DC dengan cara mengukur beda potensial dari tegangan DC antara 2 titik suatu beban listrik atau rangkaian elektronika.

•  BAHAN

a. LED

LED adalah perangkat elektronik yang dapat mengeluarkan cahaya. Strukturnya juga sama dengan dioda, tetapi pada LED elektron menerjang sambungan P-N (Positif-Negatif). Untuk mendapatkan emisi cahaya pada semikonduktor, doping yang pakai adalah galium, arsenic dan phosporus. Jenis doping yang berbeda menghasilkan warna cahaya yang berbeda pula. Tegangan kerja / jatuh tegangan pada sebuah menurut warna yang dihasilkan:

Infra merah : 1,6 V

Merah : 1,8 V – 2,1 V

Oranye : 2,2 V

Kuning : 2,4 V

Hijau : 2,6 V

Biru : 3,0 V – 3,5 V

Putih : 3,0 – 3,6 V

Ultraviolet : 3,5 V

Di dalam LED terdapat sejumlah zat kimia yang kaan mengeluarkan cahaya jika elektron-elektron melewatinya. Dengan mengganti zat kimia ini (doping), kita dapat mengganti panjang gelombang cahaya yang dipancarkannya, seperti infra red, hijau/biru/merah, dan ultraviolet.

b. Resistor

Resistor adalah perangkat elektronik yang berperan sebagai penghambat tengangan suatu rangkaian. Resistor ini memiliki berbagai variasi hambatan yang satuannya ohm.

 

 c. 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. 

     3. DASAR TEORI [kembali]

       Pada Gambar 1.47 telah digambarkan karakteristik turun dengan cara yang hampir vertikal pada potensial bias balik yang dilambangkan dengan VZ. Fakta bahwa kurva turun dan menjauh dari sumbu horizontal dari pada keatas dan menjauh untuk wilayah VD positif mengungkapkan bahwa arus di wilayah Zener memiliki arah yang berlawanan dengan dioda bias maju.

 

Gambar 1.47 Wilayah Zener

 

Wilayah dengan karakteristik unik ini digunakan dalam desain dioda Zener, yang memiliki simbol grafis yang tampak pada Gambar 1.48a. Baik dioda semikonduktor dan dioda zener disajikan berdampingan pada Gambar 1.48 untuk memastikan bahwa arah konduksi masing-masing secara jelas dipahami bersama dengan polaritas yang diperlukan dari tegangan yang diterapkan. Untuk dioda semikonduktor, status "on" akan mendukung arus searah panah pada simbol. Untuk dioda Zener arah konduksi berlawanan dengan arah panah pada simbol seperti yang ditunjukkan pada pendahuluan bagian ini. Perhatikan juga bahwa polaritas VD dan VZ sama seperti yang akan diperoleh jika masing-masing merupakan elemen resistif.

Gambar 1.48

          (a).Dioda Zener  

(b).DiodaSemikonduktor

 

Lokasi wilayah Zener dapat dikontrol dengan memvariasi kan tingkat doping. Peningkatan doping, menghasilkan peningkatan jumlah pengotor tambahan, akan menurunkan potensi Zener. Dioda zener tersedia dengan potensi Zener1,8 hingga 200 V dengan peringkat daya dari0,25 hingga 50 W. Karena suhu dan kemampuanarusnya yang lebihtinggi, silikon biasanya lebih disukai dalam pembuatan dioda Zener.

 

 

Gambar 1.49

(a). Lengkap  (b). Perkiraan

 

 

          Pada gambar 1.49 ditunjukkan sirkuit ekivalen lengkap dioda Zener di wilayah Zener mencakup resistansi dinamis kecil dan baterai dc yang sama dengan potensial Zener, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.49. Untuk semua aplikasi yang mengikuti, bagaimanapun, kita akan berasumsi sebagai perkiraan pertama bahwa resistor eksternal jauh lebih besar dari pada resistor ekuivalen Zener dan bahwa rangkaian ekuivalen hanyalah yang ditunjukkan pada gambar 1.49b.

 

Koefisien suhu mencerminkan persen perubahan VZ dengan suhu. Ini ditentukan oleh persamaan

 

 

 

Dimana AVZ adalah perubahan yang dihasilkan pada potensial Zener karena variasi suhu. Perhatikan pada Gambar 1.51a bahwa koefisien suhu bisa positif, negatif, atau bahkan nol untuk level Zener yang berbeda. Nilai positif akan mencerminkan peningkatan VZ dengan kenaikan suhu, sedangkan nilai negatif akan menghasilkan penurunan nilai dengan kenaikan suhu. Tingkat 24V, 6,8V, dan 3,6V mengacu pada tiga dioda Zener yang memiliki nilai nominal ini dalam keluarga Zeners yang sama. Kurva untuk 10V Zener secara alami berada di antarakurvaperangkat 6,8V dan 24V. KembalikePersamaan. T0 adalahsuhu di mana VZ disediakan (biasanya suhu ruangan — 25 ° C), dan T1 adalah level baru. Contoh 1.3 akan menunjukkan penggunaan Persamaan.

 

 

Koefisien suhu Impedansi dinamis

Banding arus Zener                                       Banding arus Zener

 

 

 

  Gambar 1.51 Karakteristik kelistrikan untuk diode Zener 10v dan 500 mW

 

 

Variasi impedansi dinamis (pada dasarnya, resistansiseri) dengan arus muncul pada Gambar 1.51b. Sekalilagi, 10-V Zener muncul di antara 6.8-V dan 24-V Zeners. Perhatikanbahwasemakinbesararus (atausemakinjauhkenaikanvertikal Anda pada Gambar 1.47), semakinkecilnilairesistansinya. Perhatikan juga bahwasaat Anda turun di bawahlututkurva, resistansimeningkatke level yang signifikan. 

EXAMPLE

1.      Tentukantegangan nominal untukdioda Zener pada suhu

100 ° C! DimanaTc = 0,072 dan Vz = 10V

Solusi:

 

Karena koefisiensuhupositif, potensial Zener baru,ditentukan

oleh V’Z, adalah

 

 

2.     Diberikan sebuah dioda zener yang memiliki  Vz= 10V, Vin= 40VDC, R= 470 Ohm. TentukanlahVout dan I !

Solusi

Vout= Vz + (Iz x Zz)

Impedansi Zener dan Zzkitaabaikansaja, maka

Vout = Vz = 10V

 

I = (Vin – Vout) / R

I = (40 – 10) /470

I = 30/470

I = 0,064 A

I = 64 mA

PROBLEM

1.      Diberikan sumber tegangan (VS) = 20V, tegangan dioda Zener (VZ) = 10V, resistor seri = 270 ohm dan resistor beban = 1K ohm. Carilah nilai arus yang mengalir pada dioda zener pada rangkaian dibawah ini…….

 Solusi

Arus yang mengalir pada RS (IS)

        IS = (VS-VZ)/RS

IS=(20-10) V / 270 ohm

IS= 0.037 A

 

Arus yang mengalir pada RL (IL)

Diketahui bahwa resistor beban dipasang secara parallel dengan diode Zener, maka :

VL=VZ=10V

Maka dapat dihitung arus pada RL:

IL=VL/RL

IL=10 V / 1 Kohm

IL=0.01 A

 

Untuk menghitung arus pada dioda Zener (IZ), dapat digunakan persamaan :

IS=IZ+IL

IZ=IS-IL

IZ=0.037 A - 0.01 A

IZ=0.027 

2.    Diberikan sebah rangkaian dengan sumber tegangan Dc=16V, Resistansi=1k ohm, Tegangan Vz=10v, Resistor paralel=12V. Tentukanlah nilaiVL, VR, IZ, dan PZ!

 

Solusi:

 Maka kita bias menerapkan persamaan

Karena V= 8.73 V kurang dari VZ= 10 V, maka dioda dalam keadaan "mati". Mengganti setara dengan sirkuit terbuka akan menghasilkan dalam jaringan yang sama, di mana kami menemukan itu

 

 

SOAL PILIHAN GANDA

1.      Perhatikangambardibawah

 

Simboldarikomponenelektronikaapakahgambardiatas?

a.Dioda bridge

b.Dioda Zener

c.Diodafoto

d.Dioda tunnel

 

2.      Dioda Zener adalahdioda yang beroperasidengantegangan……

a.Searah

b.Panjar

c.Forward

d.Bias

 

  

 4. PERCOBAAN [kembali]

a.Prosedur percobaan

• Siapkan segala komponen yang di butuhkan
• Susun rangkaian sesuai panduan
  
• Sambungkan rangkaian dengan power suply untuk sumber tenaga
• Hidupkan rangkaian
• Apabila tidak terjadi eror, maka rangkaian selesai dibuat.
  

 

b. Hardware

Tidak ada (hanya ada dalam praktikum)

 

c. Rangkaian simulasi

• Foto Rangkaian

•  Prinsip Kerja

  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.

 

 d. video [kembali]

 

e. Kondisi

Tidak ada (hanya ada dalam praktikum) 

 

 f. Download File [kembali]

• file html klik disini
• video rangkaian proteus klik disini
  
•  file rangkaian simulasi proteus klik disini
• datasheet LED klik disini 
• datasheet Resistor klik disini
• datasheet Dioda zener klik disini