DIODA ZENER

1.1 Pengertian DiodaDioda merupakan salah satu komponen elektronika yang hanya berfungsi mengalirkan arus DC dalam satu arah saja, sedangkan pada arah yang berlawanan ia tidak akan bisa untuk menghantarkan arus tersebut. Dioda memiliki bentuk fisik yang kecil dan ia memiliki dua buah kutub ( kaki ) di masing-masing ujungnya seperti halnya tahanan ( resistor ). Dimana salah satu ujungnya adalah positif sedangkan ujung kaki yang lainnya adalah negatif. Kaki-kaki dari dioda ini disebut dengan katode dan anode. Dioda juga dapat digunakan untuk mengubah arus AC ( arus bolak-balik ) menjadi arus DC ( arus searah ) dan lain sebagainya tergantung darijenis diodanya. Dioda memiliki bermacam-macam bentuk, ada yang silinder, bundar, pipih, berbentuk peluru dan lain sebagainya. Sifat dari dioda di dalam suatu rangkaian ditentukan oleh kedudukannya atau letak elektroda-elektrodanya.1.2 Lambang dan Bentuk dari Komponen DiodaDi dalam suatu skema rangkaian, dioda dilambangkan seperti pada gambar dibawah ini:

Gambar 1.Lambang dari Dioda Dari lambang ini sudah dapat dilihat bahwa arah dari arus mempengaruhi sifat dari dioda. Satu sisi dari dioda disebut anode, dan yang lainnya disebut katode. Katode ada pada ujung depan dari segitiga. Apabila anode dihubungkan ke kutub yang positif sedangkan katode dihubungkan ke kutub yang negatif maka arus listrik akan mengalir dari anode menuju ke katode. Namun apabila hubungan tersebut dibalikan maka tidak akan ada arus listrik yang mengalir melalui dioda. Jadi dioda hanya dapat dialiri oleh arus listrik pada saat anode memiliki potensial lebih tinggi dari pada katode. Komponen dari dioda sering berbentuk silinder kecil dan biasanya diberi lingkaran pada katode untuk menunjukan posisi dari garis di dalam lambang dioda tersebut.1.3 Konstruksi DiodaDioda terbentuk dari bahan semikonduktor tipe P dan N yang digabungkan. Dengan demikian dioda sering disebut PN junction. Dioda adalah gabungan bahan semikonduktor tipe N yang merupakan bahan dengan kelebihan elektron dan tipe P adalah kekurangan satu elektron sehingga membentuk Hole. Bahan positif ( P ) adalah bahan campuran yang terdiri dari germanium atau silikon dengan aluminium dan merupakan bahan yang kekurangan elektron dan bersifat positif. Sedangkan bahan negatif ( N ) adalah bahan campuran yang terdiri dari germanium atau silikon dengan fosfor dan merupakan bahan yang kelebihan elektron dan bersifat negatif, dan Hole dalam hal ini berfungsi sebagai pembawa muatan. Apabila kutub P pada dioda (anoda) dihubungkan dengan kutub positif sumber maka akan terjadi pengaliran arus listrik dimana elektron bebas pada sisi N (katoda) akan berpindah mengisi hole sehingga terjadi pengaliran arus. Sebaliknya apabila sisi P dihubungkan dengan negatifbaterai/sumber, maka elektron akan berpindah ke arah terminal positif sumber. Didalam dioda tidak akan terjadi perpindahan elektron. Sehingga jika kedua bahan tersebut dipertemukan, maka akan terbentuklah sebuah kompone aktif yang disebut Dioda.

1.4 Sifat dari DiodaJika diberi arah maju (tegangan positif => anoda dan tegangan negatif => katoda) akan menghantarkan arus dan sebaliknya, Jika diberi arah mundur (tegangan positif => katoda dan tegangan negatif => anoda) tidak akan menghantarkan arus. Arus listrik akan sangat mudah mengalir dari anoda ke katoda hal ini disebut sebagai 'Forward-Bias', tetapi jika sebaliknya yakni dari katoda ke anoda, arus listrik akan tertahan atau tersumbat hal ini dinamakan sebagai 'Reverse-Bias'.

1.5 Dioda ZenerDioda zener merupakan salah satu dari beberapa jenis dioda khusus yang juga dapat untuk mengalirkan arus ke arah sebaliknya. Dioda ini merupakan sambungan dari silicon yang sering digunakan sebagai pengatur atau pun penyetabil dari tegangan. Meskipun arus dari AC yang dirubah ke dalam bentuk arus searah (DC) berubah-ubah, namun tidak akan berpengaruh pada dioda zener ini. Bentuk dari dioda zener biasanya sama dengan dioda biasa, sedangkan lambang dan contoh dari dioda zener dapat kita lihat pada gambar dibawah ini:

Gambar.5. Lambang Dioda Zener

Gambar .6 Contoh Dioda ZenerSifat dari dioda zener hampir sama dengan dioda biasa, hanya saja dioda zener dirancang untuk memiliki voltase break thought pada voltase tertentu. Berikut ini adalah beberapa sifat dari pada dioda zener diantaranya: Tegangan maksimum yang bisa dicapai oleh diode zener kurang lebih sebesar 0,7 sampai dengan 12 Volt. Hanya dapat tahan terhadap arus kecil saja (dengan batas maksimum antara 1 sampai dengan 50 miliampere). Hampir tidak ada tegangan yang hilang jika melewati dioda zener ini. Memiliki bentuk fisik yang kecil. Voltase break through pada dioda zener biasanya disebut dengan Voltase Zener. Dioda zener biasanya dipakai pada arah balik sehingga voltase pada dioda ini konstan yaitu sebesar voltase zenernya. Dioda zener juga memiliki beberapa keistimewaan diantaranya:a. Tegangannya dapat ditentukan, misalnya sebesar 4V, 8V,atau 10Vb.b. Besar dari pada tegangannya tidak tergantung pada tegangan inputnya sendiri.Dioda zener juga memiliki beberapa fungsi diantaranya:a. Stabilisator teganganb. Sebagai Clipper pada sirkit pulsa.Bila tegangan yang melalui dioda pada arah yang berlawanan yang melebihi tingkat tertentu, dioda juga akan menjadi suatu penghantar. Tingkat tegangan ini dikenal sebagai tegangan zener, dan di dalam dioda biasa, nilainya biasanya sangat tinggi (100 V untuktipe 1N4148 ) sehingga arus yang ditimbulkannya dapat saja merusak dioda. Meskipun demikian, dapat dibuat dioda dengan tegangan zener tertentu pada tingkat tegangan yang sangat rendah. Hasilnya adalah suatu dioda yang nantinya dapat menjadi sumber tegangan yang sangat stabil, yang sering kita sebut dengan Dioda Zener.

1.6 Penerapan Dioda ZenerPenerapan dioda zener yang paling penting adalah sebagai regulator atau stabilizer tegangan (voltage regulator). Rangkaian dasar stabilizer tegangan menggunakan dioda zener dapat dilihat pada gambar dibawah. Agar rangkaian ini dapat berfungsi dengan baik sebagai stabilizer tegangan, maka dioda zener harus bekerja pada daerah breakdown. Yaitu dengan memberikan tegangan sumber (Vi) harus lebih besar dari tegangan dioda zener (Vz). Rangkaian Dasar Stabilizer Dengan Dioda Zener

Pada dioda zener terdapat nilai Izm (Arus zener maksimum) yang telah ditentukan oleh pabrik dan arus zener tidak boleh melebihi Izm tersebut, karena akan mengakibatkan kerusakan pada dioda zener. RS adalah hambatan 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 dapat bekerja, oleh karena itu RL harus lebih besar dari RLmin. RLmin dapat ditentukan pada saat VL = Vz sebagai berikut.

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 :

Sehingga arus yang mengalir pada RS dapat diketahui dengan :

Dan arus yang mengalir pada dioda zener dapat ditentukan dengan :

Arus pada dioda zener (Iz) tidak boleh melebihi nilai Izm yang telah ditentukan pabrik, untuk membatasi arus zener ini dapat mengatur nilai RS dengan rumusan diatas.1.7 Harga Batas Dioda ZenerHarga batas yang di maksud dalam pembahasan ini adalah suatu keterangan tentang data-data komponen dioda zener yang harus di penuhi dan tidak boleh dilampaui batas maximumnya dan tidak boleh berkurang jauh dari batas minimumnya. Adapaun harga batas tersebut memuat antara lain keterangan tentang tegangan break down ( Uz ) arus maximumnya dioda zener ( Iz ) tahanan dalam dioda zener ( Rd ). Semua harga komponen yang terpasang pada dasarnya akan mempunyai 2 kondisi yaitu :1. Kondisi normal , sesuai dengan ketentuannya2. Kondisi tidak normal , tidak sesuai dengan ketentuannya.a. Mungkin kurang dari ketentuannyab. Mungkin melebihi ketentuannyaUntuk alasan itu semua, maka kita perlu sekali memperhatikan data-data yang ada untuk setiap jenis komponen agar komponen yang digunakan sesuai dengan yang diharapkan yaitu bisa bekerja baik dan tahan lama . Kondisi yang demikian dinamakan kondisi yang normal namun kondisi yang tidak normal adalah suatu kondisi yang perlu mendapatkan perhatian.Oleh karena itu kita perlu mempelajari harga batas dioda zener , agar kita dapat mengoperasikan komponen sesuai dengan data yang dimiliki . Sebab kondisi yang tidak normal terutama kondisi dimana komopenen diberi tegangan melebihi batas maximumnya , maka komponen tersebut dapat rusak maka hal ini perlu sekali di antisipasi sehingga tidak akan terjadi kerusakan komponen akibat kesalahan pemberian bias. Maka di sarankan setiap pemakai komponen sebelum merangkai harap melihat data karakteristiknya seperti yang terlampir pada lembar informasi.

Catatan Uzt= tegangan Break down ZenerIzt= Arus ZenerRzt=Tahanan ZenerIrmax= Arus Reverse MaximumVr= Tegangan ReverseIzm= Arus Zener Maximum

1.8 Pengujian Dioda ZenerUntuk melakukan pengujian terhadap dioda zener maka langkah pertama yang harus kita kerjakan adalah menghubungkan dioda zener pada arah maju, dengan katode menuju ke arah negatif. Dioda akan menghantar seperti biasa apabila tegangan ambangnya kira-kira sebesar 0,7 V, dan bila tegangan catunya ditingkatkan oleh potensiometer. Langkah berikutnya adalah membalikan dioda zener. Biasanya dioda tidak akan dapat menghantar arus bila tegangan belum mencapai tingkat tegangan sebesar 2,7 Volt. Tingkat tegangan ini akan tetap stabil, berapapun tegangan potensiometer, namun dioda akan berhenti menghantarkan arus apabila tegangan pada potensiometerjatuh dibawah tegangan zener 2,7 Volt. Dioda zener tersedia dalam beberapa nilai tegangan zener, diode ini sering digunakan di dalam stabilisasi catu daya atau untuk melindungi komponen lain dari tegangan yang sifatnya berlebihan. Peristiwa yang terjadi pada dioda pada tegangan zener ini adalah sesuatu yang menarik. Dimana di dalam peristiwa ini akan terjadi pertemuan antara kutub positif dengan kutub negatif yang sama-sama memiliki ketebalan kira-kira sebesar 1 m = 0,000001 m. Dengan menganggap ketebalan antara pertemuan antara P-N sebesar 0,3 m dan diterapkan tegangan mundur 6 volt, maka perbandingan antara tegangan dengan panjang jalur biasanya lebih dikenal dengan kekuatan medan listrikatau E) adalah : (megavolt per meter)Sehingga apabila konduktor-konduktor dari sebuah sistem tegangan tinggi sama dengan 380 kV dan

LatarbelakangHampirsemuaperalatanelektronikamemerlukansumberarussearah.Penyearahdigunakanuntukmendapatkanarussearahdarisuatuarusbolak-balik.Arusatautegangantersebutharusbenar-benarratatidakbolehberdenyut-denyutagartidakmenimbulkangangguanbagiperalatanyangdicatu.Ketikansuatusambungandibentukdaribahansemikonduktortipe-Pdantipe-N,perangkatyangdihasilkandisebutdiode.Komponeninimemberikanresistansisangatrendahterhadapaliranaruspadasatuarahdanresistansiyangsangattinggiterhadapaliranaruspadaarahyangberlawanan.Karakteristikinimemungkinkandiodauntukmemberikantanggapanyangberbedasesuaiaraharusyangmengalirdidalamnya.Diodasebagaisalahsatukomponenaktifjugasangatpopulerdigunakandalamrangkaianelektronika,karenabentuknyasederhanadanpenggunaannyasangatluas.Adabeberapamacamrangkaiandioda,diantaranya:penyearahsetengahgelombang(Half-WaveRectifier),penyearahgelombangpenuh(Full-WaveRectifier),rangkaianpemotong(Clipper),rangkaianpenjepit(Clamper)maupunpenggandategangan(VoltageMultiplier).Diodamemilikifungsiyangunikyaituhanyadapatmengalirkanarussatuarahsaja.StrukturdiodatidaklainadalahsambungansemikonduktorPdanN.SatusisiadalahsemikonduktordengantipePdansatusisinyayanglainadalahtipeN.DenganstrukturdemikianarushanyaakandapatmengalirdarisisiPmenujusisiN.Dioda-diodaseringkalidikelompokkanmenjadijenissinyaldanjenisrectifiernyasesuaidenganbidangaplikasiutamanya.Diodesinyalmembutuhkankarakteristikbiasmajuyangjatuhteganganmajuyangrendah.Diodesinyalmembutuhkankarakteristikbiasmajuyangkonsistendenganjatuhteganganmajuyangrendah.Diodarectifierharusdapatmenanganiteganganbalikyangtinggidanteganganmajuyangbesar.Dalampraktikumini,kitaakanmengukurtegangandarisebuahdiodayaitudiodaIN4007danmenggambarkankurvayangdihasilkandanmembandingkannyaapakahsamadengankurvayangkitapelajariditeori.TujuanUntukmengetahuidanmenjelaskankarakteristikstatikdankurvadiodaUntukmengetahuikonstruksipenyusundasardiodaUntukmengetahuisifatdiodadanprinsipkerjadiodasebagaipenyearahUntukmengetahuidanmenjelaskanterjadinyabiasmajudanbiasmundurpadadiodaUntukmengetahuiaplikasidaridiodaUntukmengetahuidanmenjelaskanjenis-jenisdioda