Pengertian Dan Prinsip Kerja Dioda Zener

Pengertian Dan Prinsip Kerja Dioda Zener – Sebagian besar dari anda tentunya sudah pernah mendengar apa itu dioda zener, atau bahkan sudah tahu bagaimana bentuk jenis dioda ini. Dioda zener sendiri merupakan salah satu komponen yang memiliki peran penting dalam suatu rangkaian elektronika.

Fungsi Dioda Zener

Komponen elektronika ini bisa dibuat dari bahan dasar semikonduktor. Penasaran ingin tahu lebih jelas lagi? Mari langsung saja simak pembahasan selengkapnya mengenai dioda zener di bawah ini.

Pengertian Dioda Zener

Pengertian Dioda Zener

Zener diode atau dioda zener adalah salah satu komponen elektronika yang dibuat dari bahan semikonduktor. Dioda ini sudah dirancang secara khusus sehingga bisa beroperasi pada rangkaian reverse bias (bias balik).

Pada umumnya dioda zener digunakan untuk menstabilkan arus listrik, karena bisa membuat arus listrik bisa selalu dalam keadaan stabil. Bahkan alat ini juga cukup mudah sehingga banyak digunakan oleh masyarakat, dan hampir setiap rumah sudah pasti memiliki dioda ini,

Ketika dipasangkan pada suatu rangkaian forward bias (bias maju), komponen dioda zener akan memiliki fungsi dan karakteristik sebagaimana jenis dioda normal pada umumnya. Efek dioda jenis ini pertama kali ditemukan pada tahun 1934 oleh seorang fisikawan asal Amerika yang bernaman Clarence Melvin Zener. Hal inilah yang juga menjadi alasan mengapa komponen ini dinamakan dengan dioda zener karena diambil dari nama penemunya.

Baca juga: Jenis Jenis Dioda Lengkap

Karakteristik Dioda Zener

Karakteristik Dioda Zener

Karakteristik yang dimiliki oleh dioda zener adalah sebagai penyalur tenaga listrik yang berlawanan arah jika menerima tegangan yang lebih besar dibandingkan tegangan tembus atau zener sesuai dengan ukuran zener tersebut. Besarnya tegangan tembus ini sangat beragam, seperti misalnya 6 volt, 9 volt, dan lainnya. Hal ini tergantung pada tulisan yang tercantum pada komponen dioda itu sendiri.

Disamping itu, karakterisik dioda zener tentu berbeda dengan dioda biasa yang hanya bisa menyalurkan arus listrik menuju satu arah saja. Inilah perbedaan yang bisa kita lihat dengan jelas antara dioda zener dengan dioda biasa. Jika dicatu balik, maka dioda ini bisa mengalirkan arus listrik berlawanan (reverse-biased) di bawah tegangan rusaknya.

Selanjutnya dioda zener akan mengalami panas dan kemudian menjadi putus (rusak) jika menerima tegangan dalam jumlah yang lebih  besar dari tegangan aslinya. Jika dilakukan melebihi batas kemampuannya, maka proses seperti ini disebut dengan reversible.

Pada kasus catu maju, dioda ini bisa memberikan tegangan jatuh (drop voltage) kurang lebih sekitar 0,6 volt yang biasa digunakan pada dioda silikon. Jadi untuk besar kecilnya tegangan jatuh sangat dipengaruhi oleh dioda zener yang digunakan pada rangkaian elektronika itu sendiri.

Fungsi Dioda Zener

Fungsi Dioda Zener

Pada umumnya dioda zener banyak digunakan pada Over Voltage (perlindungan pada kelebihan tegangan) dan juga Voltage Regulator (sebagai pengatur tegangan). Pada rangkaian-rangkaian seperti ini dioda zener memiliki fungsi utama untuk menstabilkan arus dan tegangan.

Selain itu, sebenarnya masih ada banyak sekali fungsi dioda zener yang lainnya seperti:

  • Sebagai pendeteksi tegangan yang tertentu
  • Sebagai pembatas sinyal input
  • Sebagai pengaman ESD (Electro Static Discharge)

Rumus Dioda Zener

rumus dioda zener

Keterangan:

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

Prinsip Kerja Dioda Zener

Seperti yang sudah kami jelaskan diatas bahwa dioda zener mampu menyalurkan arus listrik yang mengalir pada arah berlawanan jika tegangan yang didapat telah melebihi batas “Breakdown Voltage” atau tegangan tembus dioda. Tegangan tembus atau Breakdown Voltage ini juga biasa disebut sebagai tegangan zener.

Nah, untuk memudahkan pemahaman anda mengenai komponen dioda ini, mari langsung saja kita lihat rangkaian dasar dioda zener berikut ini:

Prinsip Kerja Dioda Zener

Pada rangkaian dioda diatas bisa kita lihat dengan jelas bahwa dioda zener sudah dipasang dengan menggunakan prinsip bias balik (reverse bias). Rangkaian ini merupakan cara yang paling umum dalam pemasangan komponen dioda zener.

Pada gambar diatas, tegangan input (masuk) yang didapat adalah 12V namun untuk multimeter yang menujukkan tegangan yang melalui dioda adalah 2,8V. Hal ini berarti tegangan mengalami penurunan ketika melalui komponen dioda zener yang dipasang secara bias balik (reverse bias).

Sementara itu, resistor pada rangkaian tersebut memiliki fungsi sebagai pembatas arus listrik. Untuk melakukan perhitungan pada arus listrik (ampere) tersebut, kita bisa menggunakan hukum Ohm seperti berikut ini:

(Vinput – Vzener) / R = I
(12 – 2,8) /460              = 19,6mA

Apabila menggunakan tegangan yang terlalu tinggi, seperti misalnya 24V. Maka tegangan listrik yang mengalir pada rangkaian tersebut tentu akan semakin besar:

(24 – 2,8) / 460            = 45mA

Namun untuk tegangan yang melalui komponen dioda zener ini akan menjadi sama, yaitu 2,8V. Maka dari itu, bisa dikatakan bahwa dioda zener merupakan salah satu komponen elektronika yang sangat cocok untuk difungsikan sebagai Voltage Regulator (pengatur tegangan). Jenis dioda yang satu ini akan memberikan tegangan tetap yang sesuai dengan tegangan zenernya sendiri terhadap input (masuk) yang diberikan.

Tegangan dioda zener yang bisa dijumpai dipasaran sangat beragam, mulai dari 2V hingga 70V dengan daya atau power sekitar 500mW hingga mencapai 5W. Adapun rumus yang bisa digunakan untuk melakukan perhitungan daya pada dioda zener adalah sebagai berikut ini:

P = Vz I

Contoh :

P = 2,8 x 19,6
P = 54,9mW

Pada saat pengukuran dengan multimeter ternyata di bolak – balik polaritasnya tetap menunjukkan angka pada meter, bisa di pastikan dioda tersebut udah short atau bocor.

  1. Cara Kerja Dioda Zener pada Rangkaian Paralel

Cara Kerja Dioda Zener pada Rangkaian Paralel

Pada rangkaian diatas, dioda zener dipasang dalam bentuk paralel pada jalur masukan tegangan DC. Adapun besarnya tegangan output pada rangkaian tersebut yaitu sebesar tegangan dioda zener, misalnya saja menggunakan dioda zener 5V6 maka tegangan outputnya adalah 5.6V.

Untuk mengetahui bagaimana cara kerjanya, kita bisa mengubah nilai tegangan input. Seperti misalnya kita naikkan menjadi 12 V atau bisa juga diturunkan menjadi 8V. Jika komponen dioda tersebut bisa berfungsi dengan baik maka untuk tegangan output akan tetap berada di kisaran 5.6V meskipun besarnya tegangan input mengalami perubahan.

Kesimpulannya adalah besaran tegangan output pada rangkaian diatas sama besar dengan tegangan yang dimiliki oleh dioda zener. Berikut ini adalah rumus tegangan output cara kerja dioda zener pada rangkaian paralel:

Vout = Vzener

  1. Cara Kerja Dioda Zener pada Rangkaian Seri

Cara Kerja Dioda Zener pada Rangkaian Seri

Pada gambar rangkaian diatas, dioda zener dipasang dalam bentuk seri pada jalur masukan tegangan DC. Besarnya tegangan output pada rangkaian diatas adalah tegangan output dikurangi dengan tegangan dioda. Seperti misalnya jika menggunakan dioda zener 5V6 dengan tegangan input 10V maka tegangan outputnya adalah 4.4V.

Untuk mengetahui bagaimana cara kerjanya, bisa kita ubah nilai tegangan inputnya. Misalnya saja dinaikkan menjadi 12V atau diturunkan menjadi 8V. Apabila dioda tersebut masih bisa bekerja dengan baik maka untuk besarnya tegangan output akan naik turun sama seperti tegangan input. Hal tersebut terjadi karena besarnya tegangan yang dimiliki oleh dioda zener akan selalu tetap.

Kesimpulannya adalah besar tegangan output pada rangkaian dioda diatas sama seperti besar tegangan input yang dikurangi dengan tegangan dioda zener. Berikut ini adalah rumus tegangan output cara kerja dioda zener pada rangkaian seri:

Vout = Vin – Vzener

Baca juga: Cara Mengukur Dioda Zener

Contoh Soal Dioda Zener Dan Jawabannya

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?
  • Berapakah arus zener minimal dan maksimal yang dihasilkan oleh rangkaian tersebut?

contoh soal dioda zener

jawaban soal dioda zener

Leave a Comment