prinsip kerja Dioda Zener
Prinsip kerja Dioda Zener
Menyambung dari artikel prinsip kerja dioda sebelumnya, artikel ini menjelaskan tentang perancangan dan perhitungan
diode zener pada aplikasi elektronika. Perlu dipahami bahwa diode biasa
bila diberi tegangan dengan bias mundur tidak akan menghantar kecuali
melebihi tegangan breakdown sehingga mempunyai resiko kelebihan arus
dan bisa terbakar. Sebuah diode Zener memiliki sifat yang hampir
sama dengan diode biasa, kecuali bahwa alat ini sengaja dibuat dengan
tegangan tembus yang jauh dikurangi. Sebuah diode Zener memiliki p-n
junction yang memiliki doping berat, yang memungkinkan elektron untuk
tembus dari depletion layer tipe-p ke dalam pita konduksi material
tipe-n. Sebuah diode Zener yang dicatu-balik akan menunjukan perilaku
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 menunjukan tegangan jatuh pada 3.2
Volt jika diberi catu-balik. Namun, karena arusnya terbatasi, sehingga
diode Zener biasanya digunakan untuk membangkitkan tegangan referensi,
untuk menstabilisasi tegangan aplikasi-aplikasi arus kecil, untuk
melewatkan arus besar diperlukan rangkaian pendukung IC atau beberapa
transistor sebagai output.
Sebelum merancang sebuah regulator
tegangan menggunakan diode zener, saya mengharap pembaca flash back ke
belakang dan memahami betul hukum kirchoff (pembagian arus) dan hukum
ohm. Karena hukum listrik inilah yang menjadi dasar kita dalam
perancangan elektronika.
Jenis dan analisa rangkaian:
1. Regulator Shunt
Jika tegangan VS>VZ akan menghantar dan Vout akan dipaksa sesuai dengan tegangan breakdownnya (VZ). Dengan demikian Vout
akan konstan sesuai dengan VZ, dengan kata lain diode zener akan
meregulasi tegangan output (Vout) meskipun VS naik. Perhatikal lebih
detail pada kurva karakteristik tegangan breakdown.
2. Kondisi Berbeban
Pada rangkaian ini, diode zener
digunakan oleh sebuah beban sehingga arus sumber (Is) akan dibagi
menjadi arus zener (Iz) dan arus beban (IL).
Syarat tercapainya tegangan regulasi adalah Iz>0
dan ini akan terjadi jika Is>IL
atau Vs>(Iz+IL.R)
3. Tegangan Pembagi (thevenin)
Thevenin adalah teori pembagi tegangan
antar resistor tanpa menggunakan diode zener. Besar tegangan thevenin
pada RL (VTH) adalah:
Selama VTH<Vz maka Iz=0 sehingga tidak terjadi regulasi tegangan pada rangkaian ini.
Begitupun sebaliknya, terjadi regulasi tegangan jika VTH>Vz sehingga Iz>0.
4. Dropout Point
Jika Vs turun atau IL naik maka Iz bisa menjadi nol, hal ini mengakibatkan diode zener tidak bisa meregulasi tegangan.
5. Disipasi Daya
Merupakan daya yang hilang akibat adanya
tegangan jatuh dan arus yang mengalir, semakin besar tegangan jatuh dan
arrus yang melewati maka semakin besar pula disipasi daya. disipasi
daya ini dirubah menjadi panas.
Daya yang diserap zener: Pz=Vz.Iz
Daya yang diserap Rs: Prs=Is.(Vs-Vz)
Daya yang diserap beban: PRL=IL.Vout
Karena Vout=Vz maka PRL=IL.Vz
Perlu diingat kembali, daya ini diubah
menjadi panas, jika panasnya berlebih bisa menyebabkan komponen rusak.
Jadi sebelum perancangan silahkan lihat datasheet terlebih dahulu.
Hubungan Seri Diode Zener
Untuk mendapatkan tegangan lebih besar, diode zener bisa dihubungkan secara seri sehingga:
Vtotal=Vz1+Vz2+.......Vzn
Selain bertambahnya tegangan, daya zener juga bertambah, yaitu:
Ptotal=Pz1+Pz2+.......Pzn
makasih tutor nya,,sangat membantu
ReplyDeleteiya sama-sama. . .
ReplyDelete