Dioda Zener

Dioda Zener – dapat diartikan sebagai satu dari sekian banyaknya jenis dari dioda yang berfungsi untuk menyetabilkan tegangan pada catu daya atau power suplay. Penggunaan dioda zener memiliki dua macam kondisi , yakni fordward bias dan reverse bias.

Dioda zener juga memiliki tegangan jenis breakdown tertentu yang menyesuaikan pada seri yang digunakan

Apabila Anda termasuk orang dengan hobi elektronika, tentunya sering menjumpai komponen elektronik satu ini. lantas apa saja informasi yang wajib dipahami oleh orang-orang yang hobi elektronika?

Pada dasarnya semua jenis dioda mempunyai bahan pembuatan yang sama berupa semi konduktor. Untuk lebih lengkapnya, simak saja penjelasan dioda zener dibawah ini.

Pengertian Dioda Zener

Gambar dioda mikro

Pastinya banyak yang bertanya-tanya tentang, apa sih dioda zener itu? Secara mudahnya, dioda zener adalah salah satu komponen elektonik yang dibuat dari bahan semikonduktor dan termasuk jenis dioda yang dirancang khusus agar dapat beroperasi dalam rangkaian Reverse Bias (bias balik).

Pada umumnya komponen elektro ini dipakai untuk menyetabilkan arus listrik, sebab arus listrik akan lebih baik dalam keadaan stabil. Zener diode ini sangat gampang sekali ditemukan disekitar dalam kehidupan sehari-hari. Oleh sebab itu banyak sekali masyarakat bahkan hampir semua perangkat elektronik rumah tangga memakainya.

Jika dioda jenis lainnya digunakan sebagai penyearah arus, maka beda lagi dengan dioda zener. Karena dioda ini dirancang khusus agar dapat bekerja dalam rangkaian arus listrik bias balik atau reverse bias.

Dioda ziner akan dipsangkan dalam sebuah rangkaian elektronik bias maju atau forward dan berguna layaknya dioda pada umumnya, yakni penyearah arus. Namun, apabila digunakan dalam suatu rangkaian arus listrik bias balik, maka dioda akan mencapai tegangan breakdown serta tegangan dapat menjadi tegangan referensi.

Karakteristik Dioda Zener

Gambar karakteristik

Pada dasarnya dioda zener ini memiliki karakteristik berupa menyalurkan arus listrik berlawanan arah. Jika terdapat tegangan yang lebih besar dari tegangan tembus atau zener sesuai ukuran dioda itu sendiri.

Variasi ukuran dari tegangan tembus ini adalah ukuran mulai dari 5 volt, 6 volt, 9 volt,  12 volt. Bisa juga dilihat dari tanda yang terdapat pada nilai dioda zener itu sendiri.

Perbedaan yang paling mudah dilihat dari dioda zener dengan jenis dioda biasa lainnya adalah zener akan menolak atau membalikkan arus listrik yang berlawanan arah. Hal ini dapat terjadi saat zener menerima tegangan listrik yang lebih besar dari batas tegangan tembus (zener).

Sedangkan dioda jenis biasa hanya bisa dapat menghantarkan arus listrik ke satu arah saja. Sebab ini juga yang menjadi  perbedaan yang paling mencolok dari 2 golongan dioda ini.

Jika dirangkai untuk dicatu balik, maka zener ini bisa menghantarkan arus listrik berlawanan (reverse bias) dibawah tegangan batasnya.

Jika didasarkan pada proses tersebut, dioda zener akan menjadi panas dan putus (rusak apabila tegangan yang dimuat melebihi tegangan batasnya. Apabila dipaksa melebih batas maksimal aslinya, maka rangkaian ini adalah reversible.

Sementara digunakan dalam rangkaian catu maju, dioda zener dapat memberikan tegangan jatuh (drop voltage) yakni sekitar 0,6 volt yang biasa dibuat dioda silikon.

Oleh sebab itu, besar kecilnya tegangan jatuh dipengaruhi oleh jenis dioda zener yang digunakan dalam rangkaian peralatan elektronik.

Fungsi Dioda Zener

Gambar penjelasan zener

Apakah Anda sebelumnya sudah mengerti fungsi dari zener ini? Sebenarnya sama dengan jenis dioda lainnya, fungsi dari komponen dioda zener antara lain:

  1. Menjadi penyetabil level tegangan.
  2. Dapat mendeteksi tegangan tertentu.
  3. Menjadi pembatas sinyal input.
  4. Dapat dipakai menjadi pengaman Elco Stastic Discharge (ESD).

Simbol Dan Bentuk Dioda Zener

Gambar simbol dioda

Jenis dioda zener memiliki simbol yang hampir dengan dioda biasanya, dengan adanya sedikit modifikasi tekukan miring pada garis lurus didepan tanda anak panah.

Sama halnya dengan jenis dioda pada umumnya, dioda zener ini mempunyai dua kawat kaki yang terdiri dari kaki anoda dan katoda. Kaki yang terdapat di ujung panah berarti katoda, sedangkan kaki sebelah satunya berarti anoda.

Sedangkan bentuk fisik dari diodoa ini pada umumnya lebih kecil dan sama dengan dioda IN4148. Oleh karena itu, perlu ketelitian ketika merakit rangkaian elektonik supaya tidak salah dalam melakukan pemasangan.

Namun terdapat ciri khusus dari dioda zener yakni berupa tulisan pada lapisan bodi luar yang menunjukan tegangan kerja dioda zener.

Rumus Dioda Zener

Gambar rumus zener diode

Agar dapat mengetahui rumus dari dioda zener, maka Anda harus memahami dulu bagaimana dioda ini bekerja dalam sebuah rangkaian elektronik. Untuk lebih jelas tentang rumus dari dioda zener, maka coba perhatikan rumus dibawah ini.

Is = (Vs -Vz) / (Rs)

Keterangan:

  • Besarnya arus yang sedang mengalir (Is).
  • Sumber tegangan (Vs).
  • Tegangan dari dioda zener (Vz).
  • Tegangan resistor (Rs).

Prinsip Kerja Dioda Zener

Gambar cara kerja

Dioda zener akan bekerja secara terbalik (reserve), berbeda dengan jenis dioda biasa yang proses kerjanya maju (forward). apabila digunakan dalam rangkaian menjadi dioda biasa, maka dioda zener memiliki aturan layaknya dioda biasa, yakni tegangan maju kurang lebih 0,7 volt.

Jadi kesimpulan yang dapat diambil adalah, dioda zener memiliki besar tegangan breakdown tertentu serta bersifat tetap. Untuk besar tegangan breakdown ini akan diukur diantara kaki katoda dan anoda. Dalam hal ini katoda akan menjadi lebih positif jika dibandingkan anoda, sebab digunakan dalam rangkaian terbalik (reverse).

Intinya, tegangan antara katoda dan anoda selalu sama.

Untuk menjelaskan tentang dioda zener, biasanya saya menggunakan 2 jenis rangkaian dioda zener, yakni rangkaian pararel (shunt) dan seri (series). Namun sebelum itu, Anda harus menggunakan dioda zener dengan ukuran 5v6 yang besar tegangan inputnya harus lebih tinggi seperti 10 volt.

1. Cara kerja Dioda Zener Dalam Rangkaian Pararel

Bnetuk cara kerja rangkaian pararel

Sesuai dengan skema gambar diatas, dioda zener akan dirangkai secara pararel untuk jalur masuknya tegangan DC (satu arah). Umumnya tegangan output (Vout) di dalam rangkaian diatas adalah sebesar tegangan dioda zener, contohnya digunakan dioda zener seri 5V6 maka tegangan output akan sama sebesar 5,6V.

Sedangkan untuk bisa mengetahui cara kerja dari dioda zener, Anda akan mengubah-ubah nilai tegangan input, contohnya akan dinaikkan menjadi 12V atau malah di turunkan menjadi 8V.

Jika dioda tersebut bekerja dengan baik, maka besarnya tegangan keluar (output) akan selalu tetap stabil di 5,6V walaupun besarnya tegangan input berubah-ubah.

Jadi kesimpulannya adalah, besar tegangan output pada rangkaian diatas akan sama dengan besar tegangan dari dioda zener tersebut.

Pada dasarnya tegangan output prinsip kerja dioda zener pada rangkaian pararel adalah Vout=Vzener.

Dari data perbandingan diatas, maka Anda dapat menggunakan dioda zener dalam rangkaian elektronik sebagai penyetabil tegangan dan pembatas level tegangan. Selain itu, Anda juga dapat menggunakan dioda zener sebagai pengaman port mikrokontroloer dari loncatan tegangan yang masuk ke port tersebut supaya IC tidak mengalami kerusakan.

2. Cara kerja Dioda Zener Dalam Rangkaian Seri

Gambar cara kerja rangkaian seri zener

Berdasarkan data skema rangkaian diatas yang menunjukan dioda zener dirangkai secara seri terhadap jalur masuk tegangan IC. Umumnya tegangan keluar (Vout) di dalam rangkaian diatas adalah tegangan input dikurangi tegangan dioda zener.

Misalnya, menggunakan dioda zener dengan seri 5v6 dan tegangan inputnya 10V, maka tegangan keluar (output) yang dihasilkan adalah sebesar 4.4V.

Kemudian untuk mengetahui cara kerja dioda zener, Anda harus mengubah-ubah nilai tegangan masuk (input), misalnya dinaikan menjadi 12V ataupun diturunkan menjadi 8V.

Jika dioda zener bekerja dengan normal, maka jumlah besarnya tegangan keluar (output) juga akan mengalami naik turun sama halnya dengan tegangan masuk (input).

Nah, pasti Anda bertanya-tanya, kok bisa begitu ya? Hal ini disebabkan oleh besarnya tegangan pada dioda zener akan selalu sama atau tetap.

Jadi kesimpulannya, besar tegangan keluar (output) dalam rangkaian diatas sama saja dengan tegangan masuk (input) yang dikurangi tegangan dioda zener. Maka rumus tegangan keluar prinsip kerja dioda zener dalam rangkain seri diatas adalah Vout = Vin – Vzener.

Dari rumus tersebut, maka Anda bisa menggunakan dioda zener untuk mendeteksi level tegangan dalam suatu titik rangkaian perangkat elektronik.

Nilai selisih tegangan yang bisa Anda baca dapat digunakan untuk membuat rangkain pembanding tegangan.

Oleh sebab itu, Anda harus bisa memanfaatkan dioda zener di dalam berbagai kebutuhan, seperti alat penyetabil tegangan dan pendeteksi level tegangan. Bukan hanya itu saja sih, Anda juga dapat menggunakan dioda zener sebagai pembatas level dan pengaman port IC dari bahaya elektro statik discharge.

Cara Membaca Kode Dioda Zener

Gambar cara baca zener

Dioda zener juga memiliki kode baca yang sangat beragam dan tidak ada standar untuk pembacaannya. Sebab memang banyak sekali jenisnya, tergantung dari manufaktur pembuatnya.

Pada umumnya, di bagian lapisan luar badan komponen akan ada tulisan tegangan kerjanya, seperti menunjukan angkat 5V6, maka dioda zener tersebut menstabilkan tegangan keluar (output) bernilai 5.6 VDC.

Namun ada juga manufaktur yang memiliki kode tersendiri, contohnya dalam kode 1NXXXXX, maka dibutuhkan pembacaan sebagai berikut ini:

  • 1N4728A = 3.3v
  • 1N4729A = 3.6v
  • 1N4730A = 3.9v
  • 1N4731A = 4.3v
  • 1N4732A = 4.7v
  • 1N4733A = 5.1v
  • 1N4734A = 5.6v
  • 1N4735A = 6.2v
  • 1N4736A = 6.8v
  • 1N4737A = 7.5v
  • 1N4738A = 8.2v
  • 1N4739A = 9.1v
  • 1N4740A = 10v
  • 1N4741A = 11v
  • 1N4742A = 12v
  • 1N4743A = 13v
  • 1N4744A = 15v
  • 1N4745A = 16v
  • 1N4746A = 18v
  • 1N4747A = 20v
  • 1N4748A = 22v
  • 1N4749A = 24v
  • 1N4750A = 27v
  • 1N4751A = 30v
  • 1N4752A = 33v
  • 1N4753A = 36v
  • 1N4754A = 39v
  • N4755A = 43v
  • 1N4756A = 47v
  • 1N4757A = 51v
  • 1N4758A = 56v
  • 1N4759A = 62v
  • 1N4760A = 68v
  • 1N4761A = 75v
  • 1N4762A = 82v
  • 1N4763A = 91v
  • 1N4764A = 100v

Bukan hanya kode 1N saja, namun ada juga kode lain pada jenis dioda zener MA, dimana angka pertamanya menunjukan kapasitas komponen dioda tersebut, antara lain:

  • MA1xxx = 1 Watt
  • MA2xxx = 0.5 Watt
  • MA3xxx = 0.3 Watt
  • MA4xxx = 1/4 Watt
  • MA5xxx = 1/8 Watt

Kemudian 3 angka setelahnya menunjukan keterangan tegangan kerja, antara lain:

  • MA3100 = 10.0v
  • MA2180 = 18.0v
  • MA1056 = 5.6v
  • MA3091 = 9.1v

Lantas, sebenarnya ada berapa macam sih tegangan yang ada? Pada dasarnya, tegangan rendah adalah 2,4V dan paling tinggi 200V dengan maksimal daya 5Watt.

Cara Mengukur Dioda Zener

Gambar langkah mengukur zener

Cara mengukur dioda zener sebenarnya sama saja dengan mengukur penyearah yang biasa digunakan dalam rangkaian power suplay. Namun akan lebih mudah jika Anda menggunakan avometer atau multimeter yang memiliki fitur pengukur komponen dioda.

Catatan penting! Apabila diukur memakai avometer atau multimeter menunjukan bolak-balik pada polaritasnya tetap menunjukan angka pada meter, maka dapat dipastikan bahwa dioda tersebut sudah aus atau bocor.

Contoh Soal Dioda Zener

Gambar contoh soal tentang zener

Untuk memberikan pemahaman lebih kepada Anda, maka perhatikan contoh soal dengan tugas mencari nilai arus yang mengalir pada rangkaian dibawah ini.

Pada rangkaian yang saya berikan diatas, sudah diketahui tegangan sumber (VS)=20V, tegangan dioda zener (Vzener)=10V, resistor dengan seri 270 Ohm dan resistor beban 1 Kohm.

1. Masukanlah rumus IS=(VS-VZ)/RS

Maka akan diperoleh hasil berupa IS= (20-10)/270 Ohm

IS=0,037 A

2. Dalam rangkaian diatas, untuk resistor atau RL dirangkai secara pararel menggunakan dioda zener. maka dapat diambil kesimpulan bahwa:

VL=VZ

Maka tegangan pada resistor VL adalah 10 V. Kemudian arus yang mengalir pada resistor beban dapat kita hitung dengan menggunakan:

IL=VL/RL

Maka IL=10 V / 1 Kohm

IL=0.01 A

3. Sebelumnya sudah diketahui nilai Is merupakan arus yang melewati resistor atau biasa disebut arus total.

IS=IZ+IL

Maka akan diperoleh nilai beban dapat kita hitung dengan:

IZ=IS-IL

IZ=0.037 A – 0.01 A

IZ=0.027 A

Jika secara hasil akhir, maka akan diperoleh perhitungan rangkaian diatas, arus yang mengalir dalam dioda zener sebesar 0,027 A.

Akhir Kata

Mungkin hanya itu saja penjelasan yang dapat saya berikan untuk Anda tentang dioda zener. Semoga dengan adanya artikel ini dapat membantu dan menambah pengetahuan Anda dalam bidang elektronika.

Tinggalkan komentar