Pengertian dan Fungsi Dioda Zener

Pengertian dan Fungsi Dioda Zener

Pengertian dan Fungsi Dioda – 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. Efek Dioda jenis ini ditemukan oleh seorang Fisikawan Amerika yang bernama Clarence Melvin Zener pada tahun 1934 sehingga nama Diodanya juga diambil dari nama penemunya yaitu Dioda Zener.

Bentuk dan Simbol Dioda Zener

Dibawah ini adalah bentuk dan Simbol Dioda Zener :

Prinsip Kerja Dioda Zener

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.

Untuk lebih jelas mengenai Dioda Zener, mari kita lihat Rangkaian dasar Dioda Zener dibawah ini :

Dalam Rangkaian diatas, Dioda Zener dipasang dengan prinsip Bias Balik (Reverse Bias), Rangkaian tersebut merupakan cara umum dalam pemasangan Dioda Zener. Dalam Rangkaian tersebut, tegangan Input (masuk) yang diberikan adalah 12V tetapi Multimeter menunjukan tegangan yang melewati Dioda Zener adalah 2,8V. Ini artinya tegangan akan turun saat melewati Dioda Zener yang dipasang secara Bias
Balik (Reverse Bias). Sedangkan fungsi Resistor dalam Rangkaian tersebut adalah untuk pembatas arus listrik. Untuk menghitung Arus Listrik (Ampere) tersebut, kita dapat menggunakan Hukum Ohm seperti dibawah ini :

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

Jika menggunakan Tegangan yang lebih tinggi, contohnya 24V. Maka arus listrik yang mengalir dalam Rangkaian tersebut akan semakin besar :

(24 – 2,8) / 460            = 45mA

Akan tetapi, tegangan yang melewati Dioda Zener akan sama yaitu 2,8V. Oleh karena itu, Dioda Zener merupakan Komponen Elektronika yang cocok untuk digunakan sebagai Voltage Regulator (Pengatur Tegangan), Dioda Zener akan memberikan tegangan tetap dan sesuai dengan Tegangan Zenernya terhadap Tegangan Input yang diberikan.

Pada umumnya Tegangan Dioda Zener yang tersedia di pasaran berkisar di antara 2V sampai 70V dengan daya (power) dari 500mW sampai dengan 5W.

Untuk menghitung disipasi daya Dioda Zener, kita dapat menggunakan rumus :

P = Vz I

Contoh :

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

Dioda Zener biasanya diaplikasikan pada Voltage Regulator (Pengatur Tegangan) dan Over Voltage Protection (Perlindungan terhadap kelebihan Tegangan). Fungsi Dioda Zener dalam rangkaian-rangkaian tersebut adalah untuk menstabilkan arus dan tegangan

                                                                                         

Pengertian Dioda dan Jenis - jenis Dioda

Dioda merupakan salah satu komponen aktif yang banyak kegunaannya dalam peranti alat elektronika. Dioda sendiri berasal dari kata 2 suku kata romawi yang berarti DI = dua dan ODA = elektroda atau dua elektroda, dimana elektroda-elektrodanya tersebut adalah ANODA yang merupakan bahan yang terbuat dari semi konduktor bertipe Positip dan KATHODA yang merupakan bahan yang terbuat dari semi konduktor bertipe Negatip. Dioda ditemukan pada tahun 1919 oleh William Henry Eccles. Dioda dapat mengalirkan arus listrik dari kaki Anoda menuju kaki Kathoda (Forward Bias) akan tetapi sebaliknya dioda menghambat arus listrik dari kaki Kathoda menuju kaki Anodha (Reverse Bias).

Ada berbagai jenis dioda yang dibuat sesuai dengan fungsinya tanpa meninggalkan karakteristik serta spesifikasinya, seperti dioda penyearah (rectifier), dioda Emisi Cahaya (LED), dioda Zenner, dioda photo (Photo-Dioda) dan Dioda Varactor.

1. DIODA PENYEARAH (RECTIFIER)

Dioda penyearah adalah jenis dioda yang berfungsi sebagai penyearah tegangan / arus dari arus bolak-balik (ac) ke arus searah (dc ripple). Selain digunakan sebagai penyearah dioda ini juga digunakan sebagai proteksi polaritas pada driver relay. Dioda penyearah biasanya terdapat kode misal : 1N4001 yang berarti dioda tersebut memiliki karakteristik dapat dilalui arus maksimalnya 1 A dan tegangan maksimal sekitar 50V lebih jelasnya anda dapat melihat datasheet dari tiap-tiap kode dioda tersebut. Secara umum dioda ini disimbolnya.

*Penting* Kaki-kaki dioda yaitu kaki katoda ditandai dengan garis pada ujungnya

2. DIODA ZENER 

Dioda Zener merupakan dioda junction P dan N yang terbuat dari bahan dasar silikon. Dioda ini dikenal juga sebagai Voltage Regulation Diode yang bekerja pada daerah reverse (kuadran III). Potensial dioda zener berkisar mulai 2,4 sampai 200 volt dengan disipasi daya dari ¼ hingga 50 watt. Dioda Zener biasanya terdapat kode misal DZ 5V1 yang berarti dioda tersebut dapat menghantarkan tegangan listrik maksimal 5,1 V dimana jika dioda tersebut mendapatkan tegangan diatas 5,1 V maka dioda tersebut membatasi tegangan yang keluar sebesar 5,1 V akan tetapi jika kurang dari tegangan 5,1 V maka tegangan tersebut tetap diloloskan. 

*Penting* Dioda zener memiliki batasan tegangan yang dapat ditahan, sebaiknya lihat datasheet terlebih dahulu.

3. DIODA EMISI CAHAYA ( LIGHT EMITTING DIODE ) 

Dioda emisi cahaya atau dikenal dengan singkatan LED merupakan Solid State Lamp yang merupakan piranti elektronik gabungan antara elektronik dengan optik, sehingga dikategorikan pada keluarga “Optoelectronic”. Sedangkan elektroda-elektrodanya sama seperti dioda lainnya, yaitu anoda (+) dan Katoda (-). Dipasaran LED dikategorikan berdasarkan warna, diameter dan arah bias cahaya yang dipancarkan.

Ada tiga kategori umum penggunaan LED, yaitu : 

- Sebagai lampu indikator 

- Untuk transmisi sinyal cahaya yang dimodulasikan dalam suatu jarak tertentu

- Sebagai penggandeng rangkaian elektronik yang terisolir secara total. Simbol, bangun fisiknya dan konstruksinya diperlihatkan pada gambar berikut.

Bahan dasar yang digunakan dalam pembuatan LED adalah bahan Galium Arsenida (GaAs) atau Galium Arsenida Phospida (GaAsP) atau juga Galium Phospida (GaP), bahan-bahan ini memancarkan cahaya dengan warna yang berbeda-beda. Bahan GaAs memancarkan cahaya infra-merah, Bahan GaAsP memancarkan cahaya merah atau kuning, sedangkan bahan GaP memancarkan cahaya merah atau hijau.

Seperti halnya piranti elektronik lainnya , LED mempunyai nilai besaran terbatas dimana tegangan majunya dibedakan atas jenis warna.

TABEL WARNA LED DAN TEGANGANNYA 

Warna	Tegangan Maju
Merah	1.8 volt
Orange	2.0 volt
Kuning	2.1 volt
Hijau	2.2 volt

Sedangkan besar arus maju suatu LED standard adalah sekitar 20 mA. Karena dapat mengeluarkan cahaya, maka pengujian LED ini mudah, cukup dengan menggabungkan dengan sumber tegangan dc kecil saja atau dengan ohmmeter dengan polaritas yang sesuai dengan elektrodanya.

4. DIODA CAHAYA ( PHOTO-DIODE)

Secara umum dioda-cahaya ini mirip dengan PN-Junction, perbedaannya terletak pada persambungan yang diberi celah agar cahaya dapat masuk padanya.

Dioda cahaya ini bekerja pada daerah reverse, jadi hanya arus bocor saja yang melewatinya. Dalam keadaan gelap, arus yang mengalir sekitar 10 A untuk dioda cahaya dengan bahan dasar germanium dan 1A untuk bahan silikon. Kuat cahaya dan temperature keliling dapat menaikkan arus bocor tersebut karena dapat mengubah nilai resistansinya dimana semakin kuat cahaya yang menyinari semakin kecil nilai resistansi dioda cahaya tersebut. 

Penggunaan dioda cahaya diantaranya adalah sebagai sensor dalam pembacaan pita data berlubang (Punch Tape), dimana pita berlubang tersebut terletak diantara sumber cahaya dan dioda cahaya. Jika setiap lubang pita itu melewati antara tadi, maka cahaya yang memasuki lubang tersebut akan diterima oleh dioda cahaya dan diubah dalam bentuk signal listrik. Sedangkan penggunaan lainnya adalah dalam alat pengukur kuat cahaya (Lux-Meter), dimana dalam keadaan gelap resistansi dioda cahaya ini tinggi sedangkan jika disinari cahaya akan berubah rendah. Selain itu banyak juga dioda cahaya ini digunakan sebagai sensor sistem pengaman (security) misal dalam penggunaan alarm.

5. DIODA VARACTOR

Dioda Varactor disebut juga sebagai dioda kapasitas yang sifatnya mempunyai kapasitas yang berubah-ubah jika diberikan tegangan. Dioda ini bekerja didaerah reverse mirip dioda Zener. Bahan dasar pembuatan dioda varactor ini adalah silikon dimana dioda ini sifat kapasitansinya tergantung pada tegangan yang diberikan padanya. Jika tegangan tegangannya semakin naik, kapasitasnya akan turun. Dioda varikap banyak digunakan pada pesawat penerima radio dan televisi di bagian pengaturan suara (Audio). 

6. MENGUJI DIODA SECARA SEDERHANA

Dioda ini dapat diuji kondisinya secara sederhana dan ada beberapa cara pengujiannya, yaitu :

1. Pengujian dengan Multitester (Ohmeter)

2. Pengujian dengan Continous Tester

3. Pengujian dengan batere + lampu pijar

4. Pengujian dengan batere + loudspeaker 

7. MENGUJI DIODA DENGAN MENGUNAKAN OHM METER

Untuk itu diperlukan sebuah multitester atau sebuah ohmmeter analog/ digital. Multitester atau Avometer Analog mempunyai fasilitas pengukur hambatan (ohmmeter) dimana jenis ohmmeter yang digunakan biasanya ohmmeter-seri, dimana secara konstruksi polaritas batere yang terpasang dalam meter berlawanan polaritas dengan terminal ukurnya. Atau dengan perkataan lain, terminal positip meter adalah mempunyai polaritas negatip batere, sebaliknya terminal negatip meter mempunyai polaritas positip batere.

Dengan demikian guna menguji sebuah dioda dengan menggunakan Avometer prinsipnya adalah sebagai berikut :

1. Anda posisikan Avometer pada posisi ohm dengan skala rendah

2. Tentukan terlebih dahulu elektroda anoda dan katoda dari dioda tersebut

3. Hubungkan terminal + (positip) meter dengan Anoda dari dioda yang akan ditest sedangkan terminal – (negatip) meter dengan Katoda dioda. (hubungan ini adalah reverse)

4. Dalam posisi semacam ini, jika dioda masih baik, maka jarum meter tidak akan bergerak. Namun jika dalam posisi ini jarum bergerak, maka dapat dikatakan dioda terhubung singkat (rusak).

5. Ulangi langkah 2 diatas dengan polaritas sebaliknya, dimana Anoda dihubungkan dengan negatip meter dan Katoda dengan positip meter. (hubungan ini adalah forward).

6. Dalam posisi semacam ini, jika dioda masih baik, maka jarum meter akan bergerak. Namun jika dalam posisi ini jarum meter tidak bergerak, maka dapat dikatakan dioda putus (rusak).