Dioda Zener
1. Pendahuluan[kembali]
Dioda Zener adalah diode yang memiliki karakteristik menyalurkan arus listrik mengalir ke arah yang berlawanan jika tegangan yang diberikan melampaui batas "tegangan tembus" (breakdown voltage) atau "Tegangan Zener". ini berlainan dari diode biasa yang hanya menyalurkan arus listrik ke satu arah.
Sebuah diode zener memiliki sifat yang hampir sama dengan diode biasa, kecuali bahwa alat ini sengaja dibuat dengan tegangan tembus yang jauh dikurangi, disebut tegangan zener. sebuah diode zener memiliki p-n junction yang memiliki doping berat,yang memungkinkan elektron untuk tembus (tunnel) dari pita valensi material tipe-p kedalam pita konduksi material tip-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.
2. Tujuan[kembali]
a. Mampu memahami apa itu dioda zener lebih dalam
b. Untuk mengetahui pengaplikasian dioda zener
3. Alat dan Bahan[kembali]
a. Alat
1. DC Voltmeter
DC Voltmeter adalah alat ukur yang berfungsi untuk mengetahui beda potensial tegangan DC antara 2 titik pada suatu beban listrik atau rangkaian elektronika
Gambar DC Voltmeter
Gambar DC Voltmeter di Proteus
2. Ground
Ground adalah alat yang berfungsi untuk menetralisir cacat (noise) yang disebabkan baik oleh daya yang kurang baik, ataupun kualitas komponen yang tidak standar.
Gambar Ground
Gambar Ground di Proteus
3. Aplikasi Proteus
Aplikasi yang di gunakan untuk membuat, dan menjalankan rangkaian, serta untuk mengetahui apakah rangkaian tersebut berjalan atau tidak.
Gambar Aplikasi Proteus
b. Bahan
1. Resistor
Komponen elektronika yang bersifat menghambat arus listrik dan juga merupakan komponen pasif karena komponen ini tidak membutuhkan arus listrik agar berfungsi.
Gambar Resistor
Gambar Resistor di Proteus
2. Battery
Baterai (Battery) adalah sebuah sumber energi yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi listrik yang dapat digunakan seperti perangkat elektronik. Battery dibutuhkan sebagai sumber daya energi agar rangkaian dapat bekerja.
Gambar Battery di Proteus
3. Dioda Zener
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).
Gambar Dioda Zener
Gambar Dioda Zener di Proteus
4. Sinyal AC (SINE)
Arus listrik AC (alternating current), merupakan listrik yang besarnya dan arah arusnya selalu berubah-ubah dan bolak-balik.
5. Osiloskop
sebuah alat ukur yang berfungsi menunjukan bentuk sinyal listrik berupa grafik dari tegangan terhadap waktu yang tertampil pada layarnya. Singkatnya alat ukur elektronika yang berfungsi memproyeksikan bentuk sinyal listrik agar dapat dilihat dan dipelajari.
Gambar Osiloskop
Gambar Osiloskop di Proteus
4. Dasar Teori[kembali]
Analisis dari Dioda Zener sedikit mirip dengan analsis dioda semi konduktor. Keadaan status dari dioda harus ditentukan dengan menghapusnya dari jaringan, diikuti dengan dimasukkannya model yang benar dan dihapusnya kuantitas jaringan lainnya yang tidak diketahui.
Bentuk dari regulator zener sederhana
Model zener yang akan digunakan untuk status "hidup/on" akan seperti yang ditunjukkan pada gambar (a).untuk statur (off) seperti ditunjukkan oleh tegangan kurang dari VZ tetapi lebih besar dari 0 V dengan polaritas yang ditunjukkan pada gambar (b).padanan Zener adalah rangkaian terbuka yang muncul pada gambar yang sama
Vi dan R Tetap
analisisnya secara mendasar dapat dilakukan dengan 2 langkah:
1. Menentukan keadaan dioda zener dengan menghapusnya dari jaringan dan menghitung tegangan pada rangkaian terbuka yang dihasilkan
(perubahan regulator zener setelah di terapkan langkah 1)
2. Masukkan ekuivalen sirkuit yang benar dan pecahkan sisa yang tidak diketahui
Karena tegangan dan elemen paralel harus sama maka kita temukan:
(memasukkan zener ekuivalen untuk situasi hidup)
Arus dioda zener harus dikerjakan dengan pengaplikasian hukum khirchoff tentang kuat arus,
yaitu:
Daya yang dikeluarkan oleh dioda zener ditentukan oleh:
itu harusnya lebih sedikit dari Pzm spesifik untuk perangkat
Sebelum lanjut, penting jika langkah pertama harusnya dilakukan hanya untuk menentukan keadaan dioda zener.
Jika dioda zener dalam keadaan "on",maka tegangan pada dioda buka V volts melainkan Vz volts. itu akhirnya terkunci pada level
ini dan tidak akan mencapai level V volts.
Vi Tetap, RL Variabel
Untuk menetapkan resistansi beban minimum dari (rangkaian 4) yang akan menyalakan dioda zener,secara sederhana hitunglah nilai dari RL yang nantinya akan mendapatkan hasil dari tegangan VL=Vz, dengan kata lain:
Sedangkan untuk mencari RL, kita punya:
Semua nilai resistansi beban lebih besar daripada RL yang didapat dari persamaan (2.20) akan memastikan bahwa dioda zener dalam keadaan "on" dan diodanya dapat digantikan oleh Vz sumber ekuivalen.
Kondisi yang ditentukan oleh persamaan (2.20) menetapkan RL minimum, tapi IL maksimum
sebagaimana:
Sekalinya diode sudah dalam kondisi "on", tegangan yang melalu R akan tetap pada:
Menghasilkan minimum Iz ketika IL maksimum dan maksimum Iz ketika minimum IL,karena IR adalah konstan.
Karena Iz terbatas pada Izm seperti yang tertera pada lembaran data,itu tidak mempengaruhi besaran dari RL dan IL juga
Masukkan Izm untuk Iz mendapatkan hasil minimum dari IL
Dan resistansi beban maksimum ialah:
RL Tetap,Vi Variabel
Untuk nilai tetap dari RL pada (rangkaian 4) tegangan Vi haruslah cukup besar untuk menyalakan dioda zener. Tegangan minimum nyalanya Vi=Vi min yang ditetapkan oleh:
Nilai maksimum dari Vi dibatasi oleh aru maksimum zener Izm.
Karen Izm=IR-IL,
Karen IL tetap pada Vz/RL dan Izm adalah nilai maksimum dari Iz,
maka maksimumVi didefinisikan dengan:
5. Percobaan[kembali]
a) Prosedur[kembali]
1. Mempersiapkan Alat dan Bahan seperti yang telah tertera pada Sub-Bab Alat dan Bahan diatas
2. Merangkai Rangkaian sesuai dengan jenisnya masing-masing,
a. Pertama merangkai controlling network
b. Kongfigurasikan rangkaian tersebut untuk V> 20.7 dan V<20.7
c. Merangkai basic zener regulator
d. Tentukan keadaan dioda zener , masukkan persamaan zener untuk keadaan "on"
e. Rangkai zener dioda regulator
f. Tentukan v dari regulator ,hubungkan dengan keadaan on
g. Rangkai pengatur tegangan
h. Rangkaian 2.121 Pengatur tegangan untuk contoh 2.28
b) Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja [kembali]
Rangkaian 2.110
Prinsip Kerja : Vsine, dioda zener, dan osiloskop disusun secara paralel pada rangkaian. Pada vsine diinput tegangan sebesar 20V yang akan dialirkan ke resistor 1 yang bermuatan 10k ohm. Setelah itu alur yang mengalir di R1 dialirkan ke dioda zener dan terjadi percabangan arus yaitu arus pertama menuju ke dioda dan arus kedua ke osiloskop. Saat rangkaian di jalankan akan muncul grafik yang menunjukkan gelombang .
Rangkaian 2.111 a
.png)
Prinsip kerja : Terdapat 2 buah baterai yaitu B1 sebesar 0,7V , B2 sebesar 20V , resistor R1 sebesar 10k, dan voltmeter. Voltmeter dihubungkan secara paralel dengan baterai B2. Jika dijalankan terbaca nilai voltmeter pada bagian kiri sebesar 20,7V dan nilai voltmeter bagian kanan sebesar 20V.
Prinsip kerja : AC voltmeter dihubungkan secara paralel dengan dioda zener. Diberikan baterai sebagai sumber dengan tegangan 20V yang akan diumpankan ke R1 yang bermuatan 10k ohm. Setelah itu arus dialirkan ke dioda zener yang nantinya akan dihasilkan arus yang lebih sedikit karena sifat dioda zener yang menstabilkan dan menyeleksi arus. Setelah itu arus dialirkan kembali ke baterai
Rangkaian 2.112
Prinsip Kerja : Baterai 1, dioda zener, resistor R2, dan voltmeter dihubungkan secara paralel pada rangkaian , pada rangkaian baterai 1 sebesar 12V. Arus mengalir dari baterai 1 ke kaki R1 dan mengalir ke percabangan , yaitu mengalir ke kaki R2, lalu dari R2 arus mengalir yang berakhir ke ground, arus dari R1 juga mengalir ke dioda zener yang nantinya akan dihasilkan arus yang lebih sedikit karena sifat dioda zener yang menstabilkan dan menyeleksi arus.
Rangkaian 2.113
.png)
Prinsip Kerja : Baterai, resistor 2 dan ac voltmeter dihubungkan secara paralel pada rangkaian. Diberikan tegangan 12V kepada baterai lalu diumpankan ke resistor 1. Setelah itu, arus yang berada di resistor 1 diumpankan ke kaki resistor 2 dan ke open circuit (terjadi percabangan). Setelah itu arus yang berada di R2 akan diumpankan kembali ke baterai. Pada open circuit tidak terjadi pengaliran arus.
Rangkaian 2.114
Prinsip Kerja : Baterai 1, baterai 2, resistor 2 dan ac voltmeter dihubungkan secara paralel pada rangkaian. Diberikan tegangan sebesar 12V pada baterai 1 lalu diumpankan ke resistor 1 yang bermuatan 10k ohm. Setelah itu, arus yang mengalir pada R1 diumpankan ke kaki R2 dan ke baterai 2. Pada hal ini terjadi percabangan arus. Setelah itu, arus yang mengalir di R2 akan dialirkan ke ground dan baterai 2 (ada percabangan).
Rangkaian 2.115
.png)
Prinsip Kerja : Baterai dan resistor RL dipasang secara paralel. Diberikan tegangan sebesar 16V pada baterai yang akan diumpakan ke resistor 2 yang bermuatan 1k ohm. Setelah itu resistor 1 mengalirkan tegangan ke resistor RL yang bermuatan 1.2k ohm dan ke rangkaian terbuka. Selanjutnya, dari resistor RL dilanjutkan arus menuju ground. Pada open circuit tidak dilewati arus karena merupakan arus terbuka.
Rangkaian 2.118
Prinsip Kerja : Baterai 1, baterai 2, resistor R2 dan ac voltmeter dipasang secara paralel. Baterai 1 diberi tegangan 16V yang akan diumpankan ke resistor R1 yang bernilai 1k ohm. Setelah itu, resistor R1 mengalirkan arus ke dua cabang yaitu ke resistor R2 yang bermuatan 3k ohm dan baterai 2 yang bermuatan 10V. Setelah itu arus yang mengalir di resistor R2 akan mengalir ke ground. Lalu arus yang mengaliri baterai 2 akan diumpankan ke ground.
Rangkaian 2.119
Diberikan tegangan 50V pada baterai yang akan diumpankan ke resistor 1 yang bernilai 1k ohm. Setelah itu, arus dari R1 akan mengalir ke 2 cabang yaitu dioda zener yang bernilai 10V dan potensio yang bernilai 1k ohm. Setelah itu, alur yang mengalir di potensio akan kembali ke baterai. Tetapi alur tidak dapat mengalir di dioda zener karena bertemu kaki katoda.
Rangkaian 2.121
Prinsip Kerja : Baterai, dioda zener, resistor R2, dan ac voltmeter disusun secara paralel. Diberikan tegangan sebesar 12V pada B1 yang akan diumpankan ke resistor R1 yang bernilai 220 ohm. Setelah itu, arus diteruskan ke dioda zener yang bernilai 20V dan resistor 2 yang bernilai 1.2k ohm. Lalu arus yang dialirkan di R2 diteruskan kembali ke baterai.
c) Video Simulasi [kembali]
Rangkaian 2.110
Rangkaian 2.114
Rangkaian 2.116
Rangkaian 2.118
Rangkaian 2.119
Rangkaian 2.121
6. Download File
[kembali]
.png)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.png)
.png)
.png)
.png)
.png)
.png)
.png)
.png)
.png)
Komentar
Posting Komentar