PERCOBAAN 7

DIODA ZENER SEBAGAI PENSTABIL TEGANGAN

(REGULATOR)

KELOMPOK 1

(WIBBY ALDRYANI A.P)

DWIPA ARDIANSYAH

MUSPITA JULIANI

TELEKOMUNIKASI 3DPERCOBAAN VII

DIODA ZENER SEBAGAI PENSTABIL TEGANGAN (REGULATOR)

Teori dasar:

Dioda Zener

Simbol dioda zener.

Sebuah dioda biasanya dianggap sebagai alat yang menyalurkan listrik ke satu

arah, namun Dioda Zener dibuat sedemikian rupa sehingga arus dapat mengalir ke

arah yang berlawanan jika tegangan yang diberikan melampaui batas "tegangan

rusak" (breakdown voltage) atau "tegangan Zener".Dioda yang biasa tidak akan

mengijinkan arus listrik untuk mengalir secara berlawanan jika dicatu-balik (reverse-

biased) di bawah tegangan rusaknya. Jika melampaui batas tegangan rusaknya, dioda

biasa akan menjadi rusak karena kelebihan arus listrik yang menyebabkan panas.

Namun proses ini adalah reversibel jika dilakukan dalam batas kemampuan. Dalam

kasus pencatuan-maju (sesuai dengan arah gambar panah), dioda ini akan

memberikan tegangan jatuh (drop voltage) sekitar 0.6 Volt yang biasa untuk dioda

silikon. Tegangan jatuh ini tergantung dari jenis dioda yang dipakai.

Sebuah dioda Zener memiliki sifat yang hampir sama dengan dioda biasa,

kecuali bahwa alat ini sengaja dibuat dengan tengangan rusak yang jauh dikurangi,

disebut tegangan Zener. Sebuah dioda Zener memiliki p-n junction yang memiliki

doping berat, yang memungkinkan elektron untuk tembus (tunnel) dari pita valensi

material tipe-p ke dalam pita konduksi material tipe-n. Sebuah dioda zener yang

dicatu-balik akan menunjukan perilaku rusak 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 tidak terbatasi, sehingga dioda zener

biasanya digunakan untuk membangkitkan tegangan referensi, atau untuk

menstabilisasi tegangan untuk aplikasi-aplikasi arus kecil.Tegangan rusaknya dapat

dikontrol secara tepat dalam proses doping. Toleransi dalam 0.05% bisa dicapai

walaupun toleransi yang paling biasa adalah 5% dan 10%.

Efek ini ditemukan oleh seorang fisikawan Amerika, Clarence Melvin Zener.

Mekanisme lainnya yang menghasilkan efek yang sama adalah efek avalanche, seperti

di dalam dioda avalanche. Kedua tipe dioda ini sebenarnya dibentuk melalui proses

yang sama dan kedua efek sebenarnya terjadi di kedua tipe dioda ini. Dalam dioda

silikon, sampai dengan 5.6 Volt, efek zener adalah efek utama dan efek ini

menunjukan koefisiensi temperatur yang negatif. Di atas 5.6 Volt, efek avalanche

menjadi efek utama dan juga menunjukan sifat koefisien temperatur positif.Dalam

dioda zener 5.6 Volt, kedua efek tersebut muncul bersamaan dan kedua koefisien

temperatur membatalkan satu sama lainnya. Sehingga, dioda 5.6 Volt menjadi pilihan

utama di aplikasi temperatur yang sensitif.Teknik-teknik manufaktur yang modern

telah memungkinkan untuk membuat dioda-dioda yang memiliki tegangan jauh lebih

rendah dari 5.6 Volt dengan koefisien temperatur yang sangat kecil. Namun dengan

munculnya pemakai tegangan tinggi, koefisien temperatur muncul dengan singkat

pula. Sebuah dioda untuk 75 Volt memiliki koefisien panas yang 10 kali lipatnya

koefisien sebuah dioda 12 Volt.

Pemakaian

Dioda Zener biasanya digunakan secara luas dalam sirkuit elektronik. Fungsi

utamanya adalah untuk menstabilkan tegangan. Pada saat disambungkan secara

parallel dengan sebuah sumber tegangan yang berubah-ubah yang dipasang sehingga

mencatu-balik, sebuah dioda zener akan bertingkah seperti sebuah kortsleting

(hubungan singkat) saat tegangan mencapai tegangan rusak diode tersebut. Hasilnya,

tegangan akan dibatasi sampai ke sebuah angka yang telah diketahui sebelumnya.

Sebuah dioda zener juga digunakan seperti ini sebagai regulator tegangan shunt

(shunt berarti sambungan parallel, dan regulator tegangan sebagai sebuah kelas sirkuit

yang memberikan sumber tegangan tetap.

7.1 TUJUAN:

Menyelidiki penggunaan dan batas operasi diode zener sebagai penstabil tegangan

7.2 ALAT-ALAT YANG DIGUNAKAN:

1. sumber daya searah (1-18) V : 1 buah

2. voltmeter elektonik : 1 buah

3. diode zener 9,1 V (4379) : 1 buah

4. diode zener 7,5 V (4737) : 1 buah

5. resistor : 47 Ω, 100 Ω, 470 Ω, dan 10 k Ω

6. kabel-kabel penghubung

7.3 CARA MELAKUKAN PERCOBAAN:

1. buatlah rangkaian seperti gambar 1 dibawah:

2. aturlah tegangan suplai sebesar 10 V, resistansi seri RS sebesar 47 Ω dan RL sebesar

10k Ω

3. ukurlah tegangan Vout dengan voltmeter elektronik!

4. naikkan tegangan suplai menjadi 12 V lalu ulangi langkah 3 !

DC

SUPPLY

5. gantilah beban RL menjadi 470Ω tegangan suplai tetap=12V dan ulangi langkah 3!

6. gantilah RL menjadi 100Ω dan ulangi langkah 3!

7. ulangi percobaan diatas dengan menggunakan diode zener 7,5 volt dan tegangan

sumber 8 dan 10 volt.

table 1. diode zener 4739 (Vz = 9,1 V) table 2. diode zener 4737 (Vz = 7,5 V)

Vs (V)

RL (Ω) Vo (V)

8 10 K 7,2

10 10 K 7,2

10 470 7,2

10 100 5,8

7.4 ANALISA

1. jelaskan pengaruh kenaikan tegangan input pada tegangan output, tegangan

dan arus yang melewati Rs!

jawab:

berdasarkan KVL, menghasilkan rumus

Vi=Vr+Vz

berdasarkan KCL, mengahsilkan rumus

Ir=Iz+ Irl

sehingga berdasarkan ketentuan tersebut mempengaruhi kenaikan

tegangan dan kenaikan arus yang melewati Rs.

2. jelaskan pengaruh perubahan Rl terhadap arus Rs dan arus pada diode

zener!

jawab:

jika arus pada zener (Iz) minimum maka pada Rl (IRL ) menjadi maksimum

3. hitunglah harga Rl paling kecil yang dibolehkan, dimana zener tidak akan

mengatur tegangan output jika Rl lebih kecil dari harga ini.

jawab:

Vs (V) RL (Ω) Vo (V)

10 10 K 10

12 10 K 9,4

12 470 9,2

12 100 7

perhitungan RL

Dioda zener 4739 (9,1 V)

RL 10 K (Vs=10) hasil:

4. pada keadaan bagaimana daya maksimum akan didisipasikan dalam zener?

jelaskan jawaban saudara!

7.5 TUGAS

1. jelaskan prinsip kerja diode zener!

jawab:

a. Sebuah dioda Zener memiliki p-n junction yang memiliki doping berat,

yang memungkinkan elektron untuk tembus (tunnel) dari pita valensi

material tipe-p ke dalam pita konduksi material tipe-n.

b. Sebuah dioda zener yang dicatu-balik akan menunjukan perilaku rusak

yang terkontrol dan akan melewatkan arus listrik untuk menjaga

tegangan jatuh supaya tetap pada tegangan zener

2. sebutkan jenis-jenis diode zener yang ada dilengkapi dengan batas tegangan

output zenernya!

jawab: Sebagai contoh, sebuah diode zener 3.2 Volt akan menunjukan

tegangan jatuh pada 3.2 Volt jika diberi catu-balik. Namun, karena arusnya

tidak terbatasi, sehingga dioda zener biasanya digunakan untuk

membangkitkan tegangan referensi, atau untuk menstabilisasi tegangan

untuk aplikasi-aplikasi arus kecil.

Dalam dioda silikon, sampai dengan 5.6 Volt, efek zener adalah efek

utama dan efek ini menunjukan koefisiensi temperatur yang negatif.

Sebuah dioda untuk 75 Volt memiliki koefisien panas yang 10 kali

lipatnya koefisien sebuah dioda 12 Volt.

daftar pustaka

"http://id.wikipedia.org/wiki/Dioda_Zener"