Senin, 22 April 2013

PRINSIP KERJA DIODA ZENER


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 Voutakan 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>Vzsehingga 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

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar