Saturday, September 5, 2015

Fungsi Dioda Zener

Dioda zener banyak digunakan pada rangkaian elektronika terutama pada rangkaian power supply. Hal ini terkait dengan sifat dari dioda zener yang memiliki tegangan breakdown tertentu, sehingga dapat dipakai untuk menyetabilkan nilai tegangan output power supply pada nilai tegangan tertentu. Selain itu ada beberapa fungsi dioda zener yang lain seperti pembatas level sinyal input, pengaman ESD (elektro static discharge) dan pendeteksi level tegangan.

Dioda zener adalah dioda yang mengalirkan arus tidak hanya pada arah maju (forward) seperti dioda biasa namun bisa juga mengalirkan arus pada arah balik (reverse) jika tegangan pada katodanya melebihi tegangan breakdown dari dioda zener. Nama "Zener" diambil dari nama penemu karakteristik dioda zener, Clarence Zener. Berikut ini beberapa fungsi dioda zener beserta rangkaian dan penjelasannya.

Penyetabil Level Tegangan

Fungsi penyetabil tegangan banyak digunakan pada power supply. Dioda zener disini berfungsi menjaga tegangan output power supply pada level tertentu. Pada aplikasi sederhana, dioda zener dipasang secara paralel terhadap input. Besarnya tegangan output kemudian mengacu pada tegangan dioda zener. Dengan cara ini maka tegangan output akan tetap stabil meski tegangan input berubah-ubah.

Berikut ini contoh rangkaian power supply dengan dioda zener sebagai penyetabil tegangan.
Dioda Zener Sebagai Penyetabil Level Tegangan
Gambar diatas adalah skema rangkaian power supply 12V sederhana dengan dioda zener sebagai penyeetabil tegangan. Resistor R1 berfungsi membatasi arus yang masuk ke dioda zener dan Transistor Q1 berfungsi menguatkan arus yang berkurang karena R1 tersebut. Besarnya tegangan output power supply ini adalah tegangan pada zener dikurangi tegangan forward dioda pada kaki transistor B-E. Jadi pada rangkaian diatas, besarnya tegangan aoutput adalah 12 dikurangi 0.6 yaitu sebesar 11.4V.

Pendeteksi Level Tegangan Tertentu

Fungsi lain dari dioda zener adalah mendeteksi level tegangan tertentu pada sebuah titik. Prinsipnya menggunakan karakteristik dioda zener yang memiliki tegangan breakdown pada level tertentu dan bersifat tetap. Pada fungsi ini dioda zener dipasang seri terhadap input. Misalnya kita menggunakan zener 5V maka saat tegangan input melebihi tegangan zener akan keluar tegangan output yang besarnya sama dengan tegangan input dikurangi tegangan zener.

Berikut ini contoh rangkaian pendeteksi level tegangan dengan dioda zener.
Dioda Zener Sebagai Pendeteksi Level Tegangan Tertentu
Pada rangkaian diatas tampak sebuah pendeteksi level tegangan dengan indikator sebuah led D3. Cara kerjanya adalah saat tegangan input dibawah 5V maka tegangan pada kaki anoda dioda zener D2 sama dengan nol (tegangan input 5V dikurangi tegangan zener 5V). Kemudian agar led D3 menyala maka transistor Q2 harus ON, dan syarat transistor untuk ON yaitu pada tegangan basis harus ada tegangan sebesar 0.6V lebih tinggi dari emitor.

Karena emitor transistor dihubungkan ke ground maka besarnya tegangan pada basis agar transistor Q2 ON adalah sebesar 0.6V. Dengan mengacu pada perhitungan tegangan zener yang sama maka besarnya tegangan input minimal agar led D3 menyala adalah sebesar 0.6V ditambah dengan tegangan zener 5V sama dengan 5.6V.

Artinya, rangkaian diatas mendeteksi level tegangan minimal 5.6V dengan indikator led D3. Jika tegangan input kurang dari 5.6V maka led D3 akan padam dan jika tegangan input lebih tinggi atau sama dengan 5.6V maka led D3 akan menyala. Pada prakteknya kondisi tersebut memang tidak bisa ideal, misalnya saat tegangan sedikit diatas 5V tampak led D3 akan mulai menyala redup. Ini disebabkan karena spesifikasi dari dioda zener sendiri.

Pembatas Level Sinyal Input

Karakteristik dioda zener yang mampu menjaga level tegangan pada kaki katoda dan anodanya juga bsa kita gunakan sebagai rangkaian pembatas level sinyal input. Sebagai contoh misalnya pada input audio atau input video pada televisi. Untuk mencegah kerusakan rangkaian karena level input yang terlalu tinggi maka dapat kita pasang dioda zener pada terminal inputnya. Jika tegangan input yang masuk melebihi tegangan zener maka akan dipangkas sesuai tegangan zener.

Berikut ini contoh rangkaian aplikasi dioda zener sebagai pembatas level input.
Dioda Zener Sebagai Pembatas Level Sinyal Input
Pada rangkaian diatas terdapat dua dioda zener yang diseri sebagai pembatas level sinyal input. Dioda D6 berfungsi sebagai pembatas level positif sedangkan D7 merupakan pembatas level negatif. Rangkaian diatas akan memangkas sinyal input pada level tegangan zener ditambah 0.6V. Nilai tambahan 0.6V diperoleh dari tegangan forward dioda yang lain. Misalnya pada level positif, D6 akan membatasi level sebesar 5V sedangkan D7 karena pada tegangan reverse bekerja secara forward maka berlaku tegangan forward sebesar 0.6V.

Pengaman Electro Static Discharge (ESD)

Electro Static Discharge atau sering disingkat dengan ESD adalah muatan listrik statis yang muncul dari beberapa kondisi seperti gesekan antar dua benda yang berbeda. Elektro static sangat berbahaya ketika dia melakukan discharge melalui komponen atau rangkaian elektronika. Hal ini karena besarnya muatan statis pada ESD sagatlah besar mencapai ribuan Volt.

Untuk mengamankan komponen dan rangkaian dari bahaya kerusakan yang ditimbulkan akibat elekcro static discharge ini, kita bisa gunakan dioda zener yang dipasang pada port atau terminal yang terhubung keluar seperti jack atau soket. Misalnya pada jalur input USB atau koneksi data HDMI.

Berikut ini contoh rangkaian aplikasi dioda zener sebagai pengaman ESD pada port IC Mikro kontroler.
Dioda Zener Sebagai Pengaman Electro Static Discharge
Itulah beberapa contoh fungsi dioda zener pada rangkaian elektronika. Tentu ada beberapa fungsi dioda zener yang lain yang belum saya tulis disini. Jadi silahkan kalau ada masukan tentang fungsi dioda zener ditulis saja di kolom komentar.

1 komentar: