< Previous 147 1. Kondisi normal , sesuai dengan ketentuannya 2. Kondisi tidak normal , tidak sesuai dengan ketentuannya. a. Mungkin kurang dari ketentuannya b. Mungkin melebihi ketentuannya Untuk alasan itu semua, maka kita perlu sekali memperhatikan data-data yang ada untuk setiap jenis komponen agar komponen yang digunakan sesuai dengan yang diharapkan yaitu bisa bekerja baik dan tahan lama . Kondisi yang demikian dinamakan kondisi yang normal namun kondisi yang tidak normal adalah suatu kondisi yang perlu mendapatkan perhatian. Oleh karena itu kita perlu mempelajari harga batas dioda zener , agar kita dapat mengoperasikan komponen sesuai dengan data yang dimiliki . Sebab kondisi yang tidak normal terutama kondisi dimana komponen diberi tegangan melebihi batas maximumnya , maka komponen tersebut dapat rusak maka hal ini perlu sekali di antisipasi sehingga tidak akan terjadi kerusakan komponen akibat kesalahan pemberian bias. Maka di sarankan setiap pemakai komponen sebelum merangkai harap melihat data karakteristiknya seperti yang terlampir pada lembar informasi. Zenerdioden Leistung 500 mW max 0,4 W Non-repetitive PHILIPS peak reverse power Typ BZK 79 dissipation 30 W max Toleranz ± 5% Junction temperature 200 0C max Technische Daten Thermal resistance from Gehäuse DO-35 junction to tie-point 0,30 K / mW Tabel 2.29 Data karakteristik dioda zener PHILIPS Art.No Typ Uz (v) at Iztest min = 5 mA max rdiff (Ω) at Iztest typ = 5 mA max SZ (mV / 0C) at Iztest min = 5 mA typ max 603278 603279 603277 603243 603244 603245 603247 603247 603248 603249 BZX79-C2V4 BZX79-C2V7 BZX79-C3V0 BZX79-C3V3 BZX79-C3V6 BZX79-C3V9 BZX79-C4V3 BZX79-C4V7 BZX79-C5V1 BZX79-C5V6 2,2 2,5 2,8 3,1 3,4 3,7 4,0 4,4 4,8 5,2 2,6 2,9 3,2 3,5 3,8 4,1 4,6 5,0 5,4 6,0 70 75 80 85 85 85 80 50 40 15 100 100 95 95 90 90 90 80 60 40 -3,5 -3,5 -3,5 -3,5 -3,5 -3,5 -3,5 -3,5 -2,7 -2,0 -1,6 -2,0 -2,1 -2,4 -2,4 0 0 0 0 0 0 0 0,2 148 603250 603251 603252 603253 603254 603255 603256 603257 603258 603259 603260 603261 603264 603266 603267 BZX79-C6V2 BZX79-C6V8 BZX79-C7V5 BZX79-C8V2 BZX79-C9V1 BZX79-C10 BZX79-C11 BZX79-C12 BZX79-C13 BZX79-C15 BZX79-C16 BZX79-C18 BZX79-C24 BZX79-C30 BZX79-C33 5,8 6,4 7,0 7,7 8,5 9,4 10,4 11,4 12,4 13,8 15,3 16,8 22,8 28,0 31,0 6,6 7,2 7,9 8,7 9,6 10,6 11,6 12,7 14,1 15,6 17,1 19,1 25,6 32,0 31,0 6 6 6 6 6 8 10 10 10 10 10 10 25 30 35 10 15 15 15 15 20 20 25 30 30 40 45 70 80 80 -0,4 -1,2 -2,5 -3,2 -3,8 -4,5 -5,4 6,0 7,0 9,2 10,4 12,4 18,4 24,4 27,4 -2,5 -2,5 -1,4 -0,8 -1,2 -2,3 -3,0 -4,0 -4,6 -5,5 -6,4 -7,4 8,4 9,4 11,4 12,4 14,4 20,4 26,6 29,7 1,2 2,5 3,7 4,5 5,3 6,2 7,0 8,0 9,0 10,0 11,0 13,0 14,0 16,0 22,0 29,4 33,4 149 Catatan Uz = Tegangan Break down Zener rdiff = Tahanan beda fasa arus test zener 5 A Sz = Daya hantar thermal Diodes Zener 1 W MOTOROLA Type 1 N 47...A * Pour applications indrustrielles Donnees tecniques Boîtier DO-41 Rth 150 K/W Tj max 200 0 C Gamme de temperature ...+ 50 0 C Tabel 2.30 Data karakteristik dioda zener MOTOROLA Art. No Typ Uzt nom Izt mA Rzt max Ω Ir max µA Ur V Iz m mA 601100 601102 601103 601104 601105 601106 601107 601108 601109 601110 601111 601112 601113 601114 601115 601116 601117 601118 601119 601120 601121 601122 601123 601124 601125 601126 601129 1N4728A 1N4730A 1N4731A 1N4732A 1N4733A 1N4734A 1N4735A 1N4736A 1N4737A 1N4738A 1N4739A 1N4740A 1N4741A 1N4742A 1N4743A 1N4744A 1N4745A 1N4746A 1N4747A 1N4748A 1N4749A 1N4750A 1N4751A 1N4752A 1N4753A 1N4754A 1N4757A 3,3 3,9 4,3 4,7 5,1 5,6 6,2 6,8 7,5 8,2 9,1 10 11 12 13 15 16 18 20 22 24 27 30 33 36 39 51 76 64 58 53 49 45 41 37 34 31 28 25 23 21 19 17 15,5 14 12,5 11,5 10,5 9,5 8,5 7,5 7 6,5 5 10 9 9 8 7 5 2 3,5 4 4,5 5 7 8 9 10 14 16 20 22 23 25 35 40 45 50 60 95 100 50 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 1 1 1 1 1 2 3 4 5 6 7 7,6 8,4 8,9 9,9 11,4 12,2 13,7 15,2 16,7 18,2 20,6 22,8 25,1 27,4 29,7 38,8 276 234 217 193 178 162 146 133 121 110 100 91 83 76 69 61 57 50 45 41 38 34 30 27 25 23 18 150 Catatan Uzt = tegangan Break down Zener Izt = Arus Zener Rzt =Tahanan Zener Irmax = Arus Reverse Maximum Vr = Tegangan Reverse Izm = Arus Zener Maximum Tegangan Breakdown dan Rating Daya Gambar 2.96 menunjukkan kurva tegangan dioda zener . Abaikan arus yang mengalir hingga kita mencapai tegangan breakdown Uz . Pada dioda zener , breakdown mempunyai lekukan yang sangat tajam, diikuti dengan kenaikan arus yang hampir vertikal.Perhatikanlah bahwa tegangan kira-kira konstan sama dengan UZ pada arus test IZT tertentu di atas lekukan (lihat Gambar 1 ) . Dissipasi daya dioda zener sama dengan perkalian tegangan dan arusnya , yaitu : PIZ Z Z= U Misalkan, jika UZ = 12 dan IZ = 10 mA, PZ = 1,2 0,01 = 0,12 W× Selama PZ kurang daripada rating daya PZ(max), dioda zener tidak akan rusak. Dioda zener yang ada di pasaran mempunyai rating daya dari 1/4 W sampai lebih dari 50 W . Lembar data kerap kali menspesifikasikan arus maksimum dioda zener yang dapat ditangani tanpa melampaui rating dayanya . Arus maksimum diberi tanda IZM (lihat Gambar 1 . Hubungan antara IZM dan rating daya adalah : IPVZMZZ = ()max UzUIzIzTM Gambar 2.96 Kurva Tegangan Dioda Zener • Impendansi Zener Jika dioda zener bekerja dalam daerah breakdown, dengan tambahan tegangan sedikit menghasilkan pertambahan arus yang besar. Ini menandakan bahwa dioda zener mempunyai impedansi yang kecil. Kita dapat menghitung impedansi dengan cara : 151 ZZi = u∆∆ Sebagai contoh, jika kurva menunjukkan perubahan 80 mV dan 20 mA, impedansi zener adalah : ZZ = 0,080,02 = 4 Ω Lembar data menspesifikasikan impedansi zener pada arus tes yang sama di gunakan untuk UZ . Impedansi zener pada arus tes ini diberi tanda ZZT. Misalnya, 1N3020 mempunyai UZ 10 V dan ZZT = 7Ω untuk IZT = 25 mA . • Koefisien Suhu • + Koefisien suhu TC adalah perubahan (dalam persen ) tegangan zener per derajad Celcius. Jika UZ = 10 V pada 250 C dan TC = 0,1%, maka UZ = 10 V (250C) UZ = 10,01 (260C) UZ = 10,02 V (270C) UZ = 10,03 V (280C) dan seterusnya . Dalam rumus, perubahan tegangan zener adalah : ∆∆ U = T UZCZT ×× Diketahui TC = 0,004% dan U = 15V pada 250C, perubahan tegangan zener dari 250C sampai 1000C adalah ∆ U = 0,004 (10) (100-25) 15 = 0,045 V-2Z Oleh sebab itu, pada 1000C, UZ = 15,045 V • Pendekatan Zener Untuk semua analisa pendahuluan, kita dapat melakukan pendekatan daerah breakdown sebagai garis vertikal. Ini berarti tegangannya konstan walaupun arus berubah. Gambar 2 menunjukkan pendekatan ideal suatu dioda zener. Pada pendekatan pertama, dioda zener yang bekerja dalam daerah ekuivalen dengan batere UZ volt. 152 IZIZ+__+IZIZUZZZ+_UZUZ (a) (b) Gambar 2.97 Pendekatan zener dengan baterai Untuk memperbaiki analisa, kita memperhitungkan kemiringan dari daerah breakdown. Daerah breakdown tidak benar-benar vertikal, tetapi ada impedansi zener yang kecil. Gambar 2 menunjukkan pendekatan kedua dari dioda zener. Karena impedansi zener, tegangan zener total UZ adalah : = U + IΛUZZZZ Z CONTOH 1 Dioda zener pada Gambar 2.98 mempunyai UZ = 10 V dan ZZT = 7 Ω. Tentukan harga UOUT dengan pendekatan ideal. Juga hitung minimum dan maksimum arus zener. (a) (b) +_+_20 - 40V820ΩIZ10V7Ω (c) Gambar 2.98 Dioda zener dengan pendekatan ideal 153 • PENYELESAIAN Tegangan yang dikenakan (20 sampai 40 V) selalu lebih besar dari tegangan breakdown dioda zener. Oleh sebab itu, kita dapat membayangkan dioda zener seperti batere dalam Gambar 3b. Tegangan outputnya adalah : UOUtZ = U = 10 V Tak peduli berapa harga tegangan sumber antara 20dan 40 V, tegangan output selalu pada 10 V. Jika tegangan sumber 20 V, tegangan pada resistor pembatas-seri adalah 10 V , jika tegangan sumber 40 V, tegangan pada resistor pembatas-seri adalah 30 V. Oleh sebab itu, setiap perubahan tegangan sumber, muncul pada resistor pembatas-seri. Tegangan output secara ideal konstan . Arus zener minimum IZ(min) terjadi pada tegangan sumber minimum. Dengan hukum Ohm . IUURZINZ(min)min = )- = 20 - 10820 = 12,2 mA( Arus zener maksimum terjadi jika tegangan sumber maksimum : IRZ(max) = U - U = 40 - 10820 = 36,6 mA IN( max)Z CONTOH 2 Gunakan pendekatan kedua untuk menghitung tegangan output minimum dan maksimum pada Gambar 3a PENYELESAIAN Contoh 2 memberikan ZZT = 7 Ω. Walaupun hal ini hanya benar pada arus tertentu, ZZT merupakan pendekatan yang baik untuk ZZ di mana saja dalam breakdown . Kita dapatkan IZ(min) = 12,2 mA dan IZ(Mak) = 36,6 mA. Jika arus ini mengalir melalui dioda zener pada Gambar 3c, tegangan minimum dan maksimumnya adalah : UOUTMINZ ZMIN() U+ I Z= 10 + 0,0122(7) = 10,09 V()Z≅ dan UOUTZ ZZ U+ I Z= 10 + 0,0366(7) = 10,26 V()≅max Yang penting dari contoh ini adalah untuk menggambarkan regulasi tegangan (menjaga tegangan otput konstan). Di sini kita mempunyai sumber yang berubah dari 20 sampai 40 V, perubahan 100%. Tegangan output berubah dari 10,09 sampai 10,26 V, perubahan 1,7%. Dioda zener telah mengurangi perubahan input 100% menjadi perubahan output hanya 1,7%. Regulasi tegangan merupakan penggunaan utama dari dioda zener. 154 CONTOH PENERAPAN DIODA ZENER Sesuai dengan sifat-sifat yang dimiliki, dioda zener dapat digunakan sebagai penstabil ataupun pembagi tegangan . Salah satu contoh adalah ditunjukkan gambar 2.99 . Tegangandari filter+_16V l14V l12V5V l4V l3VRSIZZD10VRL10VIRL Gambar 2.99 Penstabil tegangan pada output penyearah +12V_12V10WPERLENGKAPAN MOBIL Gambar 2.100 Penstabil tegangan pada sumberdaya perlengkapan mobil Dioda Zener yang melindungi pemancar ( transceiver ) di dalam kendaraan mobil , terhadap loncatan-loncatan tegangan. Adapun cara kerja rangkaian di atas adalah sebagai berikut : 1. Bila dioda Zener yang kita pilih memiliki tegangan tembus sebesar 10 Volt , lihat gambar di atas, berarti tegangan output yang diperlukan adalah sebesar 10 V satabil . 2. RS gunanya untuk membatasi tegangan yang masuk dalam rangkaian dan RL untuk beban atau output yang kita ambil tegangannya . 3. Seandainya tegangan input ( tegangan dari filter ) itu naik , misalkan 16 Volt maka tegangan yang didrop oleh RL juga akan naik misalkan sebesar 12 Volt . Maka dioda zener akan menghantar . Arus akan 155 terbagi dua , yaitu lewat RL dan ZD . Sedangkan dioda zener mempertahankan tegangan sebesar 10 Volt dan karena dioda ini di pasang paralel dengan RL maka dengan sendirinya tegangan output akan tetap sebesar 10 Volt . 4. Selanjutnya apabila tegangan input turun maka tegangan yang di drop oleh RS akan kurang dari 4 Volt dan tegangan yang di drop oleh RL pun akan kurang dari 10 Volt . Hal ini mengakibatkan dioda zener menyumbat dan arus hanya mengalir lewat RL saja . Dengan sendirinya tegangan output akan turun ( tegangan input turun menjadi 12 Volt. 5. Kesimpulannya adalah bahwa tegangan output tidak akan melebihi dari 10 Volt tetapi dioda zener tidak menjamin tegangan tetap sebesar 10 Volt bila tegangan input dari filter itu turun . Contoh lain pemakaian dioda zener adalah seperti gambar 2.101 . Dengan cara tersebut kita akan mendapatkan beberapa macam tegangan yang diinginkan . 100VOutput daripenyearah/filter30V12V6,8V30V42V48,8V+_R Gambar 2.101 Pembagi tegangan dengan dioda zener Beberapa dioda zener dipasang berderet dan setiap dioda memiliki tegangan tersendiri ( tegangan zener ) . Dengan jalan seperti di atas maka kita akan mendapatkan tegangan-tegangan 30 V , 42 V dan 48,8 V . Rumus untuk menyelesaikan rangkaian Stabilitas tegangan dengan Dioda Zener adalah sebagai berikut : 156 +_RSIZZDRBBIBBISUZUI Gambar 2.102 Stabilitas tegangan dengan Dioda Zener • Arus pada RS : IS = U- URi ZS • IZ = IS - IBB • Tegangan-beban : URB = UZ • Arus-beban : IB = URBBZB 2.2.4. DIODA VARACTOR Dalam bagian ini kita akan menjelaskan pengaruh yang terjadi didalam dioda yang mengandung elemen kapasitansi . Nilai kapasitansi ini bergantung pada besar polaritas tegangan yang di terapkan pada dioda dan type sambungan yang dibuat selama proses produksi . Dalam praktek nilai kapasitansi tidak linier namun secara pendekatan ( untuk mempermudah pemahaman ) dapat dianggap sebagai elemen yang linier . 2.2.4.1. BIAS BALIK, KAPASITANSI PERSAMBUNGAN Tujuan Dioda PN diberi bias balik seperti di tunjukkan pada gambar 1 . Bila dioda bekerja dalam cara ini lubang-lubang didalam daerah P dan elektron-elektron dalam daerah N bergerak menjauhi persambungan . Karena itu membentuk daerah penipisan , dimana penumpukan pembawa-pembawa telah di hilangkan . Panjang efektif L dari daerah depletion ( penipisan ) menjadi lebih besar dengan bertambahnya tegangan balik UR , karena medan listrik bertambah sebanding dengan UR. Karena elektron dan lubang menjauhi sambungan , daerah penipisan yang terbentuk akan bermuatan negatif pada bahan type P sementara Next >