Dioda adalah komponen aktif yang banyak ditemukan di berbagai perangkat elektronik. Tak hanya satu, jenis dioda ini beragam termasuk salah satunya adalah dioda zener. Nah pada tulisan kali ini kami akan menjelaskan secara rinci spesifik tentang jenis dioda zener, jika kamu tertarik silakan disimak penjelasannya berikut ini.
Apa Itu Dioda Zener?
Dioda Zener adalah jenis dioda yang secara khusus dirancang untuk beroperasi pada rangkaian reverse bias. Komponen semikonduktor satu ini merupakan salah satu komponen yang cukup sering digunakan karena mudah dan sederhana pengaplikasiannya dibandingkan dengan yang lain. Oleh karena itu, dioda zener banyak ditemukan pada berbagai peralatan elektronika sehari-hari.
Karakteristik dioda zener ini cukup unik, komponen ini akan berfungsi layaknya dioda biasa ketika dipasangkan pada rangkaian forward bias (bias maju), yaitu sebagai penyearah arus. Namun apabila dipasangkan pada rangkaian reverse bias (bias mundur/balik), dioda zener akan menyentuh batas “breakdown voltage” di mana tegangan ini kemudian menjadi tegangan referensi.
Dioda zener dapat bertahan dari kerusakan walaupun beroperasi di daerah breakdown, dengan catatan input yang masuk tidak melebihi beban watt yang telah ditentukan. Nama Zener sendiri diambil dari nama fisikawan asal Amerika, Clarence Melvin Zener yang menemukan Efek dioda jenis ini pada tahun 1934.
Dioda Zener sendiri umum digunakan sebagai pembatas dan untuk menjaga kestabilan arus listrik. Namun selain itu, masih banyak lagi fungsi dari dioda zener seperti yang akan kami bahas di sub bab selanjutnya.
Baca juga: 12 Jenis Jenis Dioda (Diode); Lambang, Fungsi Serta Penjelasannya
Fungsi Dioda Zener
Jika dirangkum, setidaknya ada beberapa fungsi dioda zener yang biasa ditemukan di berbagai aplikasi rangkaian elektronika, yaitu:
- Pada rangkaian regulator dioda zener bisa digunakan sebagai penstabil tegangan,
- Ketika dirangkai untuk melakukan arus balik (reverse bias) sehingga akan bekerja membatasi tegangan
- Jika dirangkai maju (forward bias) dioda ini akan bekerja seperti dioda pada umumnya.
- Fungsi dioda zener lainnya adalah untuk menyaring tegangan sehingga bisa menghasilkan tegangan DC yang lebih murni.
- Memanipulasi sinyal AC agar dapat mendekati hasil tegangan DC baterai.
- Seperti dioda lain, dioda zener juga berfungsi sebagai penyearah arus.
- Sebagai pendeteksi tegangan tertentu.
- Sebagai pembatas sinyal input.
- Sebagai pengaman ESD (Electro Static Discharge)
Cara Kerja Dioda Zener
Berhubung dioda zener ini memiliki karakteristik yang cukup berbeda dengan dioda biasa, maka secara cara kerja komponen satu ini juga memiliki perbedaan, berikut penjelasannya:
Cara Kerja Dioda Zaner Secara Umum
Pada dasarnya, ketika tegangan yang diberikan ke arah yang berlawanan (reverse bias) melampaui batas “Breakdown Voltage” maka dioda zener akan menyalurkan arus listrik alias Tegangan akan Tembus ke rangkaian selanjutnya. Karakteristik ini menjadi pembeda dari dioda biasa yang hanya dapat menyalurkan arus listrik ke satu arah.
Breakdown Voltage di mana dioda zener bisa meneruskan arus saat reverse bias ini disebut dengan Tegangan Zener. Jika cara pasang dioda zener dilakukan dengan rangkaian reverse bias, maka komponen semikonduktor satu ini akan meneruskan tegangan dengan nilai yang stabil yang mengacu pada nilai tegangan zenernya.
Cara Kerja Dioda Zener Berdasarkan Cara Pasangnya
Agar bisa memahami bagaimana cara kerja dari dioda zener, kita akan melihatnya dari dua kondisi rangkaian yaitu saat dipasang paralel dan ser dengan tegangan inputnya. Silakan berikut penjelesannya:
1. Cara kerja Dioda Zener Dalam Rangkaian Paralel
Pada skema di atas, dioda zener dirangkai secara paralel dengan input berupa tegangan DC (satu arah). Umumnya, tegangan output (Vout) akan sebesar tegangan dioda zener, misalnya kamu menggunakan dioda zener seri 5V6, maka tegangan yang akan terukur di output akan sama sebesar yaitu 5,6V.
Prinsip kerja dioda zener pada rangkaian paralel adalah tegangan keluar selalu sama dengan tegangan zener (Vout=Vzener). Untuk melihat apakah prinsip ini berlaku atau tidak, bisa mencoba untuk mengubah-ubah nilai tegangan input dari skema di atas, misalnya dinaikkan menjadi 12V kemudian coba lagi diturunkan menjadi 8V. Jika tegangan keluarnya (output) tetap stabil di 5,6V walaupun tegangan inputnya berubah-ubah, maka dioda tersebut bekerja dengan baik.
Mengacu pada prinsip kerja ini, maka diketahui bahwa kita bisa menggunakan dioda zener sebagai penstabil tegangan dan pembatas level tegangan dalam suatu rangkaian elektronik. Prinsip ini juga membuatnya bisa berfungsi menjadi pengaman port mikrokontroler dari lonjakan tegangan secara tiba-tiba yang masuk ke arah port tersebut yang berpotensi merusak IC.
2. Cara kerja Dioda Zener Dalam Rangkaian Seri
Pada skema rangkaian di atas dioda zener dirangkai secara seri terhadap jalur tegangan input. Berbeda dengan dipasang paralel, pada rangkaian seri nilai tegangan keluaran (Vout) adalah tegangan input dikurangi tegangan zener.
Misalnya, kamu menggunakan dioda zener seri 5v6 dan tegangan inputnya 10V, maka tegangan keluar (output) adalah
Tegangan input (Vin) – Tegangan Zener (Vzener) = Tegangan Output (Vout)
10V-5,6V= 4.4V
Untuk mengamati carai kerja dioda zener pada rangkaian seri ini dengan lebih lanjut, silakan coba ubah-ubah nilai tegangan masuk (input), misalnya dinaikan ke 12V dan diturunkan lagi menjadi 8V. Jika dioda zener dalam keadaan baik, maka besarnya tegangan keluar (Vout) akan ikut berubah-ubah, naik turun sesuai dengan tegangan masuk (Vin).
Hal ini terjadi karena dioda zener selalu berusaha mempertahankan besar tegangannya untuk selalu sama atau tetap. Jadi, besar tegangan keluar (output) akan selalu sama dengan tegangan input yang dikurangi dengan tegangan dioda zener.
Dengan mengacu pada prinsip kerjanya ini, maka kamu bisa memanfaatkan dioda zener untuk mendeteksi level tegangan dalam suatu titik pada suatu rangkaian elektronika. Caranya adalah dengan melihat pada nilai selisih tegangan untuk membuat rangkaian pembanding tegangan.
Cara Membaca Kode Dioda Zener
Seperti halnya komponen lain, nilai dari suatu Dioda zener juga bisa dibaca dengan melihat label kode yang disematkan dalam fisik komponen. Cara membaca kode ini cukup beragam dan tidak ada standar baku karena setiap produsen memiliki cara penulisannya sendiri.
Namun ada beberapa format penulisan yang paling umum. Seperti tulisan tegangan kerja dengan format angka 5V6 yang menunjukkan bahwa dioda zener tersebut menstabilkan tegangan keluar (output) di nilai 5.6 VDC.
Namun ada juga produsen yang menuliskan kode tersendiri, contohnya adalah kode dioda zener 1NXXXXX, untuk kode ini kamu membutuhkan pengetahuan mengenai tegangan zener dari tiap kodenya, berikut daftarnya:
| Kode | Vzener |
| 1N4728A | 3.3 Volt |
| 1N4729A | 3.6 Volt |
| 1N4730A | 3.9 Volt |
| 1N4731A | 4.3 Volt |
| 1N4732A | 4.7 Volt |
| 1N4733A | 5.1 Volt |
| 1N4734A | 5.6 Volt |
| 1N4735A | 6.2 Volt |
| 1N4736A | 6.8 Volt |
| 1N4737A | 7.5 Volt |
| 1N4738A | 8.2 Volt |
| 1N4739A | 9.1 Volt |
| 1N4740A | 10 Volt |
| 1N4741A | 11 Volt |
| 1N4742A | 12 Volt |
| 1N4743A | 13 Volt |
| 1N4744A | 15 Volt |
| 1N4745A | 16 Volt |
| 1N4746A | 18 Volt |
| 1N4747A | 20 Volt |
| 1N4748A | 22 Volt |
| 1N4749A | 24 Volt |
| 1N4750A | 27 Volt |
| 1N4751A | 30 Volt |
| 1N4752A | 33 Volt |
| 1N4753A | 36 Volt |
| 1N4754A | 39 Volt |
| N4755A | 43 Volt |
| 1N4756A | 47 Volt |
| 1N4757A | 51 Volt |
| 1N4758A | 56 Volt |
| 1N4759A | 62 Volt |
| 1N4760A | 68 Volt |
| 1N4761A | 75 Volt |
| 1N4762A | 82 Volt |
| 1N4763A | 91 Volt |
| 1N4764A | 100 Volt |
Selain kode kode 1NXXXXX di atas, ada juga kode lain dari produsen dioda zener, yaitu kode yang disematkan pada jenis dioda zener MA. Angka pertama pada kode ini merepresentasikan kapasitas komponen dioda, misalnya MA1xxx = 1 Watt, MA2xxx = 0.5 Watt, MA3xxx = 0.3 Watt, MA4xxx = 1/4 Watt dan MA5xxx = 1/8 Watt.
Kemudian 3 angka terakhir merupakan keterangan terkait tegangan kerja dioida tersebut, contohnya MA 3100 yang berarti tegangan zenernya adalah 10.0v, MA 2180 tegangan kerjanya 18.0v, MA 3056 tegangan zenernya 5.6v, MA 3091 tegangan 9.1v dan seterusnya.
Nah setelah mengetahui cara membaca dioda zener ini, jika tertulis pada dioda zener 4148 berapa volt tegangan kerjanya? Ya, 14.8 volt dengan kapasitas ¼ Watt. Mudah kan?
Cara Mengukur Dioda Zener
Sebenarnya, cara mengukur dioda zener sama saja dengan cara mengukur penyearah lain yang biasa digunakan pada rangkaian power supply. Namun pengukuran pada komponen ini akan lebih mudah jika dilakukan menggunakan avometer atau multimeter.
Pengukuran bisa dilakukan dengan menggunakan Ohmmeter atau Voltmeter pada multimeter. Namun ada yang perlu diingat, jika saat dilakukan pengukuran memakai avometer atau multimeter, jarum tetap menunjukkan menunjukan adanya tegangan walaupun terminal sudah dibolak-balik polaritasnya, maka dapat dipastikan bahwa dioda yang kamu ukur sudah aus atau bocor.
Nah untuk cara mengukurnya sendiri kamu bisa mengikuti langkah-langkah sebagai berikut ini:
Cara Mengukur Dioda Zener Menggunakan Ohmmeter
Salah satu cara paling sederhana untuk mengukur dioda zener adalah dengan menggunakan fitur Ohmmeter yang ada pada Multimeter. Cara pengukuran ini juga dapat memberitahumu apakah Dioda Zener masih dalam kondisi baik atau mengalami masalah short atau open.
Berikut langkah-langkah yang perlu dilakukan untuk mengukur atau menguji Dioda Zener menggunakan fungsi ohmmeter pada multimeter:
- Atur Posisi Saklar multimeter pada Posisi OHM (Ω)
- Tempelkan Probe Hitam pada kaki Katoda (biasanya ditandai dengan gelang)
- Tempelkan Probe Merah pada kaki Anoda.
- Display akan menampilkan hasil pengukuran, seharusnya displau menunjukkan suatu nilai hambatan yang menandakan dioda zener yang diukur masih dalam kondisi baik.
- Kemudian balikan letak Probe Hitam dan probe merah dan baca hasil pengukurannya
- Jika nilai Resistansinya tak terhingga (infinity) artinya dioda zener yang kamu ukur dalam kondisi baik. Namun jika display masih menunjukkan nilai resistansi tertentu, maka kemungkinan besar dioda tersebut sudah Rusak.
Cara Mengukur Dioda Zener Menggunakan Voltmeter
Selain menggunakan Ohmmeter, cara lainnya adalah menggunakan fungsi Voltmeter pada Multimeter. Untuk melakukan pengujian dengan cara ini, kamu perlu membuat rangkaian sederhana dulu dengan memasang sebuah resistor secara seri dengan Dioda Zener yang akan diukur.
Setelah itu, berikan tegangan bias terbalik (reverse bias) pada Dioda Zener dengan nilai tegangan harus lebih besar dari tegangan zener-nya (breakdown voltage). Kemudian mulailah melakukan pengujian dengan cara sebagai berikut:
- Atur Posisi Saklar pada multimeter di Posisi VOLT (V)
- Tempelkan Probe Merah ke kaki Katoda (tanda gelang)
- Tempelkan Probe Hitam ke kaki Anoda.
- Display akan menampilkan hasil pengukuran, jika nilai tegangan yang ditampilkan mendekati Tegangan Zener, maka Dioda Zener yang kamu ukur masih dalam kondisi baik. Namun jika nilai tegangannya jauh lebih tinggi atau lebih rendah dari nilai Tegangan Zenernya maka Dioda tersebut kemungkinan besar telah rusak.
Demikianlah penjelasan kami tentang apa itu Dioda zener. Jenis dioda ini merupakan jenis yang dirancang untuk dapat bekerja pada tegangan bias terbalik dan mempunyai banyak fungsi. Semoga membantu!
