selasa_pagi_05_02-dioda-zener

8/17/2019 selasa_pagi_05_02-dioda-zener

1/6

LaporanPraktikum– Lab TeknikProduksi– FTMD ITB 1

MODUL 2 : DIODA ZENER

MHD ILHARIRI IRLIS (13114137) Asisten: Ainur Rohmah (13112141)Tanggal Percobaan: 7 Maret 2016MS3204-Praktikum Mekatronika I

Laboratorium Teknik Produksi–Fakultas Teknik Mesin dan Dirgantara ITB

Abstrak

Dioda zener adalah dioda yang digunakan atau difungsikan pada daerah sekitar tegangan breakdown. Daerah yangdimaksud adalah daerah longsor atau avalanche. Kondisiini memungkinkan untuk tegangan yang relatif konstandengannilai arus yang besar. Pada percobaan pengukurankarakteristik V/I, dioda dirangkai seri dengan sumbertegangan dan 4 buah resistor yang diparalel. Pada

percobaan regulator tegangan dioda zener, dioda dirangkai

seri dengan sumber tegangan dan resistor 50Ω

sertaresistor beban dirangkai secara paralel dengan dioda zeneruntuk hambatan 330Ω , 680Ω , dan dua buah 1200Ω. Padadaerah forward-biased nya, diperoleh karakteristik yangsama antara dioda biasa dengan dioda zener, tetapi untukdaerah reverse-biased, dioda zener memiliki teganganbreakdown yang relatif lebih kecil dibandingkan diodabiasa. Pada rangkaian regulator sederhana, terlihat bahwa

penambahan beban pada rangkaian, tidak mengakibatkan perubahan berarti pada nilai tegangan pada dioda zener.

Kata kunci: dioda zener, kurva karakteristik, regulator,avalanche

1. PENDAHULUAN

a.

Latar belakang

Dioda Zener adalah dioda dengankarakteristiknya yang menyalurkan aruslistrik mengalir ke arah yang berlawanankutub jika tegangan yang diberikanmelampaui batas "tegangan tembus"(breakdown voltage). Ini berlainan dari diodabiasa yang hanya menyalurkan arus listrik ke

satu arah.

Dioda zener dalam dunia elektronikadigunakan sebagai fungsi control atauregulasi tegangan. Banyak sekali peralatan-peralatan di sekitar kita yang menggunakandioda zener, seperti rangkaian pada TV,komputer dan stabilizer. Untuk itu, sebagaiseorang insan akademis, kita harusnya tahubagaimana karakteristik dari dioda zener ini.

b. Tujuan

i. Menganalisa karakteristik diodazener melalui kurva V vs I diodazener

ii.

Menentukan perubahan tegangankeluaran dioda dan arus diodaterhadap perubahan besar resistansibeban dalam rangkaian regulatorsederhana

2. S TUDI PUSTAKA

Dioda Zener adalah dioda dengankarakteristiknya yang menyalurkan aruslistrik mengalir ke arah yang berlawanankutub jika tegangan yang diberikanmelampaui batas tegangan zener (breakdownvoltage). Ini berlainan dari dioda biasa yanghanya menyalurkan arus listrik ke satu arah.

Dioda yang biasa tidak akan mengalirkanarus listrik untuk mengalir secara berlawanan jika dicatu-balik (reverse-biased) di bawahtegangan rusaknya. Jika melampaui batastegangan operasional, dioda biasa akanmenjadi rusak karena kelebihan arus listrikyang menyebabkan panas. Dalam kasuspencatuan-maju (forward-biased), dioda iniakan memberikan karakteristik yang samadengan dioda biasa.

https://id.wikipedia.org/wiki/Diodehttps://id.wikipedia.org/wiki/Diodehttps://id.wikipedia.org/wiki/Arus_listrikhttps://id.wikipedia.org/wiki/Arus_listrikhttps://id.wikipedia.org/wiki/Diodehttps://id.wikipedia.org/wiki/Diode


2/6

LaporanPraktikum– Lab TeknikProduksi – FTMD ITB 2

Bentuk dioda zener dengan dioda biasa rekatif

sama, yang membedakannya adalah padaspesifikasi dan kode namanya.

Salah satu aplikasi dioda zener yang palingumum adalah sebagai regulator atau fungsikontrol. Regulator berfungsi untuk mengaturtegangan keluaran agar relatif konstan terhadapperubahan arus.. Hal ini sesuai dengankarakteristik dioda zener pada daerah avalanche,dimana arus yang mengalir besar pada teganganyang relatif sama, yaitu diantara zener voltage dantegangan pada power rating dioda tersebut. Nilai

tegangan yang ingin dijaga berada di tengahdaerah avalanche dan nilainya tertera padaspesifikasi dioda zener yaitu regulated voltage(dioda zener 3 V, 5V, dll)

3. METODOLOGI

a. Alat dan bahan

Power supply DC

Multimeter digital

Proto-Board

1N4729 Zener dioda

Kabel untuk rangkaian

Beberapa Resistor ( 330Ω , 680Ω,1200Ω)

b.

Langkah percobaan

Percobaan 1 : mengukur nilai V/I dioda zener

Vin diatur dari 0

sampai 2 volt dengan

step size 0,2 voltuntuk forward-biased

Mengukur arus yang

melalui dioda dan

tegangan diodadengan multimeter

Vin diatur dari 0

sampai 10 volt dengan

step size 0,5 voltuntuk reverse-biased

Mengukur arus yang

melalui dioda dan

tegangan diodadengan multimeter

memplot data V vs I

dari dioda zener

Gambar 3.1


3/6


Percobaan 2

4.

H ASIL DAN A NALISIS

a. Data percobaan

Percobaan 1 : karakteristik dioda zener

Tabel Pengukuran Vin, Vd, Id, Wd

(Reverse)

Vin (V) Vd (mV) Id (mA) Wd (µW)0 0 0 0

0.5 524 0.01 5.24

1 709 1.63 1155.67

1.5 739 4.52 3340.28

2 755 7.53 5685.15

2.5 765 10.64 8139.6

3 772 12.96 10005.12

3.5 779 16.3 12697.7

4 783 19.01 14884.83

4.5 785 20.59 16163.15

5 789 24.27 19149.03

Membuat Rangkaian

seperti gambar 3.2

dengan nilai Rs = 50Ω

Dengan Vin = 6 volt, ukur

tegangan dioda dan arus

keluaran dioda

Variasikan niliai RL

dengan menambah nilai

RL dengan 4 resistor

yang ada pada

percobaan 1

Tabel Pengukuran Vin, Vd, Id, Wd

(Forward)

Vin (V) Vd (mV) Id (mA) Wd (µW)

0 0 0 0

0.2 231 0 0

0.4 425 0 0

0.6 622 0.1 62.2

0.8 675 0.6 405

1 709 1.8 1276.2

1.2 720 2.48 1785.6

1.4 735 2.9 2131.5

1.6 736 3.49 2568.64

1.8 749 6.52 4883.48

2 751 7 5257

Gambar 3.2

Gambar di atas adalah skema rangkaianuji untuk reverse-biased, untuk forward-biased, cukup membalik kutup catu daya


4/6


5.5 794 27.18 21580.92

6 796 31.03 24699.88

6.5 799 32.89 26279.11

7 801 36.32 29092.32

7.5 802 40 32080

8 805 43.7 35178.5

8.5 808 46.4 37491.29 811 49.6 40225.6

9.5 812 51.8 42061.6

10 812 55.6 45147.2

Hasil plot kedua data

Pertanyaan analisis

1.

Mengapa 4 resistor parallel digunakanuntuk membatasi arus dioda?

2.

Pada sekitar tegangan berapa dioda mulai

menghantarkan arus berapapun besarnya

(≈1mA) ketika bias maju?

3. Berapa nilai kebocoran saat bias mundur?

4.

Dari lembar spesifikasi berapa arus Dioda

Zener ini (Iz)?

5.

Dari pengukuran berapa tengangan zener?

b. Analisis

Pada dasarnya fungsi dari resistor sendiripada rangkaian ini adalah untuk menghindari

sentakan arus yang bakal menyebabkan diodamengalami kerusakan, pada kasus ini diodadirangkai 4 buah parallel adalah agar disipasipanas tidak tertumpu pada satu resistor saja. Jadi, dengan nilai resistansi yang samadengan sebuah resistor dengan nilaihambatan tertentu, 4 buah resistor ini lebihreliable.

Tercatat dari data yang diperoleh, bahwadioda mulai menghantarkan arus berarti padasaat teganganny mencapai sekitar 675mV.Kami tidak memperoleh data yang benar-benar mendekati 1 mA karena step size datayang diambil terlalu besar.

Nilai kebocoran saat bias balik adalah sekitar-709mV tegangan keluar dan 1,63mA arusdioda.

Dari lembar spesifikasi, diperoleh arus diodazener ini adalah 69mA, data arus inimerupakan arus maksimum yang bisadilewatkan dioda. Tetapi pada praktiknya,percobaan ini tidak sempat mencapai nilaiarus sebesar itu.

Dari hasil perhitungan, didapatkan tegangan

Zener sekitar -800mV, hampir sama dengan

bagian forward-biased. Kami sudah

melakukan pengecekan rangkaian berkali-

kali, dan melakukan pengukuran sampai 2kali tetapi data yang kami peroleh masih

relatif mirip seperti ketika kutupnya belum

dibalik. Dari peristiwa aneh ini, saya

awalnya berspekulasi bahwa dioda zener

yang kami pakai sudah rusak. Akan tetapi,

pada percobaan 2, tegangan zenernya dapat

mencapai tegangan spesifikasi sekitar -3

volt. Hal ini tentu ada kaitannya dengan

temperature dari dioda, karena dioda yang

panas, mengakibatkan tegangan break down

jauh turun dri yang seharusnya.

Percobaan 2 : regulator sederhana

Skema rangkaian pengujian :1.

Vin = 6 V, Rs = 50 Ω

RL = 330 Ω

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

-1000 -500 0 500 1000

kurva karakteristik dioda

zener

kurva

karakteristik

dioda zener


5/6


6/6


5. K ESIMPULAN

a. Kurva karakteristik dioda biasa dan zener relatifsama, hanya saja untuk dioda zener, teganganbatasnya lebih rendah.

b.

Penurunan tegangan keluaran dioda tidaksignifikan dibandingkan perubahan nilairesistansi bebannya., yaitu hanya sekitar 0.01V.

c. Dengan peningkatan arus yang cukup besar,tegangan keluaran dioda tidak berubahsignifikan, hal ini menunjukkan dioda zenerdapat berfungsi sebagai regulator

D AFTAR PUSTAKA

[1] Sedra, A. and Smith, K., Microelectronic Circuits 6 th ed , Oxford University Press, USA, 2010.

[2] Boylestad, Robert & Nashlesky, Louis. (1997). Eletronic Devices and Circuit Theory . New Jersey:Prentice Hall

[3] Fairychild Semiconductor. “1N4728A – 1N4758A Zener Diodas”.https://www.fairchildsemi.com/datasheets/1N/1N4729A.pdf.

[4]

Miomir, Filipovic D. 2003. Components of ElectronicDevices . MikroElectronika

[5] B Histand, Michael, introduction to mechatronics and

measurement system 2 th ed, Colorado state university, USA,2003.

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

-1000 -500 0 500 10

kurva karakteristik dioda

zener

kurva

karakteristik

dioda zener

selasa_pagi_05_02-dioda-zener

Documents