Dioda Zener adalah sebuah dioda yang dirancang untuk bekerja pada keadaan terbalik (reverse breakdown). Ketika diterapkan pada tegangan terbalik yang lebih tinggi dari tegangan breakdown atau tegangan zener (Vz), dioda Zener akan mempertahankan tegangan yang konstan melintasi terminalnya. Dengan kata lain, dioda Zener dapat digunakan sebagai regulator tegangan yang stabil.
Aplikasi umum dioda Zener adalah dalam rangkaian regulator tegangan. Ketika digunakan dalam rangkaian regulator tegangan, dioda Zener dapat mempertahankan tegangan output yang stabil dan tidak berubah bahkan jika tegangan input berubah. Selain itu, dioda Zener juga digunakan dalam rangkaian sirkuit pelindung dan rangkaian pemotong tegangan (clipper).
Gambar 2.53 Bentuk fisik dan simbol dioda zener
Contoh penggunaan dioda Zener adalah dalam rangkaian sumber daya/power supply elektronik, terutama dalam rangkaian yang membutuhkan tegangan output yang stabil. Misalnya, dioda Zener dapat digunakan dalam rangkaian regulator tegangan linear untuk mempertahankan tegangan output yang stabil pada amplifier audio atau dalam rangkaian regulator tegangan switch-mode pada perangkat elektronik yang menggunakan daya DC. Selain itu, dioda Zener juga dapat digunakan dalam rangkaian proteksi tegangan kejut pada perangkat elektronik untuk melindungi dari kerusakan akibat lonjakan tegangan yang berlebihan.
Prinsip Kerja Dioda Zener
Pada dasarnya, Dioda Zener akan menyalurkan arus listrik yang mengalir ke arah yang berlawanan jika tegangan yang diberikan melampaui batas “Breakdown Voltage” atau Tegangan Tembus Dioda Zenernya. Karakteristik ini berbeda dengan Dioda biasa yang hanya dapat menyalurkan arus listrik ke satu arah. Tegangan Tembus (Breakdown Voltage) ini disebut juga dengan Tegangan Zener. Untuk lebih jelas mengenai Dioda Zener, mari kita lihat Rangkaian dasar Dioda Zener dibawah ini :
Gambar 2.54 Pengukuran rangkaian dioda zener
Dalam Rangkaian diatas, Dioda Zener dipasang dengan prinsip Reverse Bias, Rangkaian tersebut merupakan cara umum dalam pemasangan Dioda Zener. Dalam Rangkaian tersebut, tegangan Input (masuk) yang diberikan adalah 12V tetapi Multimeter menunjukan tegangan yang melewati Dioda Zener adalah 2,8V. Ini artinya tegangan akan turun saat melewati Dioda Zener yang dipasang secara Reverse Bias Sedangkan fungsi Resistor dalam Rangkaian tersebut adalah untuk pembatas arus listrik. Untuk menghitung Arus Listrik (Ampere) tersebut, kita dapat menggunakan Hukum Ohm seperti dibawah ini :
(Vinput – Vzener) / R = I
(12 – 2,8) /470 = 19,6mA
Jika menggunakan Tegangan yang lebih tinggi, contohnya 24V. Maka arus listrik yang mengalir dalam Rangkaian tersebut akan semakin besar :
(24 – 2,8) / 470 = 45mA
Akan tetapi, tegangan yang melewati Dioda Zener akan sama yaitu 2,8V. Oleh karena itu, Dioda Zener merupakan Komponen Elektronika yang cocok untuk digunakan sebagai Voltage Regulator (Pengatur Tegangan), Dioda Zener akan memberikan tegangan tetap dan sesuai dengan Tegangan Zenernya terhadap Tegangan Input yang diberikan.
Pada umumnya Tegangan Dioda Zener yang tersedia di pasaran berkisar di antara 2V sampai 70V dengan daya (power) dari 500mW sampai dengan 5W. Untuk menghitung disipasi daya Dioda Zener, kita dapat menggunakan rumus :
P = Vz . I
Contoh :
P = 2,8 x 19,6
P = 54,9mW
Dioda Zener biasanya diaplikasikan pada Voltage Regulator (Pengatur Tegangan) dan Over Voltage Protection (Perlindungan terhadap kelebihan Tegangan). Fungsi Dioda Zener dalam rangkaian-rangkaian tersebut adalah untuk menstabilkan arus dan tegangan.
Contoh:
.
Video Tutorial:
.
.
.
Percobaan Dioda Zener
Gambar 2.55 Rangkaian Percobaan Dioda Zener
Video: