DIODA ZENER
Dioda Zener adalah diode yang memiliki karakteristik
menyalurkan arus listrik mengalir ke arah yang berlawanan jika tegangan
yang diberikan melampaui batas "tegangan tembus" (breakdown voltage)
atau "tegangan Zener". Ini berlainan dari diode biasa yang hanya menyalurkan arus listrik ke satu arah.
Dioda yang biasa tidak akan mengalirkan arus listrik
untuk mengalir secara berlawanan jika dicatu-balik (reverse-biased) di
bawah tegangan rusaknya. Jika melampaui batas tegangan operasional,
diode biasa akan menjadi rusak karena kelebihan arus listrik yang
menyebabkan panas. Namun proses ini adalah reversibel jika dilakukan
dalam batas kemampuan. Dalam kasus pencatuan-maju (sesuai dengan arah
gambar panah), diode ini akan memberikan tegangan jatuh (drop voltage)
sekitar 0.6 Volt yang biasa untuk diode silikon. Tegangan jatuh ini tergantung dari jenis diode yang dipakai.
Sebuah diode Zener memiliki sifat yang hampir sama dengan
diode biasa, kecuali bahwa alat ini sengaja dibuat dengan tegangan
tembus yang jauh dikurangi, disebut tegangan Zener. Sebuah diode Zener
memiliki p-n junction yang memiliki doping berat, yang memungkinkan elektron
untuk tembus (tunnel) dari pita valensi material tipe-p ke dalam pita
konduksi material tipe-n. Sebuah diode Zener yang dicatu-balik akan
menunjukan perilaku tegangan tembus yang terkontrol dan akan melewatkan
arus listrik untuk menjaga tegangan jatuh supaya tetap pada tegangan
Zener. Sebagai contoh, sebuah diode Zener 3.2 Volt akan menunjukan
tegangan jatuh pada 3.2 Volt jika diberi catu-balik. Namun, karena
arusnya terbatasi, sehingga diode Zener biasanya digunakan untuk
membangkitkan tegangan referensi, untuk menstabilisasi tegangan
aplikasi-aplikasi arus kecil, untuk melewatkan arus besar diperlukan
rangkaian pendukung IC atau beberapa transistor sebagai output.
Tegangan tembusnya dapat dikontrol secara tepat dalam proses doping.
Toleransi dalam 0.05% bisa dicapai walaupun toleransi yang paling biasa
adalah 5% dan 10%.
Efek ini ditemukan oleh seorang fisikawan Amerika, Clarence Melvin Zener.
Mekanisme lainnya yang menghasilkan efek yang sama adalah efek avalanche, seperti di dalam diode avalanche.
Kedua tipe diode ini sebenarnya dibentuk melalui proses yang sama dan
kedua efek sebenarnya terjadi di kedua tipe diode ini. Dalam diode
silikon, sampai dengan 5.6 Volt, efek Zener adalah efek utama dan efek ini menunjukan koefisiensi temperatur yang negatif. Di atas 5.6 Volt, efek avalanche menjadi efek utama dan juga menunjukan sifat koefisien temperatur positif.
Dalam diode Zener 5.6 Volt, kedua efek tersebut muncul bersamaan dan
kedua koefisien temperatur membatalkan satu sama lainnya. Sehingga,
diode 5.6 Volt menjadi pilihan utama di aplikasi temperatur yang
sensitif.
Teknik-teknik manufaktur yang modern telah memungkinkan untuk membuat
diode-diode yang memiliki tegangan jauh lebih rendah dari 5.6 Volt
dengan koefisien temperatur yang sangat kecil. Namun dengan munculnya
pemakai tegangan tinggi, koefisien temperatur muncul dengan singkat
pula. Sebuah diode untuk 75 Volt memiliki koefisien panas yang 10 kali
lipatnya koefisien sebuah diode 12 Volt.
Semua diode di pasaran dijual dengan tanda tulisan atau kode voltase
operasinya ditulis dipermukaan kristal diode , biasanya dijual dinamakan
diode Zener.
Pemakaian
Dioda Zener digunakan secara luas dalam sirkuit elektronik. Fungsi
utamanya adalah untuk menstabilkan tegangan. Pada saat disambungkan
secara parallel dengan sebuah sumber tegangan yang berubah-ubah yang
dipasang sehingga mencatu-balik, sebuah diode Zener akan bertingkah
seperti sebuah kortsleting
(hubungan singkat) saat tegangan mencapai tegangan tembus diode
tersebut. Hasilnya, tegangan akan dibatasi sampai ke sebuah angka yang
telah ditetapkan sebelumnya.
Sebuah diode Zener juga digunakan seperti ini sebagai regulator tegangan shunt (shunt berarti sambungan parallel, dan regulator tegangan sebagai sebuah kelas sirkuit yang memberikan sumber tegangan tetap.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar