Dioda Zener: Pengertian, Fungsi, Simbol, Kode, Rumus dan Cara Kerja

Dioda Zener

Dioda zener merupakan salah satu komponen yang sering digunakan pada sebagian besar perangkat elektronik modern. Fungsinya yang sangat penting terletak pada kemampuannya dalam menstabilkan arus listrik dan mengatur tegangan, sehingga memungkinkan perangkat elektronik beroperasi secara efektif.

Tak hanya itu, penggunaan dioda zener juga sangat umum dalam berbagai peralatan listrik yang kita gunakan dalam kehidupan sehari-hari. Mulai dari perangkat elektronik rumah tangga hingga peralatan kantor, dioda zener memegang peran penting dalam menjaga stabilitas listrik yang dibutuhkan oleh perangkat tersebut.

Oleh karena itu, penting bagi kita untuk memahami betul apa itu dioda zener dan bagaimana fungsinya dalam perangkat elektronik. Dengan pemahaman yang baik, kita dapat memaksimalkan penggunaan dioda zener dalam merawat dan memperbaiki perangkat elektronik yang kita miliki.

Bagaimana, tertarik dengan pembahasan mengenai apa itu dioda zener dan fungsinya? Mari simak pembahasan selengkapnya di bawah ini.

Pengertian Dioda Zener

Dioda zener merupakan sebuah komponen elektronika yang terbuat dari bahan semikonduktor, namun memiliki desain khusus agar dapat bekerja dalam sistem bias balik (reverse bias).

Walaupun karakteristik dan prinsip kerja dioda zener tidak berbeda jauh dengan dioda biasa, namun kelebihannya terletak pada desain khususnya. Dalam dioda zener, arus listrik dapat mengalir ke arah yang berlawanan dengan mudah, yang disebut sebagai proses tegangan tembus (breakdown voltage).

Kemampuan dioda zener untuk menyalurkan arus listrik dalam sistem bias balik membuatnya sangat berguna sebagai pengatur tegangan dan stabilisator arus listrik. Tidak mengherankan jika komponen ini sering digunakan dalam berbagai perangkat elektronik modern.

Dengan adanya dioda zener, perangkat elektronik dapat beroperasi dengan lebih stabil dan terlindungi dari fluktuasi tegangan yang dapat merusak komponen dalam perangkat tersebut. Oleh karena itu, penting untuk memahami fungsi dan karakteristik dioda zener agar dapat memaksimalkan penggunaannya dalam berbagai aplikasi elektronik.

Fungsi Dioda Zener

Penggunaan dioda zener dalam komponen elektronika memang sangat umum, terutama dalam peralatan listrik yang sering digunakan di rumah tangga. Namun, apakah Anda tahu apa saja fungsi dari dioda zener tersebut?

Berikut beberapa fungsi dari dioda zener:

  1. Membantu menjaga tegangan listrik tetap stabil.
  2. Menyalurkan arus listrik dengan arah yang berlawanan.
  3. Membangkitkan tegangan referensi pada sirkuit elektronik.
  4. Menjaga tegangan tetap pada level tertentu.
  5. Melindungi sirkuit elektronik dari kerusakan akibat elektrostatik.
  6. Menghasilkan tegangan DC yang stabil dan bersih.

Berikut penjabaran dari setiap fungsi dioda zener dalam rangkaian elektronika.

1. Membantu Menstabilkan Tegangan

Dioda zener berperan sebagai pengatur tegangan pada arus listrik. Hal ini terjadi karena zener mampu membatasi jumlah arus dan tegangan yang masuk sehingga kapasitasnya dapat disesuaikan dengan voltase pada dioda tersebut.

Fungsinya sebagai pengatur tegangan membuat dioda zener menjadi komponen penting dalam rangkaian elektronik, terutama pada perangkat yang membutuhkan tegangan yang stabil dan tidak berubah-ubah. Dengan kemampuan ini, dioda zener dapat membantu mencegah kerusakan pada komponen elektronik yang lebih sensitif terhadap perubahan tegangan.

2. Menyalurkan Arus Listrik

Dalam sebuah rangkaian elektronik, ketika terjadi overvoltage, dioda zener akan berfungsi untuk menyalurkan arus ke arah berlawanan (reverse bias). Sedangkan pada dioda biasa, jika arus listrik melebihi batas kemampuannya, maka dapat menyebabkan kerusakan pada komponen. 

Berbeda halnya dengan dioda zener yang memiliki kemampuan untuk membalikkan aliran arus yang berlebih, sehingga komponen yang terhubung pada rangkaian elektronik dapat terlindungi dari kerusakan.

3. Membangkitkan Tegangan Referensi

Dioda zener juga memiliki kemampuan untuk membangkitkan tegangan referensi. Ini terjadi karena dioda zener memiliki batas toleransi atau batas minimum tegangan tembus yang terukur. Ketika tegangan tembus turun dan tegangan masuk stabil, maka kondisi ini akan memicu pembangkitan tegangan referensi oleh dioda zener. Hal ini berguna untuk menghasilkan tegangan referensi yang stabil pada beberapa aplikasi elektronik.

4. Menjaga Tegangan Tetap

Ketika dua dioda zener dipasang secara paralel, maka keduanya akan bekerja sebagai regulator shunt yang dapat membatasi tegangan pada batas yang sama. Penggunaan dua dioda zener ini akan membantu menjaga agar tegangan tidak terlalu rendah maupun terlalu tinggi, sehingga tegangan yang dihasilkan lebih stabil dan terkontrol dengan baik. Dalam hal ini, dioda zener juga berperan sebagai penjaga agar tegangan tetap konstan.

5. Pengaman Electro Static Discharge (ESD)

Dioda zener dapat difungsikan sebagai pengamanan ESD (Electro Static Discharge) karena memiliki kemampuan bekerja dengan sistem forward bias. Hal ini berarti bahwa dioda zener dapat mengalirkan arus listrik pada suatu rangkaian dalam arah yang diinginkan, sehingga mampu melindungi rangkaian dari kerusakan akibat gangguan ESD yang berpotensi terjadi. Dengan begitu, penggunaan dioda zener dapat membantu menjaga keamanan perangkat elektronik dari kerusakan yang disebabkan oleh gangguan listrik.

6. Menghasilkan Tegangan DC yang Murni

Dalam penggunaannya, dioda zener dapat memanipulasi arus AC sehingga menghasilkan arus DC. Dengan adanya dioda zener pada rangkaian, sinyal input yang masuk dapat terbatasi dan tegangan DC yang dihasilkan menjadi lebih stabil dan terjaga. Dalam proses tersebut, dioda zener juga berfungsi sebagai filter untuk membersihkan sinyal AC yang tidak diinginkan, sehingga arus DC yang dihasilkan menjadi lebih murni dan tidak berosilasi.

Simbol Dioda Zener

Dalam rangkaian elektronika, simbol untuk dioda zener biasanya terdiri dari sebuah kotak segi empat dengan sebuah garis horizontal pada bagian atasnya dan sebuah garis diagonal yang keluar dari kotak tersebut. Lebih jelasnya, silahkan lihat gambar simbol dioda zener di bawah ini.

Bentuk dan Simbol Dioda Zener

Cara Kerja Dioda Zener

Prinsip kerja dioda zener ternyata berbeda dengan dioda pada umumnya yang hanya dapat menstabilkan arus searah. Dalam hal ini, dioda zener dapat menyalurkan arus listrik pada arah yang berlawanan. Gambaran prinsip kerja dioda zener dapat dilihat melalui ilustrasi di bawah ini.

Prinsip Kerja Dioda Zener

Dalam cara kerjanya, dioda zener memiliki perbedaan signifikan dengan dioda biasa. Pada kondisi normal atau dipasang pada rangkaian bias maju, dioda zener akan berfungsi sebagai dioda pada umumnya.

Namun ketika dipasang pada rangkaian bias balik, dioda zener akan bekerja secara berbeda dengan membalikkan tegangan (tegangan breakdown). Kemudian, ketika mencapai batas tegangan breakdown-nya, dioda zener akan mengubahnya menjadi tegangan referensi yang stabil dan dapat dipakai sebagai referensi dalam rangkaian elektronik.

Jenis Rangkaian Dioda zener dan Cara Kerjanya

Rangkaian Dioda Zener

Terdapat dua jenis rangkaian dioda zener berdasarkan cara pemasangannya, yaitu tipe seri dan tipe paralel. Namun, apa sebenarnya perbedaan antara keduanya? Yuk, simak penjelasan selengkapnya di bawah ini!

1. Rangkaian Seri

Rangkaian Seri Dioda Zener

Pada tipe rangkaian seri, dioda zener akan disusun secara berurutan sepanjang jalur input dari tegangan DC. Dalam rangkaian seri, nilai tegangan input sama dengan jumlah tegangan output yang dihasilkan. Sementara itu, jumlah arus yang melewati dioda zener memiliki nilai yang sama.

Untuk menentukan besar arus yang mengalir pada rangkaian seri, caranya adalah dengan mengurangi nilai tegangan input dengan tegangan dioda zener. Hal ini karena tegangan yang berlebih akan disalurkan melalui dioda zener, sehingga hanya tegangan yang diinginkan yang akan diteruskan ke bagian selanjutnya dari rangkaian.

2. Rangkaian Paralel

Rangkaian Paralel Dioda Zener

Gambar di atas menunjukkan contoh susunan dioda dalam rangkaian paralel. Pada tipe rangkaian ini, dioda akan disusun secara paralel pada jalur input arus DC.

Berbeda dengan rangkaian seri, pada rangkaian paralel, besarnya tegangan yang keluar dari rangkaian memiliki nilai yang sama dengan tegangan yang dimiliki oleh dioda zener. Oleh karena itu, meskipun terjadi perubahan pada tegangan input yang masuk ke dalam rangkaian, besar tegangan outputnya akan tetap sama dengan nilai yang dimiliki oleh dioda zener.

Rumus Dioda Zener

Rumus dioda zener adalah sebagai berikut:

Rumus Dioda Zener

Dimana:

Vs = Sumber tegangan

Vz = Tegangan dari dioda zener

Is = Jumlah arus yang mengalir

Rs = Tegangan resistor

Cara Membaca Dioda Zener

Dioda zener memiliki beragam tipe dan ukuran yang disesuaikan dengan kebutuhan pengguna. Rentang tegangan yang dimiliki dioda zener mulai dari 2.4 volt hingga 200 volt dengan daya maksimal 5 watt. Untuk memahami lebih dalam mengenai nilai dan ukuran dioda zener, penting juga untuk mengetahui cara membaca kode yang tertera pada komponennya.

Kode pada dioda zener bervariasi tergantung pada manufaktur pembuatannya. Namun, jika Anda memperhatikan dengan seksama, biasanya terdapat kode pada komponen dioda zener yang menunjukkan nilai tegangan kerjanya. Sebagai contoh, jika Anda menemukan dioda zener dengan kode 5V6, maka dapat dipahami bahwa tegangan output dari dioda tersebut adalah 5.6 VDC.

Namun, selain kode standar tersebut, terdapat pula manufaktur yang menggunakan kode tertentu untuk dioda zener mereka. Oleh karena itu, penting untuk memperhatikan kode dan spesifikasi pada dioda zener agar dapat digunakan sesuai dengan kebutuhan. Aturan pembacaan kodenya adalah sebagai berikut:

1. Contoh Cara Membaca Dioda Zener dengan Kode 1N

Kode 1N adalah salah satu kode umum yang digunakan pada dioda zener. Berikut adalah daftar nilai-nilai dioda zener dengan kode 1N beserta nilainya:

  • 1N4728A memiliki nilai tegangan kerja 3.3 volt
  • 1N4729A memiliki nilai tegangan kerja 3.6 volt
  • 1N4730A memiliki nilai tegangan kerja 3.9 volt
  • 1N4731A memiliki nilai tegangan kerja 4.3 volt
  • 1N4732A memiliki nilai tegangan kerja 4.7 volt
  • 1N4733A memiliki nilai tegangan kerja 5.1 volt
  • 1N4734A memiliki nilai tegangan kerja 5.6 volt
  • 1N4735A memiliki nilai tegangan kerja 6.2 volt, dan seterusnya.

Adapun kode dioda zener dapat bervariasi tergantung pada manufaktur yang membuatnya. Namun, biasanya nilai tegangan kerja dari dioda zener selalu dicantumkan pada bagian terluar komponen untuk memudahkan dalam membaca nilai tersebut.

2. Contoh Cara Membaca Dioda Zener dengan Kode MA

Selain kode 1N, dioda zener juga memiliki kode lain yang umum digunakan, yaitu kode MA. Cara membaca nilai dioda zener dengan kode MA adalah sebagai berikut:

  • MA1XXX, dengan XXX merupakan tiga angka yang menunjukkan nilai tegangan kerja, memiliki daya maksimal 1 watt.
  • MA2XXX, dengan XXX merupakan tiga angka yang menunjukkan nilai tegangan kerja, memiliki daya maksimal 0,5 watt.
  • MA3XXX, dengan XXX merupakan tiga angka yang menunjukkan nilai tegangan kerja, memiliki daya maksimal 0,3 watt.
  • MA4XXX, dengan XXX merupakan tiga angka yang menunjukkan nilai tegangan kerja, memiliki daya maksimal 0,25 watt.
  • MA5XXX, dengan XXX merupakan tiga angka yang menunjukkan nilai tegangan kerja, memiliki daya maksimal 1/8 watt.

Pada dioda zener dengan kode MA, tiga angka yang terdapat di dalamnya juga menunjukkan nilai tegangan kerja yang dimilikinya. Sebagai contoh:

  • MA3091, artinya dioda ini memiliki tegangan kerja sebesar 9.1 volt.
  • MA2180, artinya dioda ini memiliki tegangan kerja sebesar 18.0 volt.
  • MA3100, artinya dioda ini memiliki tegangan kerja sebesar 10.0 volt.

Daftar Kode Dioda Zener Lengkap

Daftar Kode Dioda Zener

Cara Mengukur Dioda Zener

Dioda zener sering digunakan dalam rangkaian elektronik sehari-hari, sehingga memudahkan kita untuk menemukannya. Namun, untuk memastikan apakah dioda zener masih berfungsi dengan baik atau tidak, kita dapat menggunakan alat pengukur yang dikenal dengan multimeter. Alat ini sangat berguna dalam mengukur nilai tegangan pada dioda zener, sehingga dapat mengetahui apakah dioda zener bekerja dengan baik atau tidak.

Dengan menggunakan multimeter, kita dapat memeriksa apakah dioda zener telah rusak atau melebihi batas toleransi tegangan yang ditetapkan. Hal ini dapat membantu kita untuk mengidentifikasi masalah pada rangkaian elektronik yang menggunakan dioda zener sebagai komponen pentingnya.

Cara Mengukur Dioda Zener

Bagaimana cara mengukur dioda zener akan kita ulas dalam tutorial di bawah ini. Simak langkah-langkahnya secara teliti, ya!

Berikut ini adalah langkah-langkah yang dapat diikuti dalam melakukan pengukuran dioda zener:

  • Pastikan multimeter yang digunakan sudah dalam keadaan baik dan sudah dikalibrasi dengan benar.
  • Pindahkan saklar pada posisi Ω (Ohm).
  • Pasang kabel merah pada terminal anoda dioda zener.
  • Kemudian, pada layar multimeter akan muncul angka-angka dengan nilai tertentu yang menunjukkan nilai resistansi dari dioda tersebut.
  • Selanjutnya, balik dan pasang kabel hitam pada anoda dan kabel merah pada katoda dioda zener.
  • Jika dioda masih berfungsi dengan baik, maka layar multimeter akan menunjukkan nilai resistansi tertentu.
  • Namun, jika pada layar multimeter tidak ada perubahan angka yang muncul, dapat dipastikan bahwa dioda zener tersebut sudah tidak berfungsi lagi dan perlu diganti dengan yang baru.

Kesimpulan

Dioda zener adalah jenis dioda yang dirancang agar dapat beroperasi pada tegangan bias balik (reverse bias). Dalam kondisi normal, dioda zener berfungsi seperti dioda biasa saat ditempatkan pada tegangan bias maju.

Namun, jika diberikan tegangan dengan kelebihan kapasitas, dioda zener akan mengalami breakdown dan memungkinkan arus mengalir dalam arah berlawanan, sehingga menghasilkan tegangan breakdown yang konstan. Ini membuat dioda zener berguna dalam aplikasi yang membutuhkan tegangan yang stabil dan terkendali, seperti regulator tegangan dan pengaman tegangan.