LAPORAN PRAKTIKUM ELKA ANALOG

NOMOR PERCOBAAN : 7

JUDUL PERCOBAAN : DIODA ZENER SEBAGAI PENSTABIL

TEGANGAN (REGULATOR)

KELAS / GROUP : TT-3C / 8

NAMA PRAKTIKAN : 1. NINDYA ISDIARTI

2. PRIZENDA AFIF RUKMANA

PROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKASI

POLITEKNIK NEGERI JAKARTA

DEPOK

2014

PERCOBAAN 7

DIODA ZENER SEBAGAI PENSTABIL TEGANGAN (REGULATOR)

1. TUJUAN

Menyelediki penggunaan dan batas operasi diode zener sebagai penstabil tegangan

2. DASAR TEORI

Dioda zener adalah komponen elektronika pasif yang masih merupakan keluarga dioda

biasa. Jika pada dioda biasa arus listrik dapat mengalir secara forward dengan drop

tegangan 0.2 – 0.7 (tergantung jenis bahan pembuatnya), dioda zener bekerja sebaliknya,

yakni dipasang secara reverse (jika digunakan sebagai penstabil tegangan DC). Besarnya

drop tegangan pada dioda biasa yang dipasang forward akan tetap meskipun sumber

tegangan diubah-ubah. Itu sebabnya dioda biasa sering digunakan sebagai komponen

untuk menurunkan tegangan DC tanpa mengurangi kapasitas arus listrik dari sumber

tersebut.

Dioda zener yang dipasang terbalik arah (reverse) yang diserikan dengan resistor untuk

membatasi arus zener akan berfungsi sebagai penstabil tegangan DC (searah), namun

demikian tegangan yang diberikan harus lebih besar dari tegangan zener. Jika dipasang

forward, maka zener tidak lagi berfungsi sebagai penstabil tegangan tetapi akan bekerja

seperti dioda biasa. Simbol dioda zener dapat dilihat di bawah ini.

Gambar di bawah adalah dioda zener yang dipasang reverse dan diserikan dengan sebuah

resistor sebelum dihubungkan pada battery (sumber tegangan). Jika tegangan sumber (V)

adalah 10Volt DC dan tegangan zener adalah 3 Volt, maka tegangan keluaran (VOut)

akan menjadi 3 Volt stabil hanya saja arusnya berkurang.

Rangkaian Dioda Zener

Di dunia elektronika, dioda zener sering dipakai pada rangkaian power supply atau

regulator DC untuk menghasilkan tegangan DC stabil. Meskipun arus keluaran menjadi

lebih kecil tetapi arus tersebut dapat dikuatkan kembali dengan rangkaian penguat arus.

Besarnya tegangan DC yang dapat distabilkan bervariasi, tergantung dari tipe zener yang

dirpoduksi. Label pada fisik dioda zener adalah besarnya tegangan searah yang dapat

distabilkan.

Jika tegangan sumber lebih kecil daripada tegangan yang tertera pada label dioda zener,

maka tegangan stabil output tidak akan tercapai. Contoh, dioda zener dengan tegangan 6

Volt dihubungkan seperti gambar di atas ke sumber tegangan DC 5 Volt, maka tegangan

output (VOut) tidak akan menjadi 6 Volt tetapi hampir sama dengan tegangan sumbernya.

Yang perlu diperhatikan ketika pemasangan dioda zener pada rangkaian regulator adalah

besarnya resistor seri dimana resistansinya harus dihitung berdasarkan kemampuan arus

maksimal. Jika resistor yang dipasang telalu kecil, maka dapat menyebabkan dioda zener

rusak karena kelebihan arus listrik.

3. ALAT – ALAT YANG DIGUNAKAN

No Alat – alat yang digunakan Jumlah

1 Sumber daya searah (1 – 18) V 1 buah

2 Voltmeter elektronik 1 buah

3 Dioda Zener 9,1 V (4739) 1 buah

4 Dioda Zener 7,5 V (4793) 1 buah

5 Resistor 47Ω, 100Ω, 470Ω, 10KΩ

6 Kabel – kabel penghubung

4. CARA MELAKUKAN PERCOBAAN

1. Buatlah rangkaian seperti gambar 1 dibawah

Gambar 1 Rangkaian diode zener regulator tegangan

2. Aturlah tegangan suplai sebesar 10 V, resistansi seri Rs sebesar 47Ω dan Rl 10kΩ

3. Ukurlah tegangan Vout dengan voltmeter elektronik

4. Naikan tegangan suplai menjadi 12 V lalu ulangi langkah 3)!

5. Gantilah beban Rl menjadi 470Ω (tegangan suplai tetap = 12 V dan ulangi langkah 3)

6. Gantilah Rl menjadi 100 dan ulangi langkah 3)

7. Ulangi percobaan diatas dengan menggunakan diode zener 7,5 volt dan tegangan

sumber 8 dan 10 volt.

DATA HASIL PERCOBAAN

No. Percobaan : 7 Pelaksanaan Praktikum: 3 Oktober 2014Judul : Dioda Zener sebagai Penyerahan Laporan : 5 Oktober 2014

Penstabil Tegangan Nama Praktikan : Nindya IsidiartiMata Kuliah : Laboratorium Elka Nama Rekan Kerja : Prizenda A.RAnalog Tahun Akademik : 2014/2015Kelas/Kelompok : TT-3C/8

Tabel 1. Dioda Zener jenis .... (Vz = 9,1 V)

Vs (V) RL (Ω) Vo (V)

10 10 k 9,5

12 10 k 9,8

12 470 9,6

12 100 8,1

Tabel 2. Dioda Zener jenis …. (Vz = 7,5 V)

Vs (V) RL (Ω) Vo (V)

8 10 k 7,3

10 10 k 7,6

10 470 7,4

10 100 6,5

ANALISA

1. Pengaruh kenaikan tegangan input pada tegangan ouput, tegangan dan arus yang

melwati Rs

Apabila nilai tegangan input dinaikan maka tegangan output akan semakin besar.

Berdasarkan hukum ohm V = IR dapat terlihat bahwa tegangan berbandi lurus dengan

arus dan resistansi. Maka apabila tegangan input diperbesar maka nilai tegangan dan

arus pada Rs akan semakin besar pula.

Hukum KVL

Vs = VRS + Vz atau Vs = VRS + VL

*karena diode dan RL parallel maka tegangan pada dioda dan RL dan output akan sama

Hukum KCL

Is = Iz + IL

Berdasarkan hukum KVL dan KCL diatas dapat dilihat bahwa nilai tegangan input

berbanding lurus dengan tegangan dan arus pada RS

2. Pengaruh perubahan RL terhadap arus Rs (Is) dan arus pada diode zener (Iz)

Semakin besar nilai RL maka semakin kecil nilai arus pada RL (IL). Apabila nilai IL

kecil maka nilai Is dan Iz besar. Begitu pula sebaliknya, semakin kecil RL maka nilai

IL semakin besar. Apabila nilai IL semakin besar maka nilai Is akan semakin kecil

3. Harga RL paling kecil yang diperbolehkan, dimana zener tidak akan mengatur

tegangan output jika RL lebih kecil dari harga ini

RL min = Rs xVzVs−Vz

Dioda Zener (V = 9,1 V)

RL min = 47 x 9,110−9,1

= 475,222 Ω

RL min = 47 x 9,112−9,1

= 147,482 Ω

Dioda Zener (V = 7,5V)

47 x7,58−7,5

= 705 Ω

47 x 7,510−7,5

= 141 Ω

Berdasarkan perhitungan diatas RL min yang diperbolehkan pada tabel 1 untuk Vs

= 10 V adalah 475,222 Ω, untuk Vs = 12 V maka RL adalah 147,482 Ω. Untuk

tabel 2 dengan Vs = 8 V adalah 705 Ω, sedangkan Vs = 10 V adalah 141 Ω.

4. Keadaan saat daya maksimum akan didisipasikan dalam zener

Pada saat keadaan arus yang melewati diode melebihi nilai arus diode maksimum

(Izm) yang ditentukan oleh pabrik.

TUGAS

1. Jelaskan prinsip kerja diode zener!

Dioda Zener (Zener Diode) adalah Komponen Elektronika yang terbuat dari

Semikonduktor dan merupakan jenis Dioda yang dirancang khusus untuk dapat

beroperasi di rangkaian Reverse Bias (Bias Balik). Pada saat dipasangkan pada

Rangkaian Forward Bias (Bias Maju), Dioda Zener akan memiliki karakteristik dan

fungsi sebagaimana Dioda Normal pada umumnya.

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.

Pada kondisi reverse bias diode zener akan bekerja sebagai penstabil tegangan.

Biasanya diode zener dipasang secara seri dengan resistor. Jika ada tegangan yang

melalui diode zener melebihi tegangan breakdown yang ditentukan misalnya 9,1 V,

maka output tegangan yang terukur akan sama 9,1 V. Ini artinya tegangan akan turun

saat melewati Dioda Zener yang dipasang secara Bias Balik (Reverse Bias).

Sedangkan fungsi Resistor dalam Rangkaian tersebut adalah untuk pembatas arus

listrik. Jika tegangan input dinaikan terus, maka arus akan semakin besar. 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.

2. Sebutkan jenis-jenis diode zener yang ada dilengkapi dengan batas tegangan output

zenernya?

LAMPIRAN