Materi Fisika "Dioda Zener"

Dioda-dioda kecil dan dioda penyearah tidak pernah dengan sengaja dioperasikan dalam daerah yang mogok (breakdown), karena akan merusak dioda tersebut. Dioda zener berbeda, dioda ini adalah dioda silikon yang telah dibuat oleh pabrik untuk bekerja paling optimal pada daerah yang breakdown. Dioda zener merupakan tlang punggung pengatur tegangan, rangkaian-rangkaian yang menjaga agar tegangan beban (load voltage) hampir konstan, walupun ada perubahan yang besar pada tegangan line (line voltage) dan resistansi beban (load resistance).
Resistansi Zener
Pada perkiraan ketiga dioda silikon, tegangan maju menyebrangi dioda sama dengan tegangan kaki (voltage knee)plus tegangan tambahan menyeberangi resistansi bulk. Hal yang sama terjadi pada daerah breakdown, teganga balik menyeberangi dioda sama dengan tegangan breakdown plus tegangan tambahan menyeberangi resistansi bulk. Dalam daerah balik, resistansi bulk disebut resistansi zener. Resistansi ini sebanding dengan kemiringan di daerah breakdown, maka semakin kecil resistansi zener.  Resistansi zener mempunyai arti bahwa kenaikan arus balik akan menghasilkan kenaikan tegangan baliknya. Kenaikan tegangan sangat kecil, seringkali dalam orde sepersepuluh volt. Kenaikan yang kecil ini cukup penting pada proses perancangan, tetapi tidak begitu penting pada analisis awal dan pemecahan masalah.

Regulator Zener
Dioda zener sering disebut voltage-regulator diode (dioda pengatur tegangan) karena mempertahankan tegangan output tetap konstan meskipun arus yang melaluinya berubah. Pada operasi normal, harus memberikan bias mundur (reverse bias) pada dioda zener. Untuk memperoleh operasi breakdown, tegangan sumber Vs harus lebih besar daripada tegangan breakdown zener Vz. Resistor seri Rs selalu digunakan untuk membatasi arus zener agar lebih kecil daripada tingkatan arus maksimumnya. Jika tidak, dioda zener akan terbakar. Regulator zener adalah rangkaian yang digunakan saat tegangan output DC lebih kecil dari output catu daya.
Efek Zener
Ketika tegangan breakdown lebih besar dari 6 V, penyebab dari breakdown adalah efek avalanche. Ide dasar adalah bahwa pembawa (carrier) minoritas dipercepat ke kecepatan yang cukup tinggi untuk mengeluarkan pembawa minoritas lain, yang menghasilkan rantai atau efek avalanche yang akan menghasilkan arus balik yang besar. Efek zeer adalah berbeda. Ketika dioda didoping secara paksa, lapisan deplesi menjadi sangat sempit. Oleh karena itu, medan listrik di antara lapisan deplesi (tegangan dibagi dengan jarak) adalah sangat kuat. Ketika kuat medan mendekati 300.000 V/cm, medan cukup kuat untuk menarik elektron dari orbitnya. Pembuatan elekyron bebas dengan cara ini disebut efek zener (emisi medan tinggi). Disini terlihat perbedaanya dengan efek avalanche, yang tergantung pada pembawa minoritas yang berkecepatan tinggi yang mengeluarkan elektron valensi. Pada saat tegangan breakdown kurang dari 4 V, hanya efek zener saja yang terjadi. Pada saat tegangan breakdown lebih dari 6 V, hanya efek avalanche saja yang terjadi. Pada saat tegangan breakdown antara 4 dan 6 V, kedua efek ini terjadi. Efek zener ditemukan sebelum efek avalanche, sehingga semua dioda yang digunakan pada daerah breakdown disebut dengan dioda zener. Meskipun sering mendengar istilah dioda avalanche, namun dioda zener secara umum lebih sering digunakan untuk menyebut dioda brekdown.
Koefisien Suhu
Pada saat suhu berubah, tegangan zeber akan berubah sedikit demi sedikit. Efek dari suhu akan dicantumkan dalam koefisien suhu yang didefinisikan sebagai perubahan tegangan brekdown per derajat kenaikan suhu. Koefisien temperatur bernilai negatif untuk tegangan breakdown yang kurang dari 4 V (efek zener). Pada sisi lain koefisien suhu adalah positif untuk tegangan brekdown lebih besar dari 6 V (efek evalanche). Diantara 4 dan 6 V, koefisien suhu berubah dari negatif ke positif. Atau dengan kata lain terdapat dioda zener dengan tegangan breakdown diantara 4 dan 6 V yang mempunyai koefisien suhu sama dengan nol. Hal ini sangat penting apada beberapa aplikasi yang membutuhkan tegangan tetap dan perubahan suhu yang sangat besar.    
Demikianlah pembahasan tentang materi Dioda Zener, semoga bermanfaat

0 Response to "Materi Fisika "Dioda Zener""

Post a Comment

Please Enable JavaScript!
Mohon Aktifkan Javascript![ Enable JavaScript ]