Contoh Soal Dioda Zener

Pada kesempatan kali ini saya akan berbagi hasil diskusi kami tentang soal rangkaian dioda zener yang diberikan kepada adik-adik saya di kampus. Perkenalkan nama saya Puji Iswandi dari jurusan Mekatronika Politeknik Negeri Batam dan beberapa adik-adik dalam kelompok tutorial belajar yaitu Helka Bakti, Soniya Siti, Darmawan Saputra dan Renaldi Oktovian yang baru memasuki dunia kampus hehe,  :D

Pertama, apa sih itu dioda zener?
Dioda Zener adalah dioda yang dapat mengalirkan arus listrik yang berlawanan arah jika tegangan yang diberikan melampui batas (breakdown voltage).

Bagaimana sih bentuk dioda zener itu?

Apa yang terjadi jika dioda zener di pasang seperti dioda biasa atau secara forward bias (bias maju) ?
Dioda zener akan memiliki karakteristik dan fungsi yang sama dengan dioda biasa atau umumnya.

Bagaimana prinsip kerja dioda zener?
Dioda zener akan menyalurkan arus listrik yang mengalir ke arah yang berlawanan jika tegangan yang diberikan melampui batas atau biasa disebut tegangan tembus dioda zener.
Dioda zener berfungsi sebagai komponen yang mampu mempertahankan tegangan dalam rangkaiannya walaupun ada perubahan tegangan sumber atau input dan bebannya.

Pembahasan, Contoh soal dan Jawabannya
Dioda zener disebut juga sebagai regulator tegangan yang mampu mempertahankan tegangan output tetap pada suatu nilai walaupun ada perubahan arus yang melaluinya.

Pada rangkaian diatas dioda zener akan mempertahankan tegangan output pada dioda tetap pada level tegangan 10 V. Dalam hal ini dioda harus dipasang secara bias mundur agar bisa beroperasi. Untuk mencapai operasi pada daerah breakdown, sumber tegangan Vs harus lebih besar daripada tegangan dioda zener Vz. Dalam Rangkaian diatas resistor Rs dipasang seri untuk membatasi arus zener kurang dari batas arus maksimum yang diperbolehkan.
Tegangan resistor Rs sebanding dengan perbedaan tegangan antara Vs dan Vz, sehingga arus yang mengalir pada Rs adalah

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Contoh Soal 1
Carilah nilai arus yang mengalir pada dioda zener pada rangkaian dibawah ini

Pada rangakain diatas diketahui tegangan sumber (VS) = 20 V, tegangan dioda zener (VZ) = 10 V, resistor seri 270 ohm dan resistor beban 1 Kohm.
1. Masukkan rumus IS=(VS-VZ)/RS
    maka didapat hasil IS=(20-10) V / 270 ohm
    IS= 0.037 A

2. Pada rangkaian diatas resistor beban atau RL dipasang secara paralel dengan dioda zener, jadi bisa
    diambil kesimpulan bahwa
    VL=VZ
    jadi tegangan pada resistor VL adalah 10 V.
    arus yang mengalir pada resistor beban dapat kita hitung dengan
    IL=VL/RL
    maka IL=10 V / 1 Kohm
    IL=0.01 A

3. Nilai Is adalah arus yang melalui resistor seri atau bisa disebut juga dengan arus total.
    IS=IZ+IL
    jadi nilai beban dapat kita hitung dengan
    IZ=IS-IL
    IZ=0.037 A - 0.01 A
    IZ=0.027 A

Jadi dari hasil perhitungan rangkaian diatas didapatlah arus yang mengalir di dioda zener sebesar 0.027 A

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Contoh soal 2

Carilah arus yang mengalir pada dioda zener 1 dan dioda zener 2.
Pada rangkaian diatas, dioda zener yang pertama akan mengarah dioda zener yang kedua. dioda zener yang pertama akan menghasilkan tegangan output 20 V dan menjadi tegangan input dioda zener yang kedua. Tegangan output beban akan sama dengan tegangan dioda zener yang kedua.

1. Masukkan rumus IR750=(VS-VZ)/R750
    maka didapat hasil IR750=(40-15) V / 750 ohm
    IR750= 0.033 A
    jadi arus yang melewati resistor 750 ohm adalah 0.033 A

2. Tegangan dioda zener 1 atau VZ1 akan menjadi tegangan sumber dioda zener 2 atau
    VZ2, masukkan rumus IR1K=(VZ1-VZ2)/R1K
    maka didapat hasil IR1K=(15-5) V / 1 Kohm
    IR1K= 0.01 A
    jadi arus yang melewati resistor 1 Kohm adalah 0.01 A

3. Dengan prinsip arus masuk sama dengan arus yang keluar, maka
    IZ1=IR750-IR1K
    IZ1=0.033 A - 0.01 A
    IZ1=0.023 A

4. Pada rangkaian diatas resistor beban atau RL dipasang secara paralel dengan dioda zener yang
    kedua, jadi bisa diambil kesimpulan bahwa
    VL=VZ2
    jadi tegangan pada resistor VL adalah 5 V.
    arus yang mengalir pada resistor beban dapat kita hitung dengan
    IL=VL/RL
    maka IL=5 V / 2 Kohm
    IL=0.0025 A

5. Dengan prinsip arus masuk sama dengan arus yang keluar, maka
    IZ2=IR1K-IR2K
    IZ2=0.01 A - 0.0025 A
    IZ2=0.0075 A

Jadi didapatlah hasil IZ1=0.023 A dan IZ2=0.0075 A.

Cukup sekian dari saya, jika ada salah mohon maaf karena belum pernah dikoreksi dosen :V dan tolong koreksinya di kolom komentar jika ada.
Terima Kasih