Kondisi forward bias
Pada awalnya, power supply menyediakan tegangan listrik yang diterapkan pada rangkaian. Resistor 100 ohm berfungsi sebagai pembatas arus, mengatur aliran arus sehingga tidak melebihi nilai tertentu. Dalam kondisi ini, dioda zener tidak beroperasi dalam mode zener (reverse bias) karena tegangan dioda zener (0,868V hingga 0,880V) lebih rendah daripada tegangan zener ambangnya. Sebagai akibatnya, dioda zener berperan sebagai dioda biasa yang menghantarkan arus dalam satu arah (dari anoda ke katoda) seperti dioda semikonduktor biasa. Amperemeter disusun seri setelah dioda zener untuk mengukur arus yang mengalir melalui rangkaian, sedangkan voltmeter diatur dalam paralel terhadap dioda zener untuk mengukur tegangan dioda zener. Hasil pengukuran menunjukkan bahwa dioda zener tidak beroperasi dalam mode zener, dan tegangan serta arus dioda zener berada dalam kisaran yang sesuai dengan karakteristik dioda biasa. Oleh karena itu, dioda zener dalam rangkaian ini berperilaku sebagai dioda semikonduktor biasa dalam kondisi forward bias.
Kondisi reverse bias
Dalam percobaan, rangkaian reverse bias terdiri dari power supply, resistor 100 ohm, dioda zener, amperemeter yang tersusun seri setelah dioda zener, dan voltmeter yang tersusun paralel terhadap dioda zener. Ketika power supply dihidupkan dengan tegangan berbeda (mulai dari 10V hingga 12V), dioda zener tetap dalam keadaan reverse bias.
Hasil pengukuran menunjukkan bahwa tegangan dioda zener (Vz) stabil pada sekitar 9,63V hingga 9,81V ketika tegangan input diberikan mulai dari 10V hingga 12V. Meskipun tegangan inputnya berubah, tegangan dioda zener tetap hampir konstan pada nilai tersebut.
Selain itu, arus dioda zener juga terukur dalam percobaan. Meskipun sangat kecil, arus ini mengalir melalui dioda zener dalam arah yang berlawanan dengan bias alami. Nilai arus ini berkisar dari 4,35mA hingga 21,20mA, tetapi tetap pada tingkat yang rendah.
Hal ini menunjukkan bahwa dioda zener dalam keadaan reverse bias berfungsi sebagai regulator tegangan yang mempertahankan tegangan keluaran (Vz) mendekati nilai tertentu (dalam hal ini, sekitar 9,63V hingga 9,81V) meskipun tegangan inputnya berubah. Arus yang mengalir melalui dioda zener pada kondisi reverse bias tetap sangat kecil, mendekati nol, tetapi cukup untuk menjaga tegangan output tetap stabil sesuai dengan tegangan zener.
3. Analisa prinsip kerja dari diode Zener berdasarkan percobaan
Pada saat kondisi forward bias, dioda zener berperilaku sebagai dioda semikonduktor biasa. Sedangkan pada saat kondisi reverse bias, dioda zener berperilaku sebagai komponen semikonduktor yang unik karena memanfaatkan sifat breakdown zener. Dalam mode ini, dioda zener akan mengalirkan arus kecil yang hampir konstan meskipun tegangan yang diterapkan pada dioda melebihi tegangan zener ambangnya (nilai tertentu yang ditentukan untuk dioda zener tertentu). Sifat ini memungkinkan dioda zener digunakan sebagai regulator tegangan yang stabil dalam berbagai aplikasi elektronik, di mana tegangan outputnya akan mendekati tegangan zener ambang yang telah ditetapkan, menjadikannya sangat berguna untuk mengatur tegangan dalam sirkuit. Jadi, dioda zener dalam kondisi reverse bias memanfaatkan breakdown zener untuk mempertahankan tegangan yang stabil di sepanjang sirkuitnya.
Download video percobaan rangkaian forward bias dioda zener [Download]
Download video percobaan rangkaian reverse bias dioda zener [Download]
Tidak ada komentar:
Posting Komentar