TUGAS PENDAHULUAN 1 MODUL 1 : KHARAKTERISTIK DIODA

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Penjelasan Kondisi

2. Prinsip Kerja Kondisi

3. Rangkaian Kondisi

4. Video Penjelasan Kondisi

5. Tugas Pendahuluan (Soft File)

1. Penjelasan kondisi [Kembali]

Kondisi

Buatlah sebuah rangkaian dioda zener, resistor, dan potensiometer, lalu beri sumber DC 5V. Ukur arus dan tegangan!

1. Kondisi Awal

Pada kondisi awal rangkaian, sumber tegangan DC sebesar 5 volt diberikan melalui resistor R1 (1 kΩ) menuju dioda Zener 1N4370A yang memiliki tegangan kerja sekitar 2,4 volt. Dioda ini disusun dalam keadaan bias balik (reverse bias) agar dapat berfungsi sebagai penstabil tegangan ketika tegangan input mencapai atau melebihi nilai Zener-nya. Karena tegangan sumber hanya sedikit lebih tinggi dari tegangan kerja dioda, maka dioda mulai memasuki daerah kerja mendekati breakdown, meskipun belum sepenuhnya jenuh.

2. Kondisi Kerja

Pada kondisi tengah atau keadaan kerja, hasil simulasi menunjukkan bahwa tegangan pada dioda Zener (D2) adalah 2,39 volt, yang hampir sama dengan nilai tegangan Zener nominalnya. Hal ini menandakan bahwa dioda sudah mulai beroperasi pada daerah breakdown dan berfungsi menjaga tegangan agar tetap stabil pada sekitar 2,4 volt meskipun terjadi perubahan arus pada rangkaian. Arus yang melewati resistor R1 tercatat sekitar 2,61 mA, sementara arus pada beban (RV1) sebesar 1,59 mA, menunjukkan adanya pembagian arus antara dioda dan beban.

3. Kondisi Akhir

Pada kondisi akhir, tegangan keluaran pada beban (RV1) terbaca sekitar 1,19 volt, yang merupakan hasil dari pembagian tegangan antara resistor, dioda Zener, dan potensiometer. Dioda Zener berperan penting dalam menjaga kestabilan tegangan di node output, sehingga fluktuasi dari sumber tidak langsung mempengaruhi beban. Jika tegangan sumber dinaikkan lebih tinggi dari 5 volt, dioda akan bekerja lebih optimal dan menjaga agar tegangan tetap konstan di sekitar 2,4 volt, sesuai karakteristik dari dioda Zener tipe 1N4370A.

Berdasarkan hasil simulasi rangkaian, sumber tegangan sebesar 5 volt diberikan melalui resistor R1 = 1 kΩ menuju dioda Zener 1N4370A dan beban berupa potensiometer RV1 = 1,5 kΩ. Tegangan pada dioda Zener terukur sebesar 2,39 volt, menunjukkan bahwa dioda sudah mulai bekerja pada daerah breakdown, meskipun belum sepenuhnya jenuh. Tegangan pada resistor R1 dapat dihitung sebagai selisih antara tegangan sumber dan tegangan Zener, yaitu 5 V – 2,39 V = 2,61 V. Dengan nilai resistor 1 kΩ, arus yang mengalir melalui R1 adalah 2,61 mA, sesuai dengan hasil pengukuran simulasi.

Selanjutnya, arus yang mengalir ke beban (RV1) terukur sebesar 1,59 mA, sedangkan arus yang mengalir melalui dioda Zener adalah selisih antara arus pada R1 dan arus pada beban, yaitu 2,61 mA – 1,59 mA = 1,02 mA. Nilai ini menunjukkan bahwa dioda Zener sudah mulai menghantarkan arus untuk menstabilkan tegangan pada titik node di sekitar 2,4 volt, sesuai dengan karakteristik dioda Zener 1N4370A.

Tegangan keluaran yang terbaca pada beban (RV1) sebesar 1,19 volt, dihasilkan dari pembagian tegangan antara dioda Zener dan potensiometer. Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa dioda Zener pada rangkaian ini berfungsi menjaga tegangan node agar tetap stabil di sekitar 2,4 volt, sementara nilai tegangan keluaran bervariasi tergantung pada posisi pembagi tegangan pada potensiometer.

2. Prinsip Kerja Kondisi [Kembali]

Prinsip kerja rangkaian ini didasarkan pada fungsi dioda Zener sebagai penstabil tegangan (voltage regulator) dalam kondisi bias balik (reverse bias). Ketika sumber tegangan DC sebesar 5 volt diberikan, arus listrik mengalir melalui resistor R1 (1 kΩ) menuju dioda Zener dan potensiometer RV1 (1,5 kΩ). Resistor R1 berfungsi sebagai pembatas arus untuk mencegah kelebihan arus yang dapat merusak dioda Zener. Pada awalnya, ketika tegangan input masih lebih rendah dari tegangan kerja Zener (sekitar 2,4 volt), dioda belum menghantarkan arus secara signifikan sehingga tegangan pada node output masih mengikuti pembagi tegangan antara R1 dan RV1.

Saat tegangan input meningkat dan mencapai tegangan kerja dioda, yaitu sekitar 2,4 volt, dioda Zener mulai masuk ke daerah breakdown dan mulai menghantarkan arus. Pada kondisi ini, meskipun tegangan sumber berubah-ubah, dioda Zener akan menjaga agar tegangan pada titik node tetap stabil di sekitar nilai tegangan Zener tersebut. Hal ini terjadi karena dioda Zener memiliki karakteristik yang mampu menjaga tegangan konstan di daerah breakdown, dengan menyesuaikan besar arus yang mengalir melaluinya.

Potensiometer RV1 dalam rangkaian berfungsi sebagai pembagi tegangan yang memungkinkan pengaturan besar tegangan keluaran sesuai kebutuhan. Nilai tegangan keluaran diambil dari salah satu titik tengah potensiometer, sehingga bisa diatur antara 0 hingga sekitar 2,4 volt, tergantung posisi penggeser. Dengan demikian, rangkaian ini bekerja dengan prinsip menjaga kestabilan tegangan pada node utama menggunakan dioda Zener, sementara pembagi tegangan dari potensiometer memberikan fleksibilitas untuk memperoleh keluaran yang bervariasi tetapi tetap stabil dalam batas kerja dioda.

3. Rangkaian Kondisi [Kembali]