IGBT Adalah?☑️ Berikut Ulasan Lengkap Mengenai Apa Itu IGBT Dan Contohnya ☑️ Karakteristik Dan Cara Kerja IGBT ☑️
BJT dan MOSFET adalah perangkat switching elektronik daya yang paling populer dan banyak digunakan.
Kami telah membahas secara rinci tentang cara kerja BJT dan cara kerja MOSFET dan bagaimana mereka digunakan dalam rangkaian listrik.
Namun kedua komponen elektronika tersebut seperti BJT dan MOSFET memiliki beberapa batasan untuk digunakan dalam aplikasi arus yang sangat tinggi.
Untuk itu dibutuhkan perangkat switching elektronik yang dapat digunakan dalam aplikasi arus tinggi. Kita dapat menggunakan Insulated Gate Bipolar Transistor atau biasa di singkat IGBT.
Kamu dapat menganggap IGBT sebagai perpaduan antara BJT dan MOSFET, komponen ini memiliki karakteristik input BJT dan karakteristik output MOSFET.
Pada materi IGBT kali ini, Kami akan menjelasakan apa itu IGBT, cara kerjanya, dan cara menggunakannya dalam rangkaian yang nantinya Kamu buat. Berikut penjelasannya!
Apa Itu IGBT
IGBT adalah singkatan dari Insulated Gate Bipolar Transistor. IGBT adalah perangkat switching semikonduktor tiga terminal yang dapat digunakan untuk switching dengan efisiensi tinggi di banyak jenis perangkat elektronik.
Perangkat ini sebagian besar digunakan dalam amplifier untuk switching/pemrosesan pola gelombang kompleks dengan PWM (Pulse Width Modulation).
Bentuk fisik dan simbol IGBT dapat Kami lihat pada gambar diatas. Seperti disebutkan sebelumnya IGBT adalah perpaduan antara BJT dan MOSFET.
Simbol IGBT juga mewakili hal yang sama, seperti yang Kamu lihat sisi input mewakili MOSFET dengan terminal Gate dan sisi output mewakili BJT dengan Kolektor dan Emitor.
Kolektor dan emitor adalah terminal konduksi dan gate adalah terminal kontrol untuk mengontrol fungsi switching.
Konstruksi IGBT
IGBT dapat dibuat dengan rangkaian setara yang terdiri dari dua transistor dan MOSFET, karena IGBT memiliki output dari kombinasi transistor PNP, transistor NPN, dan MOSFET.
IGBT menggabungkan tegangan saturasi transistor yang rendah dengan resistansi input yang tinggi dan kecepatan switching MOSFET.
Hasil yang diperoleh dari kombinasi tersebut memberikan karakteristik switching dan konduksi output dari transistor bipolar, tetapi tegangannya dapat dikendalikan seperti MOSFET.
Karena IGBT adalah kombinasi dari MOSFET dan BJT, mereka juga disebut dengan nama yang berbeda. Berikut adalah nama nama berbeda dari IGBT transistors.
- Insulated Gate Transistor( IGT)
- Metal Oxide Insulated Gate Transistor (MOSIGT)
- Gain Modulated Field Effect Transistor (GEMFET)
- Conductively Modulated Field Effect Transistor (COMFET)
Cara Kerja IGBT
IGBT memiliki tiga terminal yang melekat pada tiga lapisan logam yang berbeda, lapisan logam terminal gate diisolasi dari bahan semikonduktor yakni lapisan silikon dioksida (SIO2).
IGBT dibangun dengan 4 lapisan semikonduktor yang diapit Bersama, yaitu:
- Lapisan substrat p+
- Lapisan n
- Lapisan p
- Lapisan n+
Persimpangan antara lapisan p+ dan lapisan n disebut persimpangan J2 dan pertemuan antara n-layer dan lapisan p disebut persimpangan J1. Struktur IGBT ditunjukkan pada gambar diatas.
Untuk memahami cara kerja IGBT, Coba lihat sumber tegangan VG yang terhubung positif ke terminal Gate sehubungan dengan terminal emitor.
Coba lihat sumber tegangan VCC lain yang terhubung melintasi emitor dan kolektor, di mana kolektor tetap positif sehubungan dengan emitor.
Karena sumber tegangan VCC, persimpangan J1 akan diberi bias maju sedangkan persimpangan J2 akan diberi bias mundur. Karena J2 berada dalam bias mundur, maka tidak akan ada aliran arus di dalam IGBT (dari kolektor ke emitor).
Awalnya, bahwa tidak ada tegangan yang diterapkan ke terminal Gate, pada tahap ini IGBT akan dalam keadaan non-konduktif.
Sekarang jika kita meningkatkan tegangan gate yang diterapkan, karena efek kapasitansi pada lapisan SiO2, ion negatif akan terakumulasi di sisi atas lapisan dan ion positif akan terakumulasi di sisi bawah lapisan SiO2.
Hal ini akan menyebabkan penyisipan pembawa muatan negatif di wilayah p, semakin tinggi tegangan yang diberikan VG semakin besar penyisipan pembawa muatan negatif.
Ini akan menyebabkan pembentukan saluran antara persimpangan J2 yang memungkinkan aliran arus dari kolektor ke emitor.
Aliran arus direpresentasikan sebagai jalur arus pada gambar, ketika tegangan gate yang diterapkan VG meningkatkan jumlah aliran arus dari kolektor ke emitor juga meningkat.
Karakteristik IGBT
Karena IGBT adalah perangkat yang dikontrol tegangan, hanya dengan tegangan kecil yang diberikan ke gate. Maka IGBT dapat mempertahankan konduktansi listriknya.
Ini berbeda dengan transistor bipolar (BJT) yang harus secara terus menerus memasok arus basis yang cukup besar untuk dapat mempertahankan saturasinya.
IGBT juga merupakan perangkat searah yang memungkinkan arus mengalir hanya dalam kondisi bias maju, yakni dari kolektor ke emitor.
Karakteristik IGBT berbeda dengan MOSFET yang mampu mengalihkan arus di kedua arah (bias maju dan bias mundur).
Prinsip operasi dan rangkaian driver gate IGBT sangat mirip dengan MOSFET daya N-channel. Perbedaan utama dengan IGBT adalah resistansi konduktor rendah saat arus mengalir melalui perangkat dalam keadaan ON.
Oleh karena itu aliran arus jauh lebih tinggi dibandingkan dengan MOSFET dengan daya setara.
Kelebihan dan Kekurangan IGBT
IGBT secara keseluruhan memiliki kelebihan dan keunggulan dari BJT maupun MOSFET. Berikut adalah kelebihan dan kekurangan yang dimiliki oleh IGBT transistors.
Kelebihan
- Memiliki kemampuan penanganan tegangan dan arus yang lebih tinggi
- Memiliki impedansi input yang sangat tinggi
- Dapat menswitcing arus yang sangat tinggi menggunakan tegangan yang sangat rendah
- Voltage-controlled yaitu tidak memiliki arus input dan kerugian input rendah
- Rangkaian driver IGBT sederhana dan murah
- Dapat dengan mudah dinyalakan dengan menerapkan tegangan positif dan OFF dengan menerapkan tegangan nol atau sedikit negatif
- Memiliki resistansi ON-state yang sangat rendah
- Memiliki kerapatan arus yang tinggi, memungkinkannya memiliki ukuran chip yang lebih kecil
- Memiliki penguatan daya yang lebih tinggi daripada BJT dan MOSFET
- Memiliki kecepatan switching yang lebih tinggi daripada BJT
Kekurangan
- Memiliki kecepatan switching yang lebih rendah daripada MOSFET
- Beroperasi dalam mode searah
- Tidak dapat memblokir tegangan balik yang lebih tinggi
- Harga IGBT lebih mahal daripada BJT dan MOSFET
Penggunaan IGBT
IGBT memiliki banyak aplikasi yang digunakan di rangkaian AC dan DC. Berikut adalah penggunaan dari Insulated Gate Bipolar Transistor.
- Digunakan di SMPS (Switched Mode Power Supply) untuk memasok daya ke peralatan medis dan komputer yang sensitif
- Digunakan dalam sistem UPS (Uninterruptible Power Supply)
- Digunakan dalam drive motor AC dan DC yang menyediakan kontrol kecepatan
- Digunakan untuk Inverter
Kesimpulan
Dari penjelasan diatas dapat disimpulkan bahwa IGBT adalah jenis transistor yang digunakan untuk aplikasi switching dengan efisiensi yang cukup baik.
Insulated Gate Bipolar Transistor adalah gabungan dari transistor BJT dan MOSFET yang dimana karakteristik input nya BJT dan karakteristik outputnya MOSFET.
Demikian informasi terkait apa itu IGBT dan Cara Kerja IGBT yang bisa tim Kelasplc.com jabarkan. Semoga bisa memberikan wawasan untuk Kamu semuanya.
