Insulated Gate Bipolar Transistor (Igbt)

Transistor bipolar terisolasi-gerbang (IGBT) Perangkat semikonduktor daya tiga terminal yg dipakai sebagai Sakelar Elektronik, ketika dikembangkan, untuk menggabungkan efisiensi tinggi serta peralihan cepat.

Terdiri dari empat lapisan bergantian (P-N-P-N) dikendalikan oleh Struktur Gerbang Logam-Oksida-Semikonduktor (MOS) tanpa tindakan Regeneratif. Struktur IGBT secara topologi sama dengan THYRISTOR (MOS Gate Thyristor), Thyristor ditekan serta transistor yg diperbolehkan di rentang operasi.

Switch Daya Listrik di Aplikasi:
➤  Drive Frekuensi Variabel (VFDs)
➤  Mobil Listrik
➤  Kereta Api
➤  Pendingin Kecepatan Variabel
➤  Ballast Lampu Neon
➤  Air Conditioning
➤  Sistem Stereo dengan Switching Amplifier.

Struktur IGBT

IGBT, Perangkat yg relatif gres dalam elektro daya, sebelum munculnya IGBT, Power MOSFET serta Power BJT umum dipakai dalam aplikasi elektronik daya. Kedua perangkat mempunyai beberapa Kelebihan serta Kerugian.

Struktur IGBT sangat ibarat dengan PMOSFET, kecuali satu lapisan yg dikenal sebagai lapisan injeksi yg P+ tidak ibarat N+ substrat di PMOSFET. Lapisan Injeksi, Kunci untuk karakteristik unggul IGBT. Lapisan lain disebut Drift.

Memiliki karakteristik switching yg sangat baik, impesertasi input yg tinggi, PMOSFET yg dikontrol tegangan, pun mempunyai karakteristik konduksi yg jelek serta Diode Parasit yg bermasalah pada peringkat yg lebih tinggi. 

Sifat PMOSFET Unipolar menimbulkan waktu switching rendah, pun Resistansi ON-State yg tinggi ketika rating voltase meningkat.

Diagram Sirkuit IGBT

Konstruksi Dasar dari transistor gerbang bipolar yg terisolasi, Rangkaian driver IGBT sederhana didesain memakai PNP serta NPN Transistor, JFET, MOSFET. Transistor JFET dipakai untuk menghubungkan Kolektor Transistor NPN ke Basis Transistor PNP. Transistor menunjukkan Thyristor Parasit untuk membuat Loop Umpan Balik Negatif.

Resistor RB menunjukkan terminal BE dari transistor NPN untuk mengkonfirmasi bahwa Thyristor tidak terkunci, mengarah ke gerendel IGBT. Transistor menunjukkan struktur arus di antara dua sel IGBT yg berdekatan.  Memungkin kan MOSFET serta mendukung sebagian besar tegangan. Simbol sirkuit IGBT, yg berisi tiga terminal yaitu emitor, gerbang serta kolektor.

IGBT terutama dipakai dalam aplikasi elektro daya, ibarat inverter, konverter serta catu daya, yakni tuntutan perangkat switching solid state tidak sepenuhnya dipenuhi oleh bipolar kekuasaan serta daya MOSFET. 

Karakteristik IGBT

IGBT dapat dipakai dalam rangkaian penguat sinyal kecil sama ibarat transistor tipe BJT atau MOSFET. IGBT menggabungkan kerugian konduksi rendah BJT dengan berkecepatan switching yg tinggi, kekuatan MOSFET Saklar Solid State Optimal yg ideal dipakai dalam aplikasi elektro daya.

IGBT mempunyai Resistansi "On-State" yg lebih rendah, Berarti I2R yg jatuh di struktur output bipolar untuk arus switching yg diberikan jauh lebih rendah. Operasi pemblokiran maju transistor IGBT identik dengan kekuatan MOSFET.

IGBT berubah "ON" atau "OFF" dengan mengaktifkan serta menonaktifkan terminal Gate-nya. Menerapkan sinyal input tegangan nyata melintasi Gerbang serta Emitor menjaga perangkat dalam keadaan "AKTIF".

Membuat Sinyal Gerbang input Nol atau Negatif, akan menyebabkannya menso "NONAKTIF" dengan cara yg sama ibarat BJT atau MOSFET. Keuntungan IGBT, mempunyai kendala terusan yg lebih rendah daripada MOSFET Standar.

Karakteristik Switching IGBT

Waktu Mengaktifkan t-on terdiri dari dua komponen
  ➤  Waktu Tunda (tdn)
Waktu di mana Arus Kolektor naik dari ICE arus bocor ke 0,1 IC (Arus kolektor akhir) serta tegangan emitor kolektor jatuh dari VCE ke 0,9 VCE. 
  ➤  Waktu Naik (tr)
Waktu di mana arus kolektor naik dari 0,1 IC ke IC
serta tegangan emitor kolektor turun dari 0,9 VCE ke 0,1 VCE.

Waktu Mematikan toff terdiri dari tiga komponen
  ➤  Waktu Tunda (tdf)
Waktu ketika arus kolektor jatuh dari IC ke 0,9 IC serta VCE mulai naik. 
  ➤  Waktu Jatuh Awal (tf1)
Waktu di mana arus kolektor jatuh dari 0,9 IC ke 0,2 IC
serta tegangan emitor kolektor naik menso 0,1 VCE. 
  ➤  Waktu Jatuhnya Akhir (tf2)
Waktu di mana arus kolektor jatuh dari 0,2 IC ke 0,1 IC
serta 0,1VCE naik ke nilai selesai VCE.

Keuntungan IGBT

Keuntungan utama memakai Insulated Gate Bipolar Transistor
atas jenis perangkat Transistor lainnya
 ➤  Kemampuan Tegangan Tinggi
 ➤  ON-Resistance Rendah
 ➤  Kecepatan Switching yg relatif cepat serta dikombinasikan dengan 
      Zero Gate Drive, mensokannya pilihan untuk berkecepatan sesertag
 ➤  Aplikasi Tegangan Tnggi ibarat Modulasi Lebar-Pulsa (PWM)
 ➤  Kontrol Kecepatan Variabel
 ➤  Pasokan Daya Mode-sSakelar atau Inverter DC-AC bertenaga surya
 ➤  Aplikasi Konverter Frekuensi yg beroperasi rentang ratusan Kilohertz.

Kesederhanaan yg didorong "ON" dengan menerapkan tegangan gerbang positif, atau beralih "OFF" dengan sinyal gerbang nol atau sedikit negatif yg memungkinkan untuk dipakai dalam aneka macam aplikasi. Di wilayah Aktif Linier untuk dipakai dalam Power Amplifier.

Ketahanan On-State yg rendah serta kerugian konduksi serta kemampuannya untuk beralih tegangan tinggi pada frekuensi tinggi tanpa kerusakan membuat Insulated Gate Bipolar Transistor ideal untuk menggerakkan beban induktif ibarat Gulungan Kumparan, Elektromagnet serta Motor DC.

[  Knowledge | Pengetahuan  ]

[ Avionics Knowledge ]  -  [ The Computer Networking ]