disini - WordPress.com

BAB 8
TRASISTOR DAYA
Disusun oleh :
Budimansyah
(03071004129)
Angelina
(03081004068)
Ari ramadhani
(03081004016)
Ghea ayu febrina (03081004002)
http://loebuactivity.wordpress.com/
Transistor Daya
1. PEDAHULUA
Transistor daya memiliki karakter control untuk menyalah atau mati. Transistor,
digunakan sebagai elemen saklar. Dioperasikan dalam wilayah saturasi dan
mengahasilkan dalam drop tegangan kondisi on yang rendah. Kecepatan
pensaklaran transistor modern lebih tinggi dari pada thrystror dan transistor
dipakai dalam converter dc-dc dan dc-ac. Dengan diode terhubung parallel
terbalik untuk menghasilkan aliran arus dua arah (bidirectional). Meskipun begitu,
tingkat tegangan dan arusnya lebih rendah daripada tryristor dan transistor secara
normal digunakan dalam aplikasi daya rendah samapai menegah. Transistor daya
dapat diklasifikasikan kedalam empat katagori :
1. Bipolar junction transistor (BJT)
2. Metal – Oxide – Semiconductor Field Efect Transistor (MOSFET)
3. Static induction Transister (SIT)
4. Insulated Gate bipolar Transistor (IGBT)
BJT atau MOSFET, SIT atau IGBT dapat diasumsikan sebagai saklar ideal yang
menjelaskan teknik konversi daya. Sebuah saklar transistor jauh lebih sederhana
dibandingkan sebuah saklar thyristor komutasi paksa. Tetapi, pemilihan antara
BJT dan MOSFET dalam rangka converter tidak membingungkan. Keduanya
dapat menggantikan thyristor. Menghasilkan tingkat tegangan dan arus sesuai
dengan yang dibutuhkan converter. Transistor praktis berbeda dengan transistor
ideal. Transistor memiliki batasan yang berarti dan dibatasi untuk beberapa
aplikasi karakteristik dan tingkat tiap tipe harus dipelajari untuk menentukan
kecocokan dengan aplikasi tertentu.
http://loebuactivity.wordpress.com/
2. BIPOLAR JUCTIO TRASISTOR
Tahun 1951, William Schockley menemukan junction transistor, komponen
semikonduktor yang dapat menguatkan atau memperbesar sinyal elektronik,
seperti sinyal radio dan televisi. Transistor telah memimpin penemuan-penemuan
lainnya seperti IC, rangkaian terpadu, sebuah komponen kecil yang mengandung
jutaan transistor kecil. Dengan adanya IC, computer modern dan peralatan
elektronik ajaib lainnya terwujud. Bab ini membahas transistor bipolar, jenis yang
menggunakan dua pembawa muatan,elektron bebas dan hole. Kata bipolar
erupakan singkatan dari dua kutub, two polarities.
2.1 The Unbiased Transistor
a. Emitor adalah banyak doped, dasar ringan doped. Tingkat doping kolektor
adalah penengah
b. Memiliki 2 sambungan, seperti dua kembali ke dioda kembali (emitter
dioda & diodakolektor)
c. Setelah difusi, ada dua lapisan deplesi. Untuk masing-masing lapisan
deplesi, potensi penghalang adalah sekitar 0,7 V pada 15 0C untuk
transistor berbasis silikon Transistor
Sebuah transistor memiliki tiga daerah yang sudah didoping, emitter, basis dan
kolektor. Pn junction muncul diantara basis dan emitter, disebut sebagai dioda
http://loebuactivity.wordpress.com/
emitter. Sementara pn junction lainnya berada diantara basis dan kolektor, disebut
dioda kolektor. Emitter didoping sangat padat/banyak sekali, sedangkan basis
hanya didoping sedikit. Kolektor didoping tidak terlalu banyak dan tidak juga
terlalu sedikit.
2.2 The Biased Transistor
a. Emitor banyak doped memiliki pekerjaan: untuk memancarkan atau
menyuntikkan elektron bebas menjadi
b. Basis ringan diolah juga memiliki tujuan yang jelas: untuk lulus
emitterinjected elektron pada kolektor
c. Kolektor ini dinamakan demikian karena mengumpulkan atau
mengumpulkan sebagian besar elektron dari dasar
d. VBB maju-bias dioda emitor dan reverse VCC-bias kolektor
dioda.
Pada operasi biasa, tegangan maju diberikan pada dioda emitter dan tegangan
balik pada dioda kolektor Emiter yang telah didoping banyak, memiliki tugas
untuk mendorong elektron bebas masuk ke basis. Sedangkan basis bertugas
melewatkan sebagian besar elektron ke kolektor. Kolektor sesuai dengan namanya
mengoleksi elektron-elektron tersebut. Karena itu arus pada kolektor, besarnya
hamper sama dengan besarnya arus emitter. Arus basis biasanya kurang dari 5%
arus emitter.
http://loebuactivity.wordpress.com/
2.3 Dasar Pengoperasian
Sebuah transistor sambungan bipolar adalah perangkat tiga terminal yang, di
sebagian besar logika sirkuit, bertindak seperti sebuah saklar arus yang dikontrol.
Jika kita menempatkan kecil saat ini menjadi satu dari terminal, yang disebut
dasar, maka saklar itu "pada"-arus dapat mengalir antara dua terminal lain, yang
disebut emitor dan kolektor. Jika tidak ada saatdimasukkanke dalam pangkalan,
maka saklar "off"-tidak ada arus antara emitor dan kolektor.
Untuk mempelajari operasi dari transistor, kita pertama mempertimbangkan
pengoperasian sepasang dioda dihubungkan seperti ditunjukkan pada GambarBJT 1 (a). Dalam rangkaian ini, arus dapat mengalir dari node ke node B C atau E
node, ketika dioda yang tepat ke depan
bias. Namun, tidak ada arus dapat
mengalir dari C ke E, atau sebaliknya, karena untuk setiap pilihan tegangan pada
node B, C, dan E, salah satu atau kedua dioda akan mundur bias. sambungan pn
ini dari dua dioda dalam rangkaian ini ditunjukkan pada (b). Sekarang anggaplah
bahwa kita membuat dioda back-to-back sehingga mereka berbagi umum tipe-p
daerah, seperti yang ditunjukkan pada Gambar-BJT 1 (c). Struktur yang
dihasilkan adalah
disebut transistor npn dan memiliki properti yang
menakjubkan. (Setidaknya, para ahli fisika bekerja pada transistor kembali di
tahun 1950-an pikir itu adalah luar biasa) Jika kita menempatkan! saat ini di
dasar-untuk sambungan pn-emiter, maka saat ini jugadimungkinkan untuk
mengalir di persimpangan np kolektor-to-base (yang biasanya tidak mungkin) dan
dari sana ke emitor.
Simbol rangkaian untuk transistor npn ditunjukkan pada Gambar-BJT 1 (d).
Perhatikan bahwa simbol berisi panah halus dalam arah arus positif mengalir. Hal
ini juga mengingatkan kita bahwa sambungan basis-untuk emitor adalah
persimpangan pn, yang sama dengan dioda yang memiliki simbol panah.
http://loebuactivity.wordpress.com/
Hal ini juga memungkinkan untuk membuat transistor pnp, seperti yang
ditunjukkan pada Gambar-BJT 2. Namun, transistor pnp jarang digunakan dalam
rangkaian digital, sehingga kita tidak akan membahas mereka lebih jauh. E aku
arus yang mengalir keluar dari emitor dari transistor npn adalah jumlah arus I b
dan c aku mengalir ke dalam basis dan kolektor. Sebuah transistor sering
digunakan sebagai penguat sinyal, karena selama rentang operasi tertentu (yang
aktif wilayah) kolektor saat ini adalah sebesar kali konstan tetap dasar arus.
Namun, di sirkuit digital, kita biasanya menggunakan transistor sebagai sederhana
saklar yang selalu penuh "on " atau penuh "off," seperti yang dijelaskan
selanjutnya.
http://loebuactivity.wordpress.com/
Gambar BJT-3 menunjukkan konfigurasi yang umum-emitor dari transis npntor, yang paling sering digunakan dalam aplikasi switching digital. Ini konfigurasi
menggunakan dua resistor, R1 dan R2, selain npn tunggal
transistor. Dalam rangkaian ini, jika VIN adalah 0 atau negatif, maka dioda basiske-emitor
persimpangan adalah reverse bias, dan tidak ada dasar arus (BI) dapat mengalir.
Jika tidak ada arus basis
arus, maka tidak ada arus kolektor (CI) dapat mengalir, dan transistor dikatakan
dipotong
off (OFF).
Karena dasar-untuk junction-emitter adalah dioda nyata, sebagai lawan ideal satu,
VIN harus mencapai minimal 0,6 V (satu dioda-drop) sebelum dasar saat ini dapat
mengalir. Setelah ini terjadi, hukum Ohm memberitahu kita bahwa Ib = (VIN 0,6) / R1 (Kami mengabaikan Rf maju perlawanan dari depan-bias base-to-emitor
persimpangan, yang biasanya kecil dibandingkan dengan base resistor R1) dasar
Ketika. arus saat ini, maka arus kolektor dapat mengalir dalam jumlah yang
sebanding dengan Ib, yaitu,
Ic = β ⋅ lb
http://loebuactivity.wordpress.com/
Konstanta proporsionalitas, β, disebut keuntungan dari transistor, dan dalam
kisaran 10 sampai 100 untuk transistor khas. Meskipun dasar Ib saat ini
mengontrol aliran arus kolektor Ic, juga secara tidak langsung mengontrol
tegangan VCE sambungan kolektor-ke-emitor, sejak VCE hanyalah tegangan
suplai VCC minus drop tegangan resistor R2:
VCE = VCC - Ic ⋅ R2
VCC = - pon ⋅ β ⋅ R2
VCC = - β ⋅ (VIN - 0,6) ⋅ R2 / R1
Namun, dalam transistor yang ideal VCE tidak pernah bisa kurang dari nol
(transistor tidak bisa hanya membuat potensi negatif), dan dalam VCE transistor
sejati tidak pernah dapat kurang dari VCE (sat), parameter transistor yang
biasanya sekitar 0.2 V. Jika nilai-nilai VIN, β, R1, dan R2 adalah sedemikian rupa
sehingga persamaan di atas memprediksi nilai VCE yang kurang dari VCE (sat),
maka transistor tidak dapat beroperasi di daerah aktif dan persamaan tidak
berlaku. Sebaliknya, transistor beroperasi di daerah saturasi, dan dikatakan jenuh
(ON). Tidak peduli berapa banyak arus Ib kita dimasukkan ke dalam pangkalan,
VCE tidak bisa turun di bawah VCE (sat), dan kolektor Ic saat ini ditentukan
terutama oleh R2 resistor beban:
Ic = (VCC - VCE (sat)) / (R2 + RCE (sat))
Di sini, RCE (sat) adalah resistansi saturasi dari transistor. Biasanya, RCE
(duduk) adalah 50 Ω atau kurang dan tidak signifikan dibandingkan dengan R2.
Komputer ilmuwan mungkin ingin membayangkan transistor npn sebagai
perangkat yang terus menerus terlihat pada lingkungan dan mengeksekusi
program pada Tabel-BJT 1.
Table BJT-1 A C program that simulates the function of an npn
transistor in the common-emitter configuration.
/* Transistor parameters */
#define DIODEDROP 0.6 /* volts */
#define BETA 10
#define VCE_SAT 0.2 /* volts */
#define RCE_SAT 50 /* ohms */
main()
http://loebuactivity.wordpress.com/
{
float Vcc, Vin, R1, R2; /* circuit parameters */
float Ib, Ic, Vce; /* circuit conditions */
if (Vin < DIODEDROP) { /* cut off */
Ib = 0.0;
Ic = 0.0;
Vce = Vcc;
}
else { /* active or saturated */
Ib = (Vin - DIODEDROP) / R1;
if ((Vcc - ((BETA * Ib) * R2)) >= VCE_SAT) { /* active */
Ic = BETA * Ib;
Vce = Vcc - (Ic * R2);
}
else { /* saturated */
Vce = VCE_SAT;
Ic = (Vcc - Vce) / (R2 + RCE_SAT);
}
}
}
http://loebuactivity.wordpress.com/
2.3.a Transistor Logic Inverter
Gambar BJT-4 menunjukkan bahwa kita bisa membuat logika inverter dari
transistor npn di konfigurasi common-emiter. Ketika tegangan input LOW, output
tegangan TINGGI, dan sebaliknya.
Dalam aplikasi switching digital, transistor bipolar sering dioperasikan
sedemikian mereka selalu baik dipotong atau jenuh. Artinya, sirkuit digital seperti
inverter di Gambar-BJT 4 dirancang sehingga transistor mereka selalu (well,
hampir selalu) di salah satu negara digambarkan pada Gambar-BJT 5. Ketika
input VIN tegangan LOW, itu cukup rendah yang Ib adalah nol dan transistor
dipotong off; sambungan kolektor-emitor terlihat seperti rangkaian terbuka.
Ketika VIN adalah TINGGI
http://loebuactivity.wordpress.com/
itu sudah cukup tinggi (dan R1 cukup rendah dan β cukup tinggi) yang transistor
akan jenuh untuk setiap nilai wajar R2; sambungan kolektor-emitor terlihat
hampir seperti arus pendek. Masukan tegangan di wilayah undefined antarab
LOW dan HIGH biasanya tidak ditemui, kecuali pada saat transisi. Ini terdefinisi
daerah sesuai dengan margin suara yang kita bahas dengan Gambar 1-2
Cara lain untuk memvisualisasikan operasi dari sebuah inverter transistor
ditunjukkan pada Gambar BJT-6. Ketika VIN adalah TINGGI, transistor saklar
ditutup, dan output terminal dihubungkan ke ground, pasti LOW tegangan. Ketika
VIN adalah RENDAH, saklar transistor terbuka dan terminal output ditarik ke +5
V melalui resistor, tegangan output TINGGI kecuali terminal output terlalu
banyak dimuat (yaitu, benar dihubungkan melalui impedansi rendah ke tanah).
2.3b Schotty transistor
Ketika input dari transistor jenuh berubah, output tidak berubahsegera, dibutuhkan
waktu ekstra, yang disebut waktu penyimpanan, untuk keluar dari kejenuhan.
Padahal, lama penyimpanan account untuk sebagian besar dari delay propagasi
dalam keluarga logika TTL asli. Penyimpanan waktu dapat dihilangkan dan delay
propagasi dapat dikurangi dengan memastikan bahwa transistor tidak jenuh pada
operasi normal. Kontemporer TTL keluarga logika melakukan ini dengan
menempatkan dioda Schottky antara basis dan kolektor setiap transistor yang
mungkin jenuh, seperti yang ditunjukkan pada Gambar-BJT 7. Yang dihasilkan
transistor, yang tidak jenuh, disebut transistor Schottky-dijepit atau Schottky
transistor untuk pendek.
http://loebuactivity.wordpress.com/
Ketika maju bias, drop tegangan dioda Schottky adalah jauh lebih sedikit daripada
standar dioda's, 0,25 V vs 0,6 V. Dalam sebuah transistor jenuh standar, basistocollector tegangan 0,4 V, seperti yang ditunjukkan pada Gambar-BJT 8 (a).
Dalam sebuah transistor Schottky, yang shunts dioda arus dari dasar menjadi
kolektor sebelum Schottky transistor masuk ke dalam kejenuhan, seperti
ditunjukkan pada (b). Gambar BJT-9 adalah rangkaian Diagram inverter
sederhana dengan menggunakan sebuah transistor Schottky.
http://loebuactivity.wordpress.com/
3. MOSFET DAYA
Diskrit daya MOSFET yaitu mempekerjakan semikonduktor pengolahan
teknik-teknik yang mirip dengan hari ini VLSI sirkuit, meskipun perangkat
geometri, tegangan dan arus tingkat secara signifikan berbeda dari Rancangan
yang digunakan dalam VLSI perangkat. Oksida logam efek medan
semikonduktor transistor (MOSFET) didasarkan pada efek medan asli
transistor diperkenalkan pada 70an. Gambar 1 menunjukkan skematis
perangkat, transfer karakteristik dan perangkat simbol MOSFET. penemuan
daya MOSFET sebagian didorong oleh keterbatasan daya bipolar junction
transistor (BJTs) yang, sampai saat ini, adalah perangkat pilihan dalam
kekuasaan aplikasi elektronik. Meskipun tidak mungkin untuk mendefinisikan
benar-benar operasi batas-batas dari perangkat kekuasaan, kita akan mengacu
pada daya perangkat seperti perangkat apapun yang dapat beralih setidaknya
1A. Transistor daya bipolar perangkat yang dikendalikan saat ini. basis besar
drive
saat
ini
sebagai
tinggi
sebagai
salah
satu-seperlima
dari
arus kolektor diperlukan untuk menjaga perangkat dalam ON negara. Juga,
sebaliknya lebih tinggi dasar drive arus diharuskan untuk memperoleh cepat
turn-off. Meskipun negara yang sangat maju manufakturabilitas dan biaya
yang lebih rendah dari BJTs, ini keterbatasan telah membuat desain dasar
sirkuit drive lebih rumit dan karena itu lebih mahal dibandingkan power
MOSFET.
http://loebuactivity.wordpress.com/
Keterbatasan lain BJT adalah bahwa baik elektron dan lubang berkontribusi
konduksi. Kehadiran lubang dengan mereka yang lebih tinggi seumur hidup
pembawa menyebabkan kecepatan switching menjadi beberapa pesanan
besarnya lebih lambat dibandingkan dengan MOSFET daya dengan ukuran
hampir sama dan tegangan rating. Juga, BJTs menderita termal pelarian.
Mereka drop tegangan maju menurun dengan meningkatnya suhu
menyebabkan pengalihan arus ke perangkat tunggal ketika beberapav
perangkat paralel. Power MOSFET, di sisi lain, pembawa mayoritas perangkat
tanpa injeksi pembawa minoritas. Mereka lebih unggul dengan BJTs pada
aplikasi frekuensi tinggi di mana kerugian daya switching adalah penting.
http://loebuactivity.wordpress.com/
Plus, mereka bisa bertahan simultan penerapan arus dan tegangan tinggi tanpa
mengalami kegagalan merusak karena kerusakan kedua. Daya MOSFET juga
dapat disejajarkan dengan mudah karena ke depan. drop tegangan meningkat
dengan meningkatnya suhu, menjamin pemerataan arus di antara semua
komponen.
Namun, pada tegangan breakdown tinggi (> 200V) tegangan pada drop-negara
kekuatan MOSFET menjadi lebih tinggi dari perangkat ukuran hampir sama
bipolar dengan rating tegangan yang sama. Hal ini membuat lebih menarik
menggunakan transistor daya bipolar dengan mengorbankan kinerja buruk
frekuensi tinggi. Gambar 2 menunjukkan arus-tegangan keterbatasan kini
MOSFET kekuasaan dan BJTs. Seiring waktu, material baru, struktur dan teknik
pengolahan yang diharapkan dapat meningkatkan batas ini.
http://loebuactivity.wordpress.com/
Gambar 3 menunjukkan diagram skematik dan Gambar 4 menunjukkan asal fisik
komponen parasit di sebuah MOSFET saluran-n kekuasaan. JFET parasit ini
muncul antara dua implan tubuh membatasi arus mengalir bila lebar menipisnya
dari dua dioda tubuh yang berdekatan memperpanjang ke wilayah drift dengan
meningkatkan tegangan tiriskan. The BJT parasit dapat membuat perangkat rentan
terhadap perangkat yang tidak diinginkan turn-on
dan prematur rusak.
Perlawanan dasar BPR harus diminimalkan melalui desain yang cermat terhadap
doping dan jarak di bawah wilayah sumber. Ada beberapa kapasitansi parasit yang
terkait dengan MOSFET daya seperti ditunjukkan pada Gambar 3. CGS adalah
kapasitansi akibat tumpang tindih sumber dan daerah saluran dengan gerbang
polysilicon dan bersifat independen terhadap tegangan yang diberikan. CGD
terdiri dari dua bagian, yang pertama adalah kapasitansi terkait tumpang tindih
dengan gerbang polysilicon dan silikon di bawah di wilayah JFET. Bagian kedua
adalah kapasitansi yang terkait dengan wilayah penipisan langsung di bawah
gerbang. CGD adalah nonlinier fungsi tegangan. Akhirnya, CDS, kapasitansi
yang terkait dengan dioda tubuh-drift, berbanding terbalik dengan akar kuadrat
dari saluran sumber bias. Saat ini ada dua desain MOSFET daya, biasanya
disebut sebagai planar dan desain parit. Desain planar telah diperkenalkan di
skematis Gambar 3. Dua variasi kekuatan parit MOSFET ditunjukkan Gambar 5.
Palung ini teknologi memiliki keuntungan dari kepadatan sel lebih tinggi, namun
lebih sulit untuk memproduksi dari planar yang perangkat.
http://loebuactivity.wordpress.com/
BREAKDOWN VOLTAGE
Tegangan tembus, BVDSS, adalah tegangan pada yang reverse-bias badan-drift
dioda istirahat bawah dan signifikan mulai saat ini mengalir antara sumber dan
keluar karena longsoran salju proses perkalian, sedangkan pintu gerbang dan
sumber adalah korsleting bersama-sama. Arus-tegangan karakteristik MOSFET
daya ditunjukkan pada Gambar 6. BVDSS biasanya diukur pada 250mA drain
saat ini. Untuk menguras tegangan di bawah BVDSS dan tanpa bias pada
gerbang, tidak ada saluran dibentuk di bawah gerbang di permukaan dan
menguras tegangan sepenuhnya didukung oleh reverse-bias tubuh-drift p-n
junction. Dua terkait fenomena ini dapat terjadi di buruk dirancang dan diproses
perangkat: punch-through dan mencapai-through. Punchthrough diamati ketika
penipisan tersebut wilayah pada sisi sumber dari p n tubuh melayangpersimpangan mencapai sumber daerah di drain tegangan di bawah nilai
tegangan longsoran salju perangkat. Ini memberikan saat ini jalur antara sumber
dan emigrasi dan menyebabkan gangguan lembut karakteristik seperti
ditunjukkan pada Gambar 7. Kebocoran arus yang mengalir antara sumber dan
pembuangan dinotasikan dengan IDSS. Ada pengorbanan yang harus dibuat
antara RDS (on) yang membutuhkan lebih pendek saluran panjang dan pukulanmelalui penghindaran yang membutuhkan panjang saluran lagi. Jangkauan
melalui fenomena terjadi ketika wilayah penipisan di sisi drift-pn tubuh-drift
persimpangan mencapai antarmuka epilayer-substrat sebelum avalanching
berlangsung di epi itu. Setelah
penipisan tepi memasuki konsentrasi substrat pembawa tinggi, peningkatan lebih
lanjut dalam tegangan saluran akan menyebabkan medan listrik dengan cepat
mencapai nilai kritis 2x105 / cm V mana avalanching dimulai.
http://loebuactivity.wordpress.com/
ON-RESISTANCE
Satu kesatuan daya MOSFET terdiri dari beberapa komponen seperti yang
ditunjukkan pada Gambar 8:
RDS(on) = Rsource + Rch + RA + RJ + RD + Rsub + Rwcml
Rsource = Source diffusion resistance
Rch = Channel resistance
RA = Accumulation resistance
http://loebuactivity.wordpress.com/
RJ = "JFET" component-resistance of the
region between the two body regions
RD = Drift region resistance
Rsub = Substrate resistance
Perairan dengan substrat resistivitas sampai20mW-cm digunakan untuk tegangan
tinggi perangkat dan kurang dari 5mW-cm untuk rendah tegangan perangkat.
Rwcml = Jumlah perlawanan Wire Bond, Hubungi resistansi antara sumber
dan tiriskan metallization dan silicon, metalisasi dan Leadframe
kontribusi. Ini biasanya diabaikan dalam perangkat tegangan tinggi tetapi dapat
menjadi signifikan dalam perangkat tegangan rendah. Gambar 9 menunjukkan
kepentingan relatif dari masing-masing komponen untuk RDS (on) selama
tegangan spektrum. Seperti dapat dilihat, pada tinggi tegangan RDS (on)
didominasi oleh epi perlawanan dan komponen JFET. Ini komponen lebih tinggi
pada tegangan tinggi karena resistivitas yang lebih tinggi atau perangkat
http://loebuactivity.wordpress.com/
latar belakang pembawa rendah konsentrasi di epi tersebut. Pada tegangan yang
lebih rendah, RDS (on) adalahdidominasi oleh resistensi saluran dan
kontribusi dari logam ke semikonduktor kontak, metalisasi, obligasi kabel dan
leadframe. Kontribusi substrat menjadi lebih signifikan untuk rincian lebih rendah
DYNAMIC CHARACTERISTICS
Ketika MOSFET digunakan sebagai switch, fungsi dasarnya adalah untuk
mengendalikan drain saat ini dengan pintu gerbang tegangan. Gambar 11 (a)
menunjukkan karakteristik transfer dan Gambar 11 (b) adalah model rangkaian
ekivalen sering digunakan untuk analisis kinerja MOSFET switching.
http://loebuactivity.wordpress.com/
Kinerja switching perangkat ditentukan oleh waktu yang diperlukan untuk
membangun perubahan tegangan di kapasitansi. RG adalah resistensi
didistribusikan dari pintu gerbang dan sekitar terbalik proporsional ke daerah
aktif. LS dan LD adalah sumber dan induktansi drain memimpin dan sekitar
beberapa puluh Nh. Khas nilai input (CISS), output (COSS) dan transfer reverse
(Crss) kapasitansi diberikan dalam data lembaran digunakan oleh desainer sirkuit
sebagai titik awal dalam menentukan nilai komponen sirkuit. Data kapasitansi
lembar didefinisikan dalam kaitannya dengan kapasitansi rangkaian ekivalen
sebagai:
Ciss = CGS + CGD, CDS shorted
Crss = CGD
Coss = CDS + CGD
http://loebuactivity.wordpress.com/
Gate-untuk-drain kapasitansi, CGD, adalah nonlinear fungsi dari tegangan dan
yang paling parameter penting karena memberikan feedback loop antara output
dan masukan dari rangkaian. CGD juga disebut Kapasitansi Miller karena
menyebabkan jumlah kapasitansi input bersifat dinamis untuk menjadi lebih besar
daripada jumlah kapasitansi statis. Gambar 12 menunjukkan tes Perpindahan khas
sirkuit. Juga ditampilkan adalah komponen waktu naik dan turun dengan mengacu
pada VGS dan VDS bentuk gelombang. Turn-on delay, td (di), adalah waktu yang
dibutuhkan untuk muatan kapasitansi input dari perangkat sebelum menguras
konduksi saat ini dapat dimulai. Demikian pula, turn-off delay, td (off), adalah
waktu diambil untuk melaksanakan kapasitansi setelah setelah dimatikan.
http://loebuactivity.wordpress.com/
GATE CHARGE
Meskipun input capacitance nilai-nilai yang berguna, mereka tidak memberikan
hasil yang akurat ketika membandingkan switching kinerja dua perangkat
dari berbagai produsen. Pengaruh ukuran perangkat dan transkonduktansi
membuat seperti perbandingan lebih sulit. lebih berguna parameter dari desain
sirkuit sudut pandang adalah muatan gerbang daripada kapasitansi. Sebagian besar
produsen mencakup parameter pada lembar data mereka. Gambar 13
menunjukkan sebuah gerbang khas biaya gelombang dan uji sirkuit. Ketika
gerbang tersambung ke tegangan suplai, VGS mulai meningkat sampai mencapai
Vth, di mana titikmenguras mulai saat ini mengalir dan yang CGS mulai mengisi.
Selamaperiode t1 untuk t2, CGS terus biaya, pintu gerbang tegangan terus
meningkat danmenguras naik saat ini proporsional. Pada saat t2, CGSbenar-benar
diisi dan menguras saat ini mencapai ID saat ini dan telah ditentukankonstan
sedangkan drainase tetap tegangan mulai jatuh. Dengan mengacu pada setara
rangkaian model MOSFET ditunjukkan pada Gambar 13, dapat dilihat bahwa
dengan CGS terisi penuh di t2, VGS mulai saat ini menjadi konstan dan dorongan
untuk mengisi kapasitansi Miller, CDG. Ini terus sampai waktu t3.
Mengisi waktu untuk kapasitansi Miller lebih besar dari itu untuk gerbang ke
sumber kapasitansi CGS karena berubah dengan cepat saluran tegangan antara t2
http://loebuactivity.wordpress.com/
dan t3 (saat ini = C dv / dt). Setelah kedua kapasitansi CGS dan CGD yang terisi
penuh, tegangan gate (VGS) mulai meningkat lagi hingga mencapai supply
tegangan pada saat t4. Biaya gerbang (QGS + QGD) sesuai dengan waktu t3
adalah biaya minimum yang diperlukan untuk beralih perangkat. Bagus sirkuit
desain praktek menentukan penggunaan tegangan gerbang yang lebih tinggi dari
minimal yang diperlukan untuk switching dan oleh karena itu beban gerbang
digunakan dalam perhitungan adalah QG sesuai dengan t4. Keuntungan
menggunakan biaya gerbang adalah bahwa desainer dengan mudah dapat
menghitung jumlah arus yang dibutuhkan dari drive sirkuit untuk mengaktifkan
perangkat dalam yang diinginkan Lamanya waktu karena Q = CV dan I = C dv /
dt, Q Waktu x saat ini. Untuk misalnya, perangkat dengan biaya gerbang 20nC
dapat diaktifkan dalam 20msec jika 1ma adalah ndipasok ke pintu gerbang atau
dapat menghidupkan dalam 20nsec jika arus gerbang ditingkatkan menjadi 1A.
Perhitungan sederhana ini tidak akan mungkin terjadi dengan kapasitansi masukan
nilai.
4. Static induction Transister (SIT)
Karakteristik dari SITH mirip dengan karakteristik dari MOSFET. SITH
biasanya dihidupkan dengan memberikan tegangan gerbang positif seperti
thyristor biasa dan dimatikan dengan memberikan tegangan negatif pada
gerbangnya. SITH merupakan devais dengan pembawa muatan minoritas.
Akibatnya SITH memiliki resistansi/jatuh tegangan keadaan on yang rendah dan
dapat dibuat dengan rating tegangan dan arus yang lebih tinggi.
SITH memiliki kecepatan switching yang tinggi dengan kemampuan dv/dt
dan di/dt yang tinggi. Waktu switchingnya berada pada orde 1 sampai 6 µs. rating
tegangan dapat mencapai 2500 V dan rating arus dibatasi 500 A. Devais ini sangat
sensitif terhadap proses produksi, gangguan kecil pada proses produksi akan
menghasilkan perubahan yang besar pada karaktristik devais.
http://loebuactivity.wordpress.com/
5. Insulated Gate bipolar Transistor (IGBT)
IGBT (Insulated-Gate Bipolar Transistor) adalah piranti semikonduktor
dengan tiga terminal yang setara dengan gabungan sebuah transistor bipolar (BJT)
dan sebuah transistor efek medan (MOSFET) yang tercatat untuk efisiensi tinggi
dan cepat berpindah. Karena dirancang untuk cepat menghidupkan dan
mematikan, IGBT sering digunakan dengan menyatukan kompleks waveforms
pulse modulasi lebar dan low-pass filters.
5.1.
Karakteristik IGBT
Sesuai dengan namanya, divais baru ini merupakan divais yang menggabungkan
struktur dan sifat-sifat dari kedua jenis transistor tersebut di atas, BJT dan
MOSFET. Dengan kata lain, IGBT mempunyai sifat kerja yang menggabungkan
keunggulan sifat-sifat kedua jenis transistor tersebut. Terminal gate dari IGBT,
sebagai terminal kendali juga mempunyai struktur bahan penyekat (insulator)
sebagaimana pada MOSFET.
Input dari IGBT adalah terminal Gate dari MOSFET, sedang terminal
Source dari MOSFET terhubung ke terminal Basis dari BJT. Dengan
demikian, arus drain keluar dan dari MOSFET akan menjadi arus basis
dari BJT. Karena besarnya tahanan masuk dari MOSFET, maka terminal
input IGBT hanya akan menarik arus yang kecil dari sumber. Di pihak
http://loebuactivity.wordpress.com/
lain, arus drain sebagai arus keluaran dari MOSFET akan cukup besar
untuk membuat BJT mencapai keadaan saturasi. Dengan gabungan sifat
kedua elemen tersebut, IGBT mempunyai perilaku yang cukup ideal
sebagai sebuah saklar elektronik. Di satu pihak IGBT tidak terlalu
membebani sumber, di pihak lain mampu menghasilkan arus yang besar
bagi beban listrik yang dikendalikannya.
6.
Terminal masukan IGBT mempunyai nilai impedansi yang sangat tinggi, sehingga
tidak membebani rangkaian pengendalinya yang umumnya terdiri dari rangkaian
logika. Ini akan menyederhanakan rancangan rangkaian pengendali (controller)
dan penggerak (driver) dari IGBT. Di samping itu, kecepatan pensaklaran IGBT
juga lebih tinggi dibandingkan divais BJT, meskipun lebih rendah dari divais
MOSFET yang setara. Di lain pihak, terminal keluaran IGBT mempunyai sifat
yang menyerupai terminal keluaran (kolektor-emitter) BJT. Dengan kata lain,
pada saat keadaan menghantar, nilai tahanan menghantar (Ron) dari IGBT sangat
kecil, menyerupai Ron pada BJT.
Dengan demikian bila tegangan jatuh serta lesapan dayanya pada saat keadaan
menghantar juga kecil. Dengan sifat-sifat seperti ini, IGBT akan sesuai untuk
dioperasikan pada arus yang besar, hingga ratusan Ampere, tanpa terjadi kerugian
daya yang cukup berarti. IGBT sesuai untuk aplikasi pada perangkat inverter
maupun Kendali Motor Listrik (Drive).
http://loebuactivity.wordpress.com/
5.2 Sifat – Sifat IGBT
Komponen utama di dalam aplikasi elekronika daya (power electronics)
dewasa ini adalah saklar zat padat (solid-state switches) yang diwujudkan dengan
peralatan semikonduktor seperti transistor bipolar (BJT),transistor efek medan
(MOSFET), maupun Thyristor. Sebuah saklar ideal di dalam aplikasi elektronika
daya akan mempunyai sifat-sifat sebagai berikut:
1. pada saat keadaan tidak menghantar (off), saklar mempunyai tahanan yang
besar sekali, mendekati nilai tak berhingga. Dengan kata lain, nilai arus
bocor struktur saklar sangat kecil
2. Sebaliknya, pada saat keadaan menghantar (on), saklar mempunyai
tahanan menghantar (Ron) yang sekecil mungkin. Ini akan membuat nilai
tegangan jatuh (voltage drop) keadaan menghantar juga sekecil mungkin,
demikian pula dengan besarnya daya lesapan (power dissipation) yang
terjadi, dan (kecepatan pensaklaran (switching speed) yang tinggi.
•
Sifat nomor (1) umumnya dapat dipenuhi dengan baik oleh semua
jenis peralatan semikonduktor yang disebutkan di atas, karena
peralatan semikonduktor komersial pada umumnya mempunyai nilai
arus bocor yang sangat kecil.
http://loebuactivity.wordpress.com/
•
Untuk sifat nomor (2), BJT lebih unggul dari MOSFET, karena
tegangan jatuh pada terminal kolektor-emitter, VCE pada keadaan
menghantar (on) dapat dibuat sekecil mungkin dengan membuat
transitor BJT berada dalam keadaan jenuh (saturasi).
•
Sebaliknya, untuk unsur kinerja nomor (3) yaitu kecepatan switching,
MOSFET lebih unggul dari BJT, karena sebagai divais yang bekerja
berdasarkan aliran pembawa muatan mayoritas (majority carrier),
pada MOSFET tidak dijumpai aruh penyimpanan pembawa muatan
minoritas
pada
saat
proses
pensaklaran,
yang
cenderung
memperlamnat proses pensaklaran tersebut.
5.3 Rumus – Rumus IGBT
1. Total Daya Disipasi (Daya maksimal yang dapat device tahan)
2. Arus Pada Colector
http://loebuactivity.wordpress.com/
Keterangan
P
= Daya Disipasi
Ic
= Arus Colector
Tj
= Temperatur Junction
Vce
= Beda potensial Colector – Emiter
http://loebuactivity.wordpress.com/
6. ISOLASI ATARA DRIVE BASIS DA GERBAG
Untuk mengoperasikan transistor daya sebagai saklar, tegangan tertentu atau
arus basis harus diberikan. Untuk membawa transistor dari metode saturasi
untuk tegangan keadaan hidup yang rendah. Tegangan control harus diberikan
antara terminal gerbang dan sumber atau antara terminal basis dan emiter.
Secara mendasar ada dua jalan pengembangan atau pengisolasian sinyal
kantrol atau gerbang ground.
1. Transformator pulsa
2. Optokopler
Transfomator pulsa
Transformator pulsa adalah transformator yang didesain khusus untuk
memberikan keluaran gelombang pulsa. Transformator jenis ini menggunakan
material inti yang cepat jenuh sehingga setelah arus primer mencapai titik tertentu,
fluks magnet berhenti berubah. Karena GGL induksi pada lilitan sekunder hanya
terbentuk jika terjadi perubahan fluks magnet, transformator hanya memberikan
keluaran saat inti tidak jenuh, yaitu saat arus pada lilitan primer berbalik arah.
Optokopler
Optocoupler adalah suatu piranti yang terdiri dari 2 bagian yaitu transmitter dan receiver,
yaitu antara bagian cahaya dengan bagian deteksi sumber cahaya terpisah. Biasanya
optocoupler digunakan sebagai saklar elektrik, yang bekerja secara otomatis.optocoupler
atau optoisolator merupakan komponen penggandeng (coupling) antara rangkaian input
dengan rangkaian output yang menggunakan media cahaya (opto) sebagai penghubung.
Dengan kata lain, tidak ada bagian yg konduktif antara kedua rangkaian tersebut.
Optocoupler sendiri terdiri dari 2 bagian, yaitu transmitter (pengirim) dan receiver
(penerima)
http://loebuactivity.wordpress.com/
1. Transmiter
Merupakan bagian yg terhubung dengan rangkaian input atau rangkaian
kontrol. Pada bagian ini terdapat sebuah LED infra merah (IR LED) yang
berfungsi untuk mengirimkan sinyal kepada receiver. Padatransmitter
dibangun dari sebuah LED infra merah. Jika dibandingkan dengan
menggunakan LED biasa, LED infra merah memiliki ketahanan yang lebih
baik terhadap sinyal tampak. Cahaya yang dipancarkan oleh LED infra merah
tidak terlihat oleh mata telanjang.
2. Receiver
Merupakan bagian yg terhubung dengan rangkaian output atau rangkaian
beban, dan berisi komponen penerima cahaya yang dipancarkan oleh
transmitter. Komponen penerima cahaya ini dapat berupa photodioda atapun
phototransistor. Pada bagian receiver dibangun dengan dasar komponen
phototransistor. Phototransistor merupakan suatu transistor yang peka
terhadap tenaga cahaya. Suatu sumber cahaya menghasilkan energi panas,
begitu pula dengan spektrum infra merah. Karena spekrum infra mempunyai
efek panas yang lebih besar dari cahaya tampak, maka phototransistor lebih
peka untuk menangkap radiasi dari sinar infra merah.
Jika dilihat dari penggunaannya, optocoupler biasa digunakan untuk
mengisolasi common rangkaian input dengan common rangkaian output.
Sehingga supply tegangan untuk masing2 rangkaian tidak saling terbebani dan
juga untuk mencegah kerusakan pada rangkaian kontrol (rangkaian input).
Beberapa aplikasi optocoupler yang pernah saya temui diantaranya adalah:
Rangkaian driver motor DC
Sebagai driver rangkaian yg dikontrol oleh mikrokontroler
Sebagai driver rangkaian yg dikontrol oleh paralel port komputer
Optocoupler yg biasanya saya jumpai di toko-toko elektronik mempunyai seri
4N25,4N33 dan 4N35.
Sensor Cahaya (Optocoupler) dan Piringan Sensor
http://loebuactivity.wordpress.com/
Tujuan utama dari digunakan sensor cahaya dan piringan sensor adalah
untuk mendapatkan data kecepatan putaran dari setiap roda. Piringan
sensor yang digunakan dibuat dari negatif-film yang dijepit oleh dua buah
acrylic transparan agar semakin presisi pembacaan datanya. Sedangkan
sensor cahaya yang digunakan adalah optocoupler yang prinsip kerjanya
adalah ketika ada benda yang berada di antara celah sensornya, maka
cahaya yang dikirimkan tidak bisa diterima oleh bagian penerimanya,
sehingga menghasilkan tegangan keluaran yang nilainya mendekati VCC,
begitu juga sebaliknya, jika tidak ada benda diantara celah sensornya maka
akan menghasilkan tegangan keluaran yang nilainya mendekati 0 Volt.
Optocoupler merupakan gabungan dari LED infra merah dengan
fototransistor yang terbungkus menjadi satu chips. Cahaya infra merah
termasuk dalam gelombang elektromagnetik yang tidak tampak oleh mata
http://loebuactivity.wordpress.com/
telanjang. Sinar ini tidak tampak oleh mata karena mempunyai panjang
gelombang berkas cahaya yang terlalu panjang bagi tanggapan mata
manusia. Sinar infra merah mempunyai daerah frekuensi 1 x 1012 Hz
sampai dengan 1 x 1014 GHz atau daerah frekuensi dengan panjang
gelombang 1µm – 1mm. LED infra merah ini merupakan komponen
elektronika yang memancarkan cahaya infra merah dengan konsumsi daya
sangat kecil. Jika diberi prasikap maju, LED infra merah yang terdapat
pada optocoupler akan mengeluarkan panjang gelombang sekitar 0,9
mikrometer.
Proses terjadinya pancaran cahaya pada LED infra merah dalam
optocoupler adalah sebagai berikut. Saat dioda menghantarkan arus,
elektron lepas dari ikatannya karena memerlukan tenaga dari catu daya
listrik. Setelah elektron lepas, banyak elektron yang bergabung dengan
lubang yang ada di sekitarnya (memasuki lubang lain yang kosong). Pada
saat masuk lubang yang lain, elektron melepaskan tenaga yang akan
diradiasikan dalam bentuk cahaya, sehingga dioda akan menyala atau
memancarkan cahaya pada saat dilewati arus. Cahaya infra merah yang
terdapat pada optocoupler tidak perlu lensa untuk memfokuskan cahaya
karena dalam satu chip mempunyai jarak yang dekat dengan penerimanya.
Pada optocoupler yang bertugas sebagai penerima cahaya infra merah
adalah fototransistor. Fototransistor merupakan komponen elektronika
yang berfungsi sebagai detektor cahaya infra merah. Detektor cahaya ini
mengubah efek cahaya menjadi sinyal listrik, oleh sebab itu fototransistor
termasuk dalam golongan detektor optik.
Fototransistor memiliki sambungan kolektor–basis yang besar dengan
cahaya infra merah, karena cahaya ini dapat membangkitkan pasangan
lubang elektron. Dengan diberi prasikap maju, cahaya yang masuk akan
menimbulkan arus pada kolektor.
Fototransistor memiliki bahan utama yaitu germanium atau silikon yang
sama dengan bahan pembuat transistor. Tipe fototransistor juga sama
dengan transistor pada umumnya yaitu PNP dan NPN. Perbedaan
http://loebuactivity.wordpress.com/
transistor dengan fototransistor hanya terletak pada rumahnya yang
memungkinkan cahaya infra merah mengaktifkan daerah basis, sedangkan
transistor biasa ditempatkan pada rumah logam yang tertutup. Simbol
optocoupler seperti terlihat pada Gambar
Gambar rangkaian optocoupler
Prinsip kerja dari rangkaian optocoupler adalah :
Jika S1 terbuka maka LED akan mati, sehingga phototransistor tidak akan
bekerja. • Jika S1 tertutup maka LED akan memancarkan cahaya,sehingga
phototransistor akan •Jika antara phototransistor dan LED terhalang maka
phototransistor • tersebut akan off sehingga output dari kolektor akan
berlogika high.
http://loebuactivity.wordpress.com/
Sebaliknya jika antara phototransistor dan LED tidak terhalang maka •
phototransistor dan LED tidak terhalang maka phototransistor tersebut
akan on sehingga output-nya akan berlogika low.
Ditinjau dari penggunaanya, fisik optocoupler dapat berbentuk bermacammacam. Bila hanya digunakan untuk mengisolasi level tegangan atau data
pada sisi transmitter dan sisi receiver, maka optocoupler ini biasanya
dibuat dalam bentuk solid (tidak ada ruang antara LED dan
phototransistor). Sehingga sinyal listrik yang ada pada input dan otput
akan terisolasi. Dengan kata lain optocoupler ini digunakan sebagai
optoisolator jenis IC.
Kerugian atau keburukan dari optocoupler adalah pada kecepatan
switchingnya. Hal ini disebabkan karena efek dari area yang sensistif
terhadap cahaya dan timbulnya efek kapasitansi pada ‘junction’-nya. Jika
diperlukan kecepatan switching yang cukup tinggi maka optoisolator harus
dikonfigurasikan sehingga yang digunakan adalah sebagai photodiode-nya.
http://loebuactivity.wordpress.com/
7. PERBADIGA UMUM ATARA KIERJA BJT, MOSFET DA
IGBT
Tabel 1. Perbandingan tiga piranti penyakelar daya untuk kemampuan
(rating) yang setara
Karakteristik
MOSFET
IGBT
Bipolar
Kemampuan arus (A)
20
20
20
Kemampuan tegangan (V)
500
600
500
(ohm) 0,2
0,24
0,18
(ohm) 0,6
0,23
0,24
40
200
200
Ron
Pada 25º C
Ron
Pada 150º C
Waktu turun (nanodetik)
Dua fakta yang bersumber pada Tabel 1 tersebut adalah bahwa; pertama,
transistor bipolar sangat lebih lambat daripada MOSFET. Secara prinsip, hal ini
disebabkan oleh waktu gulir mati (turn-off) piranti bipolar yang lebih panjang.
Kedua adalah resistansi saat kondisi menyambung (on-state) piranti bipolar yang
relatif tak bergantung (bersifat invarian) terhadap temperatur, dibandingkan
dengan adanya nilai koefisien temperatur yang tinggi pada MOSFET. Informasi
koefisien temperatur ini merupakan pertimbangan penting dalam perencanaan
batas aman thermal pada sistem-sistem yang berdaya tinggi.
Tabel 2 menyatakan perbandingan yang lebih umum mengenai
karakteristik penyakelarannya. Disebabkan oleh struktur masukan gate-nya,
MOSFET dan IGBT merupakan piranti elektronik yang dikemudikan oleh
tegangan, dengan kebutuhan akan daya pengemudi yang relatif kecil saja.
http://loebuactivity.wordpress.com/
Sementara itu, pada transistor bipolar yang sifatnya dikemudikan oleh arus (arus
keluaran dibagi oleh hFE), ia memerlukan pengemudi dengan daya yang relatif
lebih besar.
Dalam hal kapasitansi masukan, untuk MOSFET dan IGBT, bergantung
pada ratingnya (kemampuan arusnya). Kapasitansi ini dapat menjadi demikian
besar, sehingga rangkaian pengemudinya dituntut memiliki kemampuan untuk
mengisi dan membuang dengan cepat muatan kapasitansi yang besar ini.
IGBT tampaknya memang menawarkan rating kemampuan arus yang
lebih baik. Namun demikian, kekurangan dan kelebihan masing-masing piranti
yang tercantum pada Tabel 2 tersebut dapat digunakan sebagai acuan untuk
memilih salah satu di antara ketiganya.
Tabel 2. Perbandingan karakteristik piranti penyakelar daya
Karakteristik
MOSFET
IGBT
Bipolar
Tipe pengemudi
Tegangan
Tegangan
Arus
Daya pengemudi
minimum
Minimum
Besar
Tingkat kerumitan Sederhana
Sederhana
Cukupan
pengemudi
sedang
Kemampuan
arus Tinggi pada teg. Sangat
pada nilai tegangan rendah;
drop
ujung
di
atau
tinggi Cukupan
(sangat
rendah (terpengaruh oleh terpengaruh
ujung- pada teg. tinggi
terminal
oleh
kecepatan
kecepatan
penyakelaran)
penyakelaran
piranti
Rugi penyakelaran Sangat rendah
Rendah
sedang
sampai Sedang
sampai
tinggi
(dipengaruhi oleh (dipengaruhi oleh
http://loebuactivity.wordpress.com/
rugi konduksi)
rugi konduksi)
Untuk mempertahankan nilai resistansi yang tetap rendah, pembuat IGBT
membuat kemampuan arus yang lebih rendah untuk tipe yang lebih cepat. Sebagai
contoh, Perusahaan International Rectifier (IR) di pasaran menawarkan tiga tipe
IGBT; yakni tipe standar, cepat dan ultra cepat. IR mendeskripsikan kemampuan
arus dengan perbandingan terbalik terhadap kecepatan penyakelarannya.
Sementara itu VCE saturasinya naik berturut-turut untuk masing-masing tipe
tersebut menjadi; 1,3 1,5, dan 1,9 volt.
Parameter terakhir dalam Tabel 2 tersebut adalah rugi penyakelaran
(switching losses) , yang mencerminkan kecepatan penyakelaran dari ketiga
piranti elektronik tersebut. Untuk MOSFET, baik transisi saat menyambung (turnon) dan memutus (turn-off) sangat cepat. Sedang untuk IGBT, kita dihadapkan
pada kenyataan bahwa ada perimbangan dalam hal kecepatan penyakelaran versus
kemampuan arus; jenis yang lebih cepat akan mengalami rugi konduksi yang lebih
tinggi.
Waktu penyakelaran pada IGBT sebagian besar didominasi oleh waktu
saat menyambung, sehingga secara garis besar membatasi penggunaannya dalam
sistem yang beroperasi pada laju penyakelaran yang lebih rendah daripada 100
kHz.
http://loebuactivity.wordpress.com/
8. METODE RESOASI PADA SISTEM PEGUBAH DAYA PADA
PEYAKALARA BEPEGARUH DI/DT DA DV/DT.
Pengubahan
daya
dengan
metoda
resonansi
dicapai
dengan
mengkombinasikan topologi pengubahan daya dengan strategi penyakelaran
yang menghasilkan terjadinya transisi penyakelaran pada saat arus melalui
dan/atau tegangan pada penyakelar tersebut nol. Dengan demikian, rugi
penyakelaran yang merupakan salah satu faktor penghambat utama dalam
sistim pengubahan daya dengan metoda penyakelaran dapat ditekan serendah
mungkin atau mendekati nol. Selain dari itu, tanpa menggunakan metoda
resonansi, piranti penyakelar akan selalu melibatkan tegangan tinggi dan/atau
arus tinggi pada saat transisi penyakelarannya, sehingga tidak hanya
mengakibatkan rugi penyakelaran yang tinggi, namun juga tekanan
penyakelaran (switching stress) berunsurkan dv/dt dan di/dt yang juga tinggi.
Oleh karena itu peranan metoda resonansi ini akan terasa peranannya karena
dapat menekan unsur dv/dt dan di/dt tersebut sehingga pemakaian piranti
penyakelar pun menjadi awet. Tambahan lagi, rugi penyakelaran dan tekanan
penyakelaran pada umumnya meningkat secara linier dengan semakin
tingginya frekuensi penyakelaran yang digunakan. Ini merupakan salah satu
faktor penghambat dalam usaha pemakaian frekuensi tinggi pada sistim
pengubahan daya dimana frekuensi tinggi tersebut sangat diperlukan untuk
meningkatkan kualitas daya keluaran, efisiensi daya, ukuran serta berat dari
piranti pengubah daya. Dengan metoda resonansi ini pula lah maka
permasalahan yang berkaitan dengan frekuensi penyakelaran yang tinggi dapat
teratasi. Ini dirasakan sangat penting, karena perkembangan piranti penyakelar
seperti IGBT, MOSFET, MCT dan lainnya akan terus menuju tidak hanya
kepada peningkatan kemampuan dayanya tetapi juga pada batas maksimum
kemampuan frekuensi penyakelarannya. Dengan metoda resonansi ini pulalah
maka kita dapat dimungkinkan untuk mengoperasikan piranti penyakelar pada
kapasitas kemampuan frekuensi penyakelarannya semaksimal mungkin.
http://loebuactivity.wordpress.com/
KESIMPULA
Transistor daya secara umum terdiri atas empat jenis yaitu BJT,
MOFET, ISTH dan IGBT. BJT merupakan devais yang dikontrol oleh arus
dan parameternya sensitif terhadp suhu sambungan. BJT mempunyai
masalah breakdown kedua dan memerlukan pembalikan arus basis untuk
waktu simpan. Akan tetapi BJT memiliki tegangan saturasi dan tegangan
keadaan hidup yang rendah.
MOSFET merupakan devis yang dikontrol tegangan
dan
memerlukan daya pensinyalan gerbang yang sangat rendah. MOSFET
tidak sensitif terhadap suhu sambungan, tidak mengalami persoalan
breakdown kedua dan tidak memerlukan tegangan gerbang negatif pada
proses turn off. IGBT yang mengkombinasikan keuntungan dari BJT dan
MOSFET. Merupakan devais yang dikontrol tegangan dan memiliki
tegangan hidup sama dengan BJT. IGBT tidak mengalami masalah
brakdown kedua. SIT merupakan devais daya tinggi untuk frekuensi
tinggi. SIT cocok untuk penguat audio, VH/UHF dan penguat gelombang
mikro. SIT memiliki karakteristik normally on dengan tegangan jatuh pada
hidup tinggi.
Transistor dapat dihubungan seri maupun paralel. Operasi paralel
biasanya memerlukan elemen-elemen pembagi arus. Operasi serial
memerlukan penyesuaian parameter-parameter terutama pada saat turn-off
maupun turn-on. Untuk mempertahankan hubungan tegangan arus
transistor
pada
turn-on
maupun
turn-off
biasanya
perlu
untuk
menggunakan rangkaian snubber untuk membatasi di/dt dan dv/dt.
Sinyal gerbang dapat diisolasi dari rangkaian daya dengan
transformasi pulsa atau optokopler. Transformaot pulsa bersifat sederhan.
Hanya iduktansi bocornya sangat kecil. Transformator dapat tersaturasi
pada frekuensi rendah dan pulsa panjang. Optokoler memerlukan sumber
daya terpisah.
http://loebuactivity.wordpress.com/
http://loebuactivity.wordpress.com/