Elektronikindo.com – Apa Itu IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) Dan Bagaimana Cara Kerjanya. IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) adalah semikonduktor daya yang digunakan dalam berbagai aplikasi industri dan elektronik, terutama dalam rangkaian daya tinggi.
IGBT merupakan kombinasi dari dua jenis transistor, yaitu MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) dan BJT (Bipolar Junction Transistor). Dalam artikel ini, kita akan membahas apa itu IGBT, cara kerjanya, dan mengapa IGBT menjadi populer dalam aplikasi daya tinggi.
Pengertian IGBT
IGBT adalah perangkat semikonduktor daya yang berfungsi sebagai saklar elektronik. IGBT menyediakan kemampuan mengendalikan aliran arus listrik dari sumber daya tinggi ke beban dengan menggunakan tegangan gate sebagai pengendali.
Struktur IGBT
Struktur dasar IGBT terdiri dari empat lapisan semikonduktor, yaitu N-type drift region, P-type buffer region, N-type base region, dan P-type emitter region. Lapisan semikonduktor ini membentuk struktur vertikal IGBT yang memungkinkan sirkuit daya tinggi dengan karakteristik semikonduktor daya yang baik.
Cara Kerja IGBT
Cara kerja IGBT melibatkan tiga terminal utama, yaitu Collector (Kolektor), Emitter (Pemancar), dan Gate. Berikut adalah langkah-langkah cara kerja IGBT secara sederhana:
1. Tegangan Gate Nol (Off State)
– Ketika tegangan gate (V_G) bernilai nol, IGBT berada dalam kondisi off state (mati) dan tidak mengalirkan arus antara kolektor dan pemancar.
– Pada kondisi ini, junction antara lapisan P dan N berada dalam keadaan reverse-biased, sehingga mengisolasi arus.
2. Tegangan Gate Positif (On State)
– Ketika tegangan gate diberikan dengan nilai positif, lebih tinggi dari ambang tegangan (V_GS(th)), IGBT akan masuk ke dalam kondisi on state (hidup) dan mulai mengalirkan arus dari kolektor ke pemancar.
– Tegangan gate positif menyebabkan terbentuknya channel konduksi pada junction N, yang memungkinkan arus mengalir dari kolektor ke pemancar.
3. Sustaining Voltage
– Setelah IGBT berada dalam kondisi on state, akan ada sedikit tegangan (V_CE(sat)) antara kolektor dan pemancar, yang disebut dengan sustaining voltage.
– Tegangan ini diperlukan untuk menjaga channel konduksi tetap terbuka dan mengalirkan arus dari kolektor ke pemancar dengan efisiensi yang tinggi.
Kelebihan IGBT
IGBT memiliki beberapa kelebihan yang membuatnya menjadi pilihan utama dalam aplikasi daya tinggi:
– Kemampuan mengalirkan arus tinggi dengan tegangan gate yang rendah, sehingga membutuhkan daya kontrol yang lebih kecil.
– Kecepatan beralih yang tinggi, memungkinkan IGBT digunakan dalam aplikasi frekuensi tinggi seperti inverters dan motor drive.
– Kombinasi keunggulan MOSFET dan BJT dalam satu perangkat, sehingga memungkinkan penggunaan IGBT dalam sirkuit daya tinggi dengan keandalan dan efisiensi yang tinggi.
Penerapan IGBT
IGBT digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk motor drive, pembalik arah, sumber daya switcing, converter, dan inverter. IGBT juga digunakan dalam sistem tenaga listrik, seperti dalam sistem distribusi daya dan penyuplai energi yang membutuhkan konversi daya tinggi dan efisiensi tinggi.
Kesimpulan
IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) adalah semikonduktor daya yang menggabungkan keunggulan MOSFET dan BJT. IGBT berfungsi sebagai saklar elektronik yang dapat mengalirkan arus listrik dari kolektor ke pemancar ketika tegangan gate diberikan.
Dalam kondisi off state, IGBT tidak mengalirkan arus. IGBT digunakan dalam berbagai aplikasi industri yang memerlukan kontrol daya tinggi dengan efisiensi yang tinggi dan keandalan yang baik. Keunggulan IGBT dalam mengalirkan arus tinggi dan kecepatan beralihnya membuatnya menjadi komponen kunci dalam sistem tenaga listrik modern.
