Igbt

IGBT adalah kependekan dari Insulated Gate Bipolar Transistor, kombinasi dari Bipolar Junction Transistor (BJT) dan Metal oxide Field effect transistor (MOS-FET). Ini adalah perangkat semikonduktor yang digunakan untuk berpindah aplikasi terkait.

Karena IGBT adalah kombinasi MOSFET dan Transistor, IGBT memiliki kelebihan dari kedua transistor dan MOSFET. MOSFET memiliki keunggulan kecepatan switching tinggi dengan impedansi tinggi dan di sisi lain BJT memiliki keunggulan gain tinggi dan tegangan saturasi rendah, keduanya terdapat pada transistor IGBT. IGBT adalah semikonduktor terkontrol tegangan yang memungkinkan arus emitor kolektor besar dengan penggerak arus gerbang hampir nol.

Seperti yang telah dibahas, IGBT memiliki kelebihan dari MOSFET dan BJT, IGBT memiliki gerbang berinsulasi yang sama seperti MOSFET pada umumnya dan karakteristik transfer keluaran yang sama. Meskipun, BJT adalah perangkat yang dikendalikan arus tetapi untuk IGBT, kontrolnya bergantung pada MOSFET, sehingga ini adalah perangkat yang dikontrol tegangan, setara dengan MOSFET standar.

Sirkuit dan Simbol Setara IGBT

Pada gambar di atas, sirkuit ekivalen IGBT ditampilkan. Ini struktur sirkuit yang sama yang digunakan dalam Transistor Darlington di mana dua transistor dihubungkan dengan cara yang persis sama. Seperti yang dapat kita lihat pada gambar di atas, IGBT menggabungkan dua perangkat, transistor N channel MOSFET dan PNP. MOSFET saluran N menggerakkan transistor PNP. Pin out BJT standar termasuk Collector, Emitter, Base dan pin out MOSFET standar termasuk Gate, Drain dan Source. Tetapi dalam kasus Pin transistor IGBT, itu adalah Gerbang, yang berasal dari MOSFET saluran-N dan Kolektor dan Emitor berasal dari transistor PNP.

Dalam transistor PNP, kolektor dan Emitor adalah jalur konduksi dan ketika IGBT dinyalakan, itu dilakukan dan membawa arus melalui itu. Jalur ini dikendalikan oleh saluran N MOSFET.

Dalam kasus BJT, kami menghitung keuntungan yang dilambangkan sebagai Beta (

Pada gambar di atas, simbol IGBT ditampilkan. Seperti yang bisa kita lihat, simbol tersebut mencakup bagian pemancar pengumpul Transistor dan bagian gerbang MOSFET. Ketiga terminal ditampilkan sebagai Gerbang, kolektor dan Emitor.

Saat melakukan atau mengaktifkan mode ' ON ', arus mengalir dari kolektor ke emitor. Hal yang sama terjadi pada transistor BJT. Tetapi dalam kasus IGBT ada Gerbang, bukan pangkalan. Perbedaan antara tegangan Gerbang ke Emitor disebut sebagai Vge dan perbedaan tegangan antara kolektor ke emitor disebut sebagai Vce.

Arus emitor (Ie) hampir sama dengan arus kolektor (Ic), Ie = Ic. Karena aliran arus relatif sama di kolektor dan emitor, Vce sangat rendah.

Pelajari lebih lanjut tentang BJT dan MOSFET di sini.

Aplikasi IGBT:

IGBT terutama digunakan dalam aplikasi yang berhubungan dengan Daya. BJT daya standar memiliki sifat respons yang sangat lambat sedangkan MOSFET cocok untuk aplikasi peralihan cepat, tetapi MOSFET adalah pilihan yang mahal di mana diperlukan peringkat arus yang lebih tinggi. IGBT cocok untuk mengganti BJT daya dan MOSFET Daya.

Selain itu, IGBT menawarkan resistansi 'ON' yang lebih rendah dibandingkan dengan BJT dan karena properti ini IGBT efisien dalam hal termal dalam aplikasi terkait daya tinggi.

Aplikasi IGBT sangat luas di bidang elektronik. Karena resistansi rendah, Peringkat arus sangat tinggi, kecepatan switching tinggi, drive gerbang nol, IGBT digunakan dalam kontrol motor daya tinggi, Inverter, catu daya mode aktif dengan area konversi frekuensi tinggi.

Pada gambar di atas, aplikasi pengalihan dasar ditampilkan menggunakan IGBT. The RL, adalah beban resistif terhubung di emitor IGBT ke tanah. Perbedaan tegangan pada beban dilambangkan sebagai VRL. Beban juga bisa bersifat induktif. Dan di sisi kanan sirkuit yang berbeda ditampilkan. Beban dihubungkan melintasi kolektor dimana sebagai pelindung arus Resistor dihubungkan melintasi emitor. Arus akan mengalir dari kolektor ke emitor dalam kedua kasus.

Dalam kasus BJT, kita perlu menyuplai arus konstan di seluruh basis BJT. Tetapi dalam kasus IGBT, sama seperti MOSFET kita perlu memberikan tegangan konstan melintasi gerbang dan saturasi dipertahankan dalam keadaan konstan.

Pada case kiri, perbedaan tegangan, VIN yang merupakan beda potensial dari Input (gate) dengan Ground / VSS, mengontrol arus keluaran yang mengalir dari collector ke emitter. Perbedaan tegangan antara VCC dan GND hampir sama di seluruh beban.

Pada rangkaian sebelah kanan, arus yang mengalir melalui beban tergantung pada tegangan dibagi dengan nilai RS.

I _RL2 = V _IN / R _S

The Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) dapat diaktifkan ' ON ' dan ' OFF ' dengan mengaktifkan gerbang. Jika kita membuat gerbang lebih positif dengan menerapkan tegangan melintasi gerbang, emitor IGBT menjaga IGBT dalam status " ON " dan jika kami membuat gerbang negatif atau nol mendorong IGBT akan tetap dalam status " OFF ". Ini sama seperti switching BJT dan MOSFET.

Kurva IGBT IV dan Karakteristik Transfer

Pada gambar di atas, karakteristik IV ditunjukkan tergantung pada tegangan gerbang atau Vge yang berbeda. The X axis Menandakan kolektor emitor tegangan atau VCE dan Y sumbu menunjukkan arus kolektor. Selama keadaan mati arus yang mengalir melalui kolektor dan tegangan gerbang adalah nol. Ketika kami mengubah Vge atau tegangan gerbang, perangkat masuk ke wilayah aktif. Tegangan stabil dan kontinu melintasi gerbang memberikan aliran arus kontinu dan stabil melalui kolektor. Peningkatan Vge secara proporsional meningkatkan arus kolektor, Vge3> Vge2> Vge3. BV adalah tegangan rusaknya IGBT.

Kurva ini hampir identik dengan kurva transfer IV BJT, tetapi di sini Vge ditampilkan karena IGBT adalah perangkat yang dikendalikan tegangan.

Pada gambar di atas, karakteristik Transfer IGBT ditampilkan. Ini hampir identik dengan PMOSFET. IGBT akan masuk ke status " ON " setelah Vge lebih besar dari nilai ambang tergantung pada spesifikasi IGBT.

Berikut adalah tabel perbandingan yang akan memberi kita gambaran yang adil tentang perbedaan antara IGBT dengan POWER BJT dan Power MOSFET.

Karakteristik Perangkat	IGBT	Daya MOSFET	POWER BJT
Peringkat Tegangan
Peringkat Saat Ini
Alat input
Impedansi masukan
Impedansi Output
Kecepatan Switching
Biaya

Pada video selanjutnya, kita akan melihat rangkaian switching transistor IGBT.