BAB 8 TRA SISTOR DAYA. Disusun oleh :

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.


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


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.


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.


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.


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


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()


{ 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); } } }


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


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.


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.


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.


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.


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.


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.


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.


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


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


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.


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


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.


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


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.


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


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).


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.


•

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


Keterangan P

= Daya Disipasi

Ic

= Arus Colector

Tj

= Temperatur Junction

Vce

= Beda potensial Colector – Emiter


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)


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


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


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


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.


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.


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.


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


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.


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.


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.



BAB 8 TRA SISTOR DAYA. Disusun oleh :

Recommend Documents