Perbedaan Mosfet dengan IGBT, Mana yang Paling Unggul?
Mosfet VS IGBT sebagai pengendali daya peralatan listrik
Perbedaan Mosfet dengan IGBT, Mana yang Paling Unggul?. Mosfet dan IGBT adalah dua jenis komponen daya yang sangat banyak digunakan saat ini. Baik untuk inverter daya, Las Listrik, UPS, BMS baterai, dan Pengendali motor kendaraan listrik dan industri.
Ada banyak jenis transistor catu daya mode sakelar (SMPS) untuk dipilih saat ini. Dua dari versi yang lebih populer adalah transistor efek medan semikonduktor oksida logam (MOSFET) dan transistor bipolar gerbang terisolasi (IGBT). Secara historis, frekuensi switching tegangan rendah, arus rendah dan tinggi mendukung MOSFET. Tegangan tinggi, arus tinggi dan frekuensi switching rendah mendukung IGBT.
MOSFET dan IGBT menempuh langkah identik secara pemrosesan, tapi memiliki langkah berbeda dalam hal polaritas substratnya. Perbedaan langkah ini yang membuat struktur IGBT berbeda dengan MOSFET. IGBT memiliki struktur yang kompleks yang terdiri dari MOSFET KANAL-N dan Transistor NPN. Jika dilihat struktur dalam simbolnya, IGBT seperti hasil kawin silang antara Transistor Bipolar dan MOSFET. MOSFET memiliki 3 pin yaitu Gate (G), Drain (D) dan Source(S); sedangkan IGBT memiliki GATE yang ada pada MOSFET, serta Emitor dan Collector yang ada pada Transistor.
Mosfet banyak digunakan pada power inverter, SMPS, Adaptor dan peralatan daya lain. IGBT dilain pihak juga banyak digunakan untuk Power Inverter, Las Listrik, dan Motor Kendaraan listrik.
Perbedaan Mosfet dengan IGBT
| Type | MOSFETs | IGBTs | |
|---|---|---|---|
| Gate (base) drive | Voltage drive (High input impedance) | Voltage drive (High input impedance) | |
| Gate (base) drive circuit | Relatively simple | Relatively simple | |
| On-state voltage characteristics | On-resistance x drain current Without built-in voltage(*1) | Low VCE(sat) With built-in voltage(*1) | |
| Switching time | Ultra-high speed (Unipolar device) | High speed (Faster than bipolar transistors and slower than MOSFETs) | |
| Parasitic diode | Present (body diode) | Present only in RC-IGBTs |
Apa Itu Mosfet?
MOSFET adalah sakelar tiga terminal (gerbang/gate, saluran pembuangan/drain, dan sumber/source) yang sepenuhnya dikendalikan. Sinyal gerbang/kontrol terjadi antara gerbang dan sumber, dan terminal sakelarnya adalah saluran pembuangan dan sumber.
Gerbang (gate) itu sendiri terbuat dari logam, dipisahkan dari sumbernya (source) dan dikeringkan (drain) menggunakan oksida logam. Hal ini memungkinkan konsumsi daya yang lebih sedikit, dan menjadikan transistor pilihan yang tepat untuk digunakan sebagai sakelar elektronik atau penguat daya.
Agar berfungsi dengan baik, MOSFET harus mempertahankan koefisien suhu positif. Ini berarti ada sedikit atau tidak ada kemungkinan pelarian termal. Rugi-rugi on-state lebih rendah karena resistansi on-state transistor, secara teoritis, tidak memiliki batas. Juga, karena MOSFET dapat beroperasi pada frekuensi tinggi, mereka dapat melakukan aplikasi switching cepat dengan sedikit kerugian turn-off.
Daya Mosfet
Ada banyak jenis MOSFET yang berbeda, tetapi yang paling sebanding dengan IGBT adalah MOSFET daya. Power mosfet dirancang khusus untuk menangani tingkat daya yang signifikan. Mereka hanya digunakan dalam keadaan “hidup” atau “mati”, yang mengakibatkan sakelar ini menjadi sakelar tegangan rendah yang paling banyak digunakan.
Jika dibandingkan dengan IGBT, MOSFET daya memiliki keunggulan kecepatan pergantian yang lebih tinggi dan efisiensi yang lebih besar selama operasi pada tegangan rendah. Terlebih lagi, mosfet dapat mempertahankan tegangan pemblokiran yang tinggi dan mempertahankan arus yang tinggi. Ini karena sebagian besar struktur MOSFET daya adalah vertikal (bukan planar).
Peringkat tegangannya adalah fungsi langsung dari doping dan ketebalan lapisan N-epitaxial, dan peringkat arusnya terkait dengan lebar saluran (semakin lebar saluran, semakin tinggi arus). Karena efisiensinya, MOSFET daya digunakan dalam catu daya, konverter dc/dc, dan pengontrol motor tegangan rendah.
Apa Itu IGBT?
IGBT juga merupakan sakelar yang dikendalikan penuh tiga terminal (gerbang, kolektor, dan emitor). Sinyal gerbang/kontrolnya terjadi antara gerbang dan emitor, dan terminal sakelarnya adalah saluran pembuangan dan emitor.
IGBT menggabungkan karakteristik gerbang-drive sederhana yang ditemukan di MOSFET dengan kemampuan tegangan tinggi dan tegangan saturasi rendah dari transistor bipolar. Ini dilakukan dengan menggunakan transistor efek medan gerbang terisolasi untuk input kontrol, dan transistor daya bipolar sebagai sakelar.
IGBT dirancang khusus untuk hidup dan mati dengan cepat. Faktanya, frekuensi pengulangan pulsanya benar-benar masuk ke kisaran ultrasonik. Kemampuan unik inilah mengapa IGBT sering digunakan dengan amplifier untuk mensintesis bentuk gelombang kompleks dengan modulasi lebar pulsa dan filter low-pass.
Mereka juga digunakan untuk menghasilkan pulsa daya besar di bidang-bidang seperti fisika partikel dan plasma, dan telah menetapkan peran dalam peralatan modern seperti mobil listrik, kereta api, lemari es berkecepatan variabel, AC, dan banyak lagi.
Keunggulan dan Kelemahan Mosfet VS IGBT
Banyak dari fakta ini mencakup dasar-dasar historis untuk kedua perangkat. Kemajuan dan terobosan telah menghasilkan peningkatan kinerja yang cukup signifikan selama bertahun-tahun untuk kedua perangkat.
MOSFET:
- Peningkatan kecepatan switching.
- Peningkatan performa dinamis yang bahkan membutuhkan lebih sedikit daya dari pengemudi.
- Kapasitansi umpan balik gate-to-drain yang lebih rendah
- Impedansi termal lebih rendah yang, pada gilirannya, memungkinkan disipasi daya yang jauh lebih baik
- Waktu naik dan turun yang lebih rendah, yang memungkinkan pengoperasian pada frekuensi switching yang lebih tinggi
IGBT:
- Teknik produksi yang lebih baik, yang menghasilkan biaya yang lebih rendah
- Peningkatan daya tahan terhadap kelebihan beban
- Peningkatan berbagi arus paralel
- Bentuk gelombang pengaktifan/penonaktifan yang lebih cepat dan halus
- Loss on-state dan switching yang lebih rendah
- Impedansi termal lebih rendah
- Kapasitansi masukan lebih rendah
