Transistor IGBT, Jenis dan Karakteristik IGBT
Perbedaan Transistor IGBT dan Jenis-jenisnya
Transistor IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) adalah jenis transistor yang digunakan dalam aplikasi daya tinggi seperti kendali motor listrik dan sistem pengalihan daya. IGBT adalah gabungan dari dua jenis transistor yaitu MOSFET dan bipolar transistor.
IGBT memiliki tiga terminal yaitu collector, emitter, dan gate. Seperti halnya MOSFET, IGBT mengontrol arus melalui medan listrik, namun berbeda dengan MOSFET, IGBT juga memiliki injeksi arus dari emitter ke basis seperti pada bipolar transistor.
IGBT memiliki keuntungan dari MOSFET yaitu tingkat switching yang tinggi, namun juga memiliki keuntungan dari bipolar transistor yaitu kekuatan dalam menangani arus dan tegangan tinggi. Selain itu, IGBT juga memiliki sifat isolasi galvanik yang baik antara gate dan terminal transistor.
Karena kemampuan IGBT dalam menangani arus dan tegangan tinggi, serta switching yang cepat, IGBT sering digunakan dalam aplikasi kendali motor listrik dan sistem pengalihan daya.
Karakteristik Transistor IGBT
Beberapa karakteristik IGBT yang perlu dipahami antara lain:
- Tegangan maksimum: IGBT memiliki batasan tegangan maksimum yang dapat ditangani. Jika tegangan melebihi batasan ini, IGBT bisa rusak atau bahkan meledak. Oleh karena itu, pemilihan IGBT harus disesuaikan dengan tegangan yang digunakan pada aplikasi tertentu.
- Arus maksimum: IGBT juga memiliki batasan arus maksimum yang dapat ditangani. Jika arus melebihi batasan ini, IGBT dapat rusak atau terbakar. Oleh karena itu, pemilihan IGBT harus disesuaikan dengan arus yang diperlukan pada aplikasi tertentu.
- Switching speed: Kecepatan switching atau waktu yang dibutuhkan untuk mengubah keadaan IGBT dari mode on ke mode off atau sebaliknya sangat penting dalam aplikasi yang membutuhkan kendali daya tinggi seperti pengendalian motor listrik. Semakin cepat switching, semakin baik pula kinerja sistem kendali.
- Rugi daya: Saat mengalami switching, IGBT menghasilkan rugi daya yang disebut rugi konduksi dan rugi switching. Rugi konduksi terjadi saat IGBT dalam mode on dan arus mengalir melalui transistor. Rugi switching terjadi saat IGBT berubah ke mode off atau sebaliknya. Semakin kecil rugi daya, semakin efisien IGBT.
- Temperatur: IGBT mempunyai batasan suhu maksimum yang harus diperhatikan agar transistor tidak rusak. Semakin tinggi suhu, semakin cepat kerusakan transistor terjadi. Oleh karena itu, pengaturan suhu harus diperhatikan dalam aplikasi IGBT.
- Hambatan Input: IGBT juga mempunyai hambatan input (gate resistance) yang dapat mempengaruhi switching speed dan efisiensi. Semakin rendah hambatan input, semakin cepat switching dan semakin efisien IGBT.
Dengan memahami karakteristik IGBT, maka pemilihan dan penggunaan IGBT dapat dilakukan dengan tepat pada aplikasi yang dibutuhkan.
Jenis IGBT
Ada dua jenis dasar transistor IGBT yaitu:
- IGBT BIPOLAR: IGBT bipolar menggunakan struktur serupa dengan bipolar junction transistor (BJT) dalam bentuk layer epitaksi pada substrate silikon. IGBT bipolar mengkombinasikan keunggulan dari BJT dan MOSFET. Keuntungan utama dari IGBT bipolar adalah mampu menangani arus yang lebih tinggi dan tegangan yang lebih rendah. IGBT bipolar juga lebih tahan terhadap kerusakan dan lebih mudah dikendalikan dari pada MOSFET.
- IGBT FIELD-EFFECT: Transistor IGBT field-effect atau yang sering disebut MOS-IGBT menggunakan struktur serupa dengan MOSFET. MOS-IGBT mengkombinasikan keunggulan dari MOSFET dan BJT. Keuntungan utama dari MOS-IGBT adalah switching speed yang lebih cepat dan switching losses yang lebih rendah. MOS-IGBT juga membutuhkan tegangan gate yang lebih rendah daripada IGBT bipolar.
Dalam praktiknya, keputusan untuk menggunakan IGBT bipolar atau MOS-IGBT tergantung pada aplikasi tertentu, kebutuhan arus dan tegangan, kecepatan switching yang dibutuhkan, dan lainnya. Pemilihan jenis IGBT yang tepat akan memastikan kinerja sistem yang optimal.
Ada banyak produsen IGBT yang berbeda, termasuk Infineon, STMicroelectronics, Mitsubishi Electric, Toshiba, dan banyak lainnya. Setiap pabrikan memiliki rangkaian produk IGBT sendiri dengan spesifikasi, fitur, dan kemampuan yang berbeda. Pilihan IGBT mana yang akan digunakan bergantung pada persyaratan aplikasi spesifik dan pertukaran antara parameter seperti kecepatan peralihan, peringkat daya, dan biaya.
