Konverter Daya - IGBT

INSULATED GATE BIPOLAR

TRANSISTOR(IGBT)

Komponen Konverter Daya

Andi Nurul Chairun Nisa321 12 029

A. Definisi IGBT

Piranti semikonduktor dengan tiga terminal yang setara dengan gabungan sebuah transistor bipolar (BJT) dan sebuah transistor efek medan (MOSFET). IGBT umumnya berfungsi sebagai komponen saklar untuk sebuah aplikasi daya. IGBT sesuai untuk aplikasi pada perangkat inverter maupun Kendali Motor Listrik (Drive).

Transistor Bipolar memiliki 3 lapisan yaitu emiter, basis dan kolektor. Strukturnya terdiri atas NPN dan PNP

MOSFET (Metal oxide FET) memiliki drain, source dan gate. Namun perbedaannya gate terisolasi oleh suatu bahan oksida. Gate sendiri terbuat dari bahan metal seperti aluminium. Oleh karena itulah transistor ini dinamakan metal-oxide.

Simbol dan Struktur IGBT

*Keterangan:

C = CollectorG = Gate E = Emitter

Gabungan MOSFET dan BJT menghasilkan IGBT

Bentuk IGBT

Selain dalam bentuk satuan IGBT juga sering dibentuk dalam 1 pack berisi 2, 3, 6, 12 biji. Sehingga memudahkan dalam pemasangan ataupun tidak perlu repot memasang satu per satu, serta irit tempat, karena lebih kecil dibanding harus memasang secara per biji.

Prinsip Kerja IGBT

Input dari IGBT adalah terminal Gate dari MOSFET, sedangkan 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.

Gambaran Prinsip Kerja IGBT

*Keterangan:

Collector (C) = DrainGate (G) = BasisEmitter (E) = Source

Hole dan Elektron pada IGBT

pada Kondisi ON

Kondisi IGBT berubah "ON" atau "OFF" cukup dengan mengaktifkan dan menonaktifkan terminal Gate nya. Sebuah sinyal input tegangan positif konstan di Gate dan Emitter akan menjaga perangkat dalam kondisi "ON“, sedangkan penghapusan sinyal input akan menyebabkan untuk mengubah "OFF" dalam banyak cara yang sama seperti transistor bipolar atau MOSFET.

Karakteristik IGBT

Karena IGBT adalah sebuah perangkat tegangan terkendali, maka ia hanya membutuhkan tegangan kecil pada Gate untuk mempertahankan konduksi melalui perangkat, tidak seperti BJT yang mengharuskan arus Basis terus diberikan dalam jumlah cukup untuk mempertahankan saturasi.

Selain itu, IGBT adalah perangkat searah, yang berarti hanya dapat switching arus pada "arah maju", yaitu dari kolektor ke emitor, tidak seperti MOSFET yang memiliki kemampuan switching arus bi-directional.

Sebuah saklar ideal di dalam aplikasi elektronika daya akan mempunyai sifat-sifat sebagai berikut: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;

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.

Kurva Karakteristik IGBT

Perbedaan IGBT dengan Transistor Bipolar dan MOSFET

• Transistor-bipolar membutuhkan “arus” yang besar untuk mendrive Basis atau berarti daya (watt) yang besar, mempunyai “slow turn-off” sehingga hanya dapat bekerja pada frekuensi terbatas, mudah panas (thermal runaway).

• MOSFET hampir tidak membutuhkan arus untuk mendrive Gate (hanya membutuhkan tegangan), tidak mudah panas, mampu bekerja pada frekuensi yang lebih tinggi.

• IGBT mempunyai karakteristik gabungan antara MOSFET dengan Transistor-bipolar. IGBT umumnya mempunyai kamampuan arus yang lebih besar dibanding dengan MOSFET maupun Transistor-bipolar.

Cara Pengujian IGBT

Cara pengetesan IGBT dalam keadaan baik dicek menggunakan multimeter analog dengan range 10K. Sedikit berbeda dengan mengecek transistor, pada IGBT antara gate terhadap drain dan source terdapat penyekat atau isolasi (insulated).

Meskipun demikian, ketika IGBT diukur menggunakan multimeter tetap terdapat arah diodanya, hal ini dikarenakan antara source dan drain ada dioda pengaman.

Pin IGBT adalah:1. Gate dari kiri2. Collector tengah3. Emitter sebelah kanan

Menghubungkan probe hitam di kaki Emitter dan probe merah di kaki Collector dimana nantinya akan terlihat hasil pengukuran seperti bila mengukur Dioda, sedangkan untuk kaki Gate sama sekali tidak terukur. Apabila jarum pada multimeter tidak menyimpang (menunjuk nilai tak terhingga) berarti IGBT dalam kondisi baik, namun apabila jarum terukur bolak-balik maka IGBT dalam kondisi rusak.

DAFTAR REFERENSI

Jie. Mengenal Komponen IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).https://storify.com/jie77/mengenal-komponen-igbt-insulated-gate-bipolar-

tran

Scribd. IGBT.http://www.scribd.com/doc/37936599/IGBT

Wikipedia. Transistor dwikutub gerbang-terisolasi.http://id.wikipedia.org/wiki/Transistor_dwikutub_gerbang-terisolasi

Andi Share. Apakah yang dimaksud dengan IGBT? .http://andiprazt.blogspot.com/2012/10/apakah-yang-dimaksud-dengan-

igbt.html

Elektro Industri. Mengecek Kondisi IBGT dalam Kondisi Baik atau Rusak.http://elektroindustri44.blogspot.com/2013/10/mengecek-kondisi-igbt.html

SEKIAN

TERIMA KASIH

WASSALAMU’ALAIKUM WR. WB.