IGBT

Rohmat Khoirul Sidiq

111910201039

DEFINISI IGBT

• IGBT merupakan tiga terminal saklar daya semikonduktoryang digunakan untuk mengontrol energi listrik. Kombinasidari BJT dan MOSFET mengarah kepada perangkat baruyang disebut Insulated Gate Bipolar Transistor.

• Nama-nama lain dari perangkat ini adalah GEMFET(Conductivity Modulated FET ), COMFET (KonduktivitasModulated efect Transistor) , IGT ( Insulated GateTransistor ) , modus bipolar MOSFET , MOS Transistorbipolar .

• Memiliki sifat-sifat unggul seperti : kecepatan switchingyang baik dan daerah operasi yang aman .

SIMBOL IGBT

STRUKTUR IGBT

STRUKTUR IGBT

Keterbatasan utama dari Power MOSFET adalah nilaiRDS (ON) meningkat sebagai rating tegangan perangkatmeningkat. Masalah ini muncul karena doping dari wilayahdrain MOSFET harus dikurangi sebagai rating teganganmeningkat. Sebagai doping berkurang konduktivitasperangkat menurun. IGBT mencoba untuk mengatasiketerbatasan ini dengan menggunakan bias maju PN junctionuntuk pembawa minoritas ke wilayah ini sehingga dapatmeningkatkan konduktivitas. struktur IGBT n-channelditunjukkan pada gambar di atas. Struktur ini mirip denganstruktur MOSFET kecuali adanya lapisan p+ (yang terhubungke terminal drain).

STRUKTUR IGBTMakin rendah pn junction adalah bias maju saat perangkat

dan menyuntikkan lubang ke dalam n- lapisan meningkatkankonduktivitas nya .Tingkat doping setiap lapisan IGBT miripdengan tingkat doping dari setiap lapisan MOSFET kecualiwilayah tubuh .Seperti yang disebutkan dalam gambar, strukturIGBT memiliki thyristor parasit. Matikan dari SCR ini tidakdiinginkan. Serupa dengan struktur MOSFET, IGBT tidakmempertahankan perpanjangan metalisasi sumber atas wilayahtubuh. Sumber di IGBT membantu untuk meminimalkankemungkinan turn -on dari thyristor parasit. lapisan n+penyangga antara p+ kontak drain dan lapisan-n dirft tidakpenting untuk operasi IGBT. Beberapa IGBTs dibuat tanpalapisan ini yang disebut sebagai Non-punch-Through (NPT-IGBT ) IGBTs diproduksi dengan lapisan penyangga ini yaitusebagai Pukulan-Through ( PT - IGBT )

TYPE IGBT ?

• Insulated Gate Bipolar Junction Transistor IGBT biasanyadiklasifikasikan sebagai NPT - IGBT dan PT – IGBT ,IGBTs inijuga disebut sebagai IGBTs simetris dan asimetris .

• Yang dimaksud dengan NPT - IGBT dan PT - IGBT ?

• IGBTs memiliki n + lapisan penyangga yang disebut PukulanMelalui - IGBT ( PT - IGBT ) dan IGBTs dibuat tanpa lapisan inidikenal sebagai Non punch Melalui - IGBT ( NPT - IGBT ) .Adabaiknya untuk mengetahui tentang struktur perangkat ini , untukpemahaman yang tepat n+ lapisan penyangga .

• Mengapa disebut sebagai IGBT simetris dan asimetris ?

• Sebuah IGBT simetris ( NPT - IGBT ) adalah salah satu yangmemiliki sama maju dan mundur tegangan breakdown . Perangkattersebut digunakan dalam aplikasi AC .Dalam IGBTs asimetris (PT - IGBT ) struktur , tegangan breakdown reverse kurang daritegangan breakdown maju .

•4 March 2014 ELEKTRONIKA DAYA ~ IGBT

KARAKTERISTIK I-V IGBT

• Kurva Karakteristik VI diambil untuk nilai yang berbeda dari VGS .

• Ketika VGS > VGS ( threshold ) IGBT berubah -On .

• Dalam gambar ini VGS4 > VGS3 > VGS2 > VGS1

• Dengan menjaga VGS konstan , nilai VDS bervariasi dan nilai-nilai yangsesuai ID yang mencatat .

• Seperti yang terlihat pada karakteristik VI dari IGBT mirip denganBJT.

KARAKTERISTIK TURN ON

• Tegangan VGE biasanya negatif. Hal ini dibuat menjadi positif untuk turn-onIGBT. Sebagai tegangan gerbang meningkat, Vge meningkat. Ketika VGE =VGE ( th ) kolektor IC saat ini mulai mengalir. Waktu yang dibutuhkan untukVge meningkat dan mencapai VGE ( th ) ( atau ) Waktu untuk IC mulaimeningkat disebut sebagai " turn-on delay waktu tdn ". Setelah Vge ( th ),kolektor IC saat ini mulai meningkat. Waktu untuk IC meningkat danmencapai nilai max disebut sebagai "waktu naik" untuk saat ini ( Tri ). KetikaIC mencapai nilai max, IGBT dalam keadaan ON nya. Bila perangkat beradadalam keadaan ON, hal ini dikatakan hubung singkat dan sehingga tegangandi atasnya sama dengan nol. Oleh karena itu ketika IGBT disaat ON,tegangan VCE mulai mengurangi ke nilai hampir sama dengan nol. Di sinijatuh ke nilai VCES ( nilai jenuh/saturasi ) atau VCE ( ON ). Kali ini diambiluntuk tegangan VCE untuk mulai jatuh dan mencapai nilai VCES yang jenuhdisebut sebagai "waktu jatuh untuk tegangan ( TFV ) " . Oleh karena ituturn-on waktu TON = Tdn + Tri + Tfv

• Waktu penundaan ini karena dua alasan.kapasitansi gerbang - Collector akanmeningkat di bagian MOSFET IGBT DAN pada VCE rendah .Bagian PNPtransistor IGBT perjalanan ( atau ) bergerak ke keadaan ON lebih lambatdari bagian MOSFET IGBT

KARAKTERISTIK TURN OFF

• IGBT saat OFF yaitu dengan membuang tegangan gerbang.Ketika Gerbang tegangan VG berkurang, Vge mulai jatuh dan VCEmulai meningkat. Waktu Turn-off delay ( tdf ) adalah waktuantara VGE mulai menurun dan VCE mulai meningkat. Pada akhirTdf, VCE mulai meningkat dan mencapai nilai maksimum. Waktuyang dibutuhkan untuk VCE meningkat dan mencapai nilai penuhdisebut sebagai waktu naik untuk tegangan (Trv). Sebagai Vgemenurun dan mencapai Vge ( th ) arus drain mengurangi ke nol.Interval waktu Tfi1 adalah waktu jatuh untuk saat ini. Ini adalahinterval turn-off dari bagian MOSFET IGBT. Di sini IC saat initidak nol, tetapi arus kecil karena muatan yang tersimpan dalamn- melayang beberapa bagian. Ini adalah arus BJT intern. Arusailing (BJT karena saat internal) berlangsung selama Tfi2 interval.Ini adalah interval turn-off dari bagian BJT dari IGBT.

• turn- off waktu = TOFF = Tdf + Trv + Tfi1 + Tfi2

FITUR IGBT

1. Tidak adanya kerusakan sekunder .

2. Sehingga memiliki besar Daerah Operasi Aman(SOA) dan switching kerugian rendah

3. Hanya snubbers kecil yang diperlukan .

4. Tidak adanya dioda tubuh dalam IGBT . (Ingatbahwa Power MOSFET memiliki dioda parasit)

5. dioda terpisah harus ditambahkan dalam anti -paralel ketika konduksi sebaliknya diperlukan .

Kelebihan IGBT

• Baik dalam kemampuan penanganan daya

• Low drop tegangan konduksi maju dari 2V ke 3V , yanglebih tinggi daripada untuk BJT tetapi lebih rendahdibandingkan MOSFET.

• Tegangan ini akan meningkat dengan suhu . IGBT inimembuat perangkat mudah dioperasikan secaraparalel tanpa bahaya ketidakstabilan termal .

• kemampuan switching kecepatan tinggi .

• Memilikigerbang rendah.

• tegangan yang relatif sederhana dikendalikan.

KERUGIAN IGBT

• Masalah biaya Statis

• Lebih mahal dibandingkan dengan komponenBJT dan MOSFET