Insulated Gate Bipolar Transistor juga disebut IGBT, merupakan sesuatu dari persilangan antara konvensional Transistor BJT dan Transistor FET, MOSFET sehingga ideal selaku perangkat semikonduktor sakelar.
IGBT Transistor mengambil pecahan terbaik dari kedua jenis Transistor umum, impedansi input yang tinggi dan kecepatan sakelar yang tinggi dari MOSFET dengan tegangan saturasi rendah dari transistor bipolar, dan memadukan mereka bahu-membahu untuk menciptakan jenis lain dari perangkat sakelar transistor yang dapat menanggulangi arus collector-emitter besar dengan nyaris nol gerbang arus drive.
Insulated Gate Bipolar Transistor, (IGBT) memadukan gerbang terisolasi (seperti pecahan pertama dari namanya) teknologi MOSFET dengan karakteristik kinerja output transistor bipolar konvensional, (seperti pecahan kedua dari namanya).
IGBT Transistor utamanya difungsikan dalam aplikasi elektro daya, misalnya menyerupai inverter, konverter, dan power supply, sedangkan ajakan perangkat menyerupai sakelar solid state tidak sepenuhnya dipenuhi oleh Transistor Bipolar daya dan MOSFET daya.
Tersedia bipolar arus tinggi dan tegangan tinggi, namun kecepatan sakelar nya lambat, sedangkan MOSFET daya mungkin memiliki kecepatan sakelar yang lebih tinggi, namun perangkat tegangan tinggi dan arus tinggi mahal dan susah dicapai.
Kelebihan atau Keuntungan yang didapat dari perangkat IGBT transistor atas BJT atau MOSFET merupakan bahwa ia menampilkan gain daya yang lebih besar ketimbang transistor tipe bipolar tolok ukur yang dikombinasikan dengan operasi tegangan yang lebih tinggi dan dengan kerugian input yang lebih rendah dari MOSFET. Efeknya merupakan FET yang terintegrasi dengan transistor bipolar dalam bentuk konfigurasi tipe Darlington menyerupai yang ditunjukkan.
Rangkaian Transistor IGBT
Kita sanggup menyaksikan bahwa transistor bipolar gerbang berinsulasi merupakan perangkat tiga terminal, transkonduktansi yang memadukan input MOSFET gerbang N-channel terisolasi dengan output transistor PNP yang terhubung dalam jenis konfigurasi Darlington.
Akibatnya terminal diberi label sebagai: Collector, Emitter dan Gate (Gerbang). Dua terminalnya ( C-E ) dikaitkan dengan jalur konduktansi yang melalui arus, sedangkan terminal ketiga ( G ) mengendalikan perangkat.
Jumlah amplifikasi yang diraih oleh transistor bipolar gerbang terisolasi merupakan rasio antara sinyal output dan sinyal inputnya. Untuk transistor persimpangan bipolar konvensional, (BJT) jumlah gain kira-kira sama dengan rasio arus output kepada arus input, yang disebut Beta.
Untuk transistor dampak medan semikonduktor oksida logam atau MOSFET, tidak ada arus input alasannya merupakan gerbang diisolasi dari channel pembawa arus utama. Oleh alasannya merupakan itu, gain FET sama dengan rasio pergantian arus output kepada pergantian tegangan input, menjadikannya perangkat transkonduktansi dan ini juga berlaku untuk IGBT. Kemudian kita sanggup memperlakukan IGBT selaku power BJT yang arus basisnya dipersiapkan oleh MOSFET.
IGBT Transistor sanggup digunakan dalam rangkaian Penguat Sinyal Kecil dalam banyak cara yang serupa menyerupai BJT atau jenis MOSFET transistor. Tetapi alasannya merupakan IGBT memadukan kehilangan konduksi yang rendah dari BJT dengan kecepatan sakelar yang tinggi pada MOSFET, ada sakelar solid state yang maksimal yang ideal untuk digunakan dalam aplikasi elektronik daya.
Selain itu, IGBT memiliki resistansi "on-state" yang jauh lebih rendah, RON ketimbang MOSFET yang setara. Ini mempunyai arti bahwa penurunan I2R melintasi struktur output bipolar untuk arus sakelar yang diberikan jauh lebih rendah. Operasi pemblokiran maju transistor IGBT identik dengan MOSFET daya (power).
Ketika digunakan selaku sakelar kendali statis, transistor bipolar gerbang berinsulasi memiliki tegangan dan peringkat arus yang serupa dengan transistor bipolar. Namun, kehadiran gerbang terisolasi di IGBT menjadikannya lebih gampang untuk dilakukan ketimbang BJT alasannya merupakan daya drive jauh lebih sedikit.
Transistor IGBT cuma dinyalakan "ON" atau "OFF" dengan mengaktifkan dan menonaktifkan terminal Gerbang-nya. Dengan menerapkan tegangan sinyal input konkret yang melintasi Gerbang dan Emitter ini akan menjaga perangkat dalam kondisi "ON", sementara itu menciptakan sinyal gerbang input nol atau sedikit negatif akan menjadikannya mematikan "OFF" dengan cara yang serupa menyerupai pada transistor bipolar atau eMOSFET. Keuntungan lain dari IGBT merupakan ia memiliki resistansi channel on-state yang jauh lebih rendah ketimbang MOSFET standar.
Karakteristik Rangkaian IGBT Transistor
Karena IGBT merupakan perangkat yang dikontrol-tegangan, ia cuma membutuhkan tegangan kecil pada Gerbang untuk menjaga konduksi lewat perangkat tidak menyerupai transistor bipolar yang mewajibkan arus Base terus menerus di-supply dalam jumlah yang cukup untuk menjaga saturasi.
Juga IGBT merupakan perangkat searah, yang mempunyai arti ia cuma sanggup mengalihkan arus dalam "arah maju", yakni dari collector ke emitter tidak menyerupai MOSFET yang memiliki kesanggupan sakelar arus bi-directional (dikontrol dalam arah maju dan tidak terkendali dalam arah sebaliknya).
Prinsip operasi dan rangkaian Gerbang drive untuk IGBT transistor sungguh menyerupai dengan MOSFET daya channel-N. Perbedaan fundamental merupakan bahwa resistansi yang dipersiapkan oleh channel konduktor utama saat arus mengalir lewat perangkat dalam kondisi "ON" -nya sungguh jauh lebih kecil di IGBT. Karena itu, peringkat arus jauh lebih tinggi kalau dibandingkan dengan MOSFET daya yang setara.
Keuntungan utama menggunakan IGBT Transistor dibandingkan jenis perangkat transistor yang lain merupakan kesanggupan tegangan tinggi, resistansi ON rendah, fasilitas drive, kecepatan sakelar yang relatif cepat, dan dikombinasikan dengan arus gerbang nol drive menjadikannya opsi yang bagus untuk kecepatan moderat, aplikasi bertegangan tinggi menyerupai modulasi lebar-pulsa (PWM), kendali kecepatan variabel, catu daya mode sakelar atau inverter DC-AC bertenaga surya dan aplikasi konverter frekuensi yang beroperasi dalam kisaran ratusan kilohertz.
Perbandingan lazim antara Transistor bipolar (BJT), MOSFET dan IGBT diberikan dalam tabel berikut.
Tabel Perbandingan IGBT Transistor
Karakteristik Perangkat | Power Bipolar | Power MOSFET | IGBT |
Tingkat Tegangan | Tinggi <1kV | Tinggi <1kV | Sangat Tinggi> 1kV |
Tingkat Arus | Tinggi <500A | Rendah <200A | Tinggi> 500A |
Input Drive | Arus, hFE 20-200 | Tegangan, VGS 3-10V | Tegangan, VGE 4-8V |
Impedansi Input | Rendah | Tinggi | Tinggi |
Impedansi Output | Rendah | Medium | Rendah |
Kecepatan Beralih | Lambat (uS) | Cepat (nS) | Medium |
Biaya | Rendah | Medium | Tinggi |
Salah satu laba utama dari transistor IGBT merupakan kesederhanaan yang dengannya ia sanggup digerakkan "ON" dengan menerapkan tegangan gerbang positif, atau beralih "OFF" dengan menciptakan sinyal gerbang nol atau sedikit negatif yang memungkinkan untuk digunakan dalam banyak sekali beralih aplikasi. Itu juga sanggup didorong di kawasan aktif liniernya untuk digunakan dalam penguat daya (power amplifier).
Dengan resistansi on-state yang lebih rendah dan kerugian konduksi serta kemampuannya untuk mengubah tegangan tinggi pada frekuensi tinggi tanpa kerusakan menyebabkan IGBT Transistor ideal untuk menggerakkan beban induktif menyerupai gulungan Coil, Motor DC.
){kind=link}