Apa itu IGBT? IGBT merupakan singkatan dari Insulated Gate Bipolar Transistor, adalah komponen elektronika daya(power electronics) yang mungkin belum banyak dikenal orang. Artikel ini akan membahas IGBT secara rinci, dari prinsip kerja hingga aplikasi praktisnya.
Tabel konten
Apakah IGBT, Keunggulan Dan Aplikasinya?
Struktur Dasar IGBT
IGBT memiliki struktur dasar yang terdiri dari empat lapisan semikonduktor yang dihubungkan secara seri. Lapisan-lapisan tersebut adalah P-N-P-N (P-type-N-type-P-type-N-type), yang menggabungkan karakteristik bipolar transistor dan MOSFET.
Prinsip Kerja IGBT
Untuk memahami IGBT, kita perlu melihat prinsip kerjanya dulu. IGBT adalah semikonduktor yang menggabungkan karakteristik transistor bipolar (BJT) dan MOSFET. Hal ini berarti bahwa IGBT dapat mengendalikan aliran arus listrik di dua terminal utama yaitu : kolektor (collector) dan sumber (emitter). Memiliki Kecepatan pengendalian dan efisiensi tinggi seperti MOSFET, dan kemampuan menangani arus tinggi dan tegangan tinggi seperti bipolar transistor.
IGBT berdasarkan pada perubahan resistansi ketika tegangan pintu (gate voltage) diberikan. Ketika tegangan pintu(gate) positif diberikan, IGBT akan mengizinkan arus untuk mengalir dari kolektor ke emmiter mirip dengan transistor bipolar. Sebaliknya, saat tegangan pintu negatif diberikan, IGBT akan memutuskan aliran arus, mirip dengan MOSFET. Kombinasi dari kedua jenis transistor yang berbeda ini memungkinkan IGBT untuk menggabungkan keunggulan dari keduanya yaitu transistor bipolar dan MOSFET dalam satu bentuk yaitu IGBT.
Keunggulan IGBT
IGBT memiliki beberapa keunggulan yang menjadikannya komponen yang sangat penting dalam elektronika daya modern:
- Salah satu keunggulan utama IGBT adalah kemampuannya untuk menangani arus listrik tinggi dan tegangan tinggi. Hal ini membuatnya sangat berguna dalam aplikasi yang memerlukan daya tinggi, seperti inverter industri misalnya las listrik, konversi energi, dan sistem penyearah.
- IGBT memiliki kecepatan drive yang cukup tinggi, yang memungkinkan untuk digunakan dalam aplikasi yang memerlukan perubahan arus atau tegangan yang cepat. Ini adalah salah satu alasan mengapa IGBT sering digunakan pada driver motor listrik.
- Dalam banyak hal dalam aplikasi daya, efisiensi energi adalah faktor utama. IGBT memiliki efisiensi yang tinggi dalam mengendalikan aliran daya, mengubah daya listrik menjadi daya dengan sedikit kerugian.
- IGBT membantu mengubah arus DC yang dihasilkan oleh panel surya atau turbin angin menjadi arus AC yang dapat digunakan dalam jaringan listrik.
Aplikasi-aplikasi IGBT
a. Diver Motor Listrik:
Salah satu aplikasi paling umum IGBT adalah untuk pengendalian motor listrik. IGBT digunakan dalam inverter motor untuk mengatur kecepatan dan arah putaran motor dengan presisi.
b. Inverter Industri:
Dalam industri, IGBT digunakan dalam inverter industri untuk mengubah arus AC menjadi arus DC atau sebaliknya yang dapat digunakan untuk mengoperasikan berbagai mesin dan peralatan industri.
c. Konversi Daya:
IGBT digunakan dalam berbagai aplikasi konversi daya, termasuk pada perangkat UPS (Uninterruptible Power Supply) untuk memberikan daya cadangan saat terjadi pemadaman listrik.
d. Driver pemanas Induksi:
IGBT digunakan dalam sistem pemanas induksi yang sering digunakan dalam industri manufaktur untuk memanaskan logam dengan cepat dan efisien.
e. Kendaraan Listrik dan Hybrid:
IGBT juga menjadi komponen penting dalam kendaraan listrik dan hybrid, digunakan dalam power inverter untuk mengendalikan motor listrik dan mengatur aliran daya antara baterai dan motor.
Drive dan Proteksi IGBT
Penggunaan IGBT dalam peralatan elektronik yang memerlukan arus dan tegangan tinggi memerlukan pengendalian dan proteksi yang cermat termasuk:
- Driver Gate: Driver gate adalah yang menghasilkan tegangan pintu yang diperlukan untuk mengendalikan IGBT dengan aman. Driver gate yang tepat diperlukan untuk memastikan IGBT berfungsi dengan baik.
- Proteksi Arus Pendek: IGBT dapat mengalirkan arus tinggi, dan proteksi arus pendek(konsleting) dibutuhkan untuk mencegah kerusakan saat terjadi gangguan.
- Pengkondisian Daya: Untuk mengoptimalkan kinerja IGBT, pengkondisian daya yang sesuai harus diterapkan. Hal ini mencakup penyaringan dan pengaturan tegangan dan arus.
Kesimpulan
Dalam dunia teknologi power electronics, IGBT adalah salah satu komponen yang paling penting. Penggabungan karakteristik transistor bipolar dan MOSFET membuatnya sangat berguna dalam berbagai terapan, mulai dari inverter industri, driver motor listrik hingga konversi energi. Memahami prinsip kerja IGBT dan bagaimana cara mengendalikannya dengan benar adalah kunci kesuksesan dalam penggunaannya. IGBT adalah contoh bagaimana teknologi semikonduktor terus berkembang untuk menghadapi tantangan-tantangan dalam elektronika daya.
