Transistor Bipolar Gerbang Terisolasi (IGBT): Menggabungkan Presisi FET dengan Daya BJT
Transistor sambungan bidang gerbang terisolasi (IGFET) mencapai gain arus yang tak terbatas karena gate-nya terisolasi dari saluran. Tidak ada arus gate kontinu yang ditarik; hanya butuh transien singkat untuk mengisi kapasitansi gate-saluran dan menggeser wilayah penyempitan saat perangkat beralih antara keadaan menyala dan mati.
Pada first glance, gain tinggi ini tampaknya memberikan keuntungan yang jelas bagi IGFET dibandingkan transistor sambungan bipolar (BJT) saat mengontrol arus yang sangat besar. Dengan BJT, arus kolektor terikat pada arus basis oleh faktor gain arus transistor, \beta. Misalnya, BJT daya dengan \beta sebesar 20 harus menyediakan setidaknya 5 A arus basis untuk mengemudi arus kolektor 100 A – arus kontrol yang besar bahkan untuk sirkuit diskrit atau terintegrasi miniatur.
Transistor dengan Sirkuit Kontrol
Menggunakan pasangan Darlington dapat meningkatkan gain, tetapi arus basis yang diperlukan tetap lebih tinggi dibandingkan IGFET yang setara. Kompleksitas tambahan dan arus yang ditarik membuat solusi ini kurang menarik untuk aplikasi daya tinggi.
Contoh Pasangan Darlington
IGFET juga menderita penurunan tegangan drain-ke-sumber yang lebih besar saat sepenuhnya saturasi dibandingkan penurunan kolektor-ke-emitter BJT. Penurunan tegangan ekstra ini berarti dissipasi daya yang lebih tinggi untuk arus beban yang sama, membatasi praktikalitas IGFET sebagai perangkat daya tinggi. Meskipun struktur khusus seperti transistor VMOS telah dirancang untuk mengurangi kelemahan ini, BJT masih memimpin saat mengalihkan arus yang sangat tinggi.
Masuk Transistor Bipolar Gerbang Terisolasi (IGBT). Juga dikenal sebagai MOSFET mode bipolar, transistor efek medan yang dimodulasi konduktivitas (COMFET), atau sederhana transistor gerbang terisolasi (IGT), IGBT pada dasarnya menggabungkan logika gate yang dikontrol dengan gain tinggi dari IGFET dengan kemampuan penurunan tegangan rendah dan penanganan arus tinggi dari BJT.
Simbol Skematika dan Sirkuit Ekuivalen
Dalam arsitektur ini, IGFET mengemudi basis BJT. Gate hampir tidak menarik arus dari sirkuit kontrol, sementara BJT mengemudi arus beban utama antara kolektor dan emitter. Hasilnya adalah gain arus keseluruhan yang sangat tinggi ditambah penurunan tegangan kolektor-ke-emitter yang cocok dengan BJT konvensional.
Namun, IGBT tidak bebas dari trade-off. Waktu matinya biasanya lebih lambat dari BJT standar, yang dapat kritis dalam aplikasi switching cepat. Mencapai waktu mati yang lebih cepat seringkali dengan biaya penurunan tegangan saturasi yang lebih tinggi antara kolektor dan emitter. Meskipun demikian, untuk banyak tugas kontrol daya tinggi, campuran penurunan tegangan rendah dan gain arus tinggi IGBT menawarkan alternatif yang menarik bagi IGFET dan BJT.
LEMBAR KERJA TERKAIT:
- Lembar Kerja Transistor Bipolar Gerbang Terisolasi
