IGBT dan Mosfet merupakan dua komponen yang cukup banyak digunakan sekarang ini. Baik itu dalam penggunaan inverter daya, ups, las listrik, DMS baterai, serta pengendali motor kendaraan listrik dan di industri. Terdapat banyak jenis transistor catu daya pada saklar smps untuk dipilih sekarang ini.
Dua versi yang populer yaitu transistor efek Medan semikonduksi dan logam (Mosfet) serta transistor bipolar gerbang terisolasi (IGBT). Dilihat dari segi history, frekuensi switch tegangan rendah arus tinggi dan rendah mendukung mosfet. Sementara itu tegangan tinggi, frekuensi yang rendah dan arus tinggi mendukung IGBT.
Perbedaan lebih lanjut di antara keduanya, akan dibahas pada partikel kali ini.
IGBT dan Mosfet dalam Pemrosesan
Dalam pemrosesan, MOSFET dan IGBT mengikuti langkah yang sama, tetapi polaritas substrat mereka berbeda, sehingga membuat struktur IGBT berbeda dengan MOSFET. IGBT memiliki struktur yang lebih kompleks terdiri dari MOSFET KANAL-N dan Transistor NPN.
Jadi dalam simbolnya sama igbt kelihatan mirip hasil kombinasi transistor bipolar dan MOSFET. MOSFET memiliki tiga pin, yaitu Gate (G), Drain (D), dan Source (S). Sementara itu, IGBT memiliki Gate yang sama dengan MOSFET, tetapi memiliki Emitter dan Collector seperti Transistor.
MOSFET dan IGBT digunakan pada aplikasi yang berbeda, meskipun keduanya sering digunakan pada Power Inverter. MOSFET banyak digunakan pada power inverter, SMPS, adaptor, dan peralatan daya lainnya, sementara IGBT banyak digunakan pada Power Inverter, Las Listrik, dan Motor Kendaraan listrik.
Pengertian Mosfet
MOSFET adalah jenis transistor daya yang terdiri dari tiga terminal, yaitu gerbang/gate, saluran pembuangan/drain, dan sumber/source. Sinyal kontrol diaplikasikan antara gerbang dan sumber, sementara terminal sakelarnya adalah saluran pembuangan dan sumber.
Gerbang terbuat dari logam dan dipisahkan dari sumber menggunakan oksida logam. MOSFET cocok digunakan sebagai sakelar elektronik atau penguat daya karena konsumsi dayanya yang rendah. Selain itu, keunggulannya adalah dalam menjaga koefisien suhu positif dan resistansi on-state transistor yang seharusnya tidak memiliki batas.
MOSFET juga mampu bekerja pada frekuensi tinggi sehingga dapat melakukan aplikasi switching cepat dengan sedikit kerugian turn-off.
Daya Mosfet
MOSFET daya merupakan jenis yang paling sebanding dengan IGBT dan dirancang untuk menangani tingkat daya yang signifikan. Keunggulan MOSFET daya adalah kecepatan pergantian yang lebih tinggi, efisiensi yang lebih besar pada tegangan rendah. Selain itu, dapat mempertahankan tegangan pemblokiran dan arus yang tinggi. MOSFET daya digunakan dalam aplikasi catu daya, konverter dc/dc, dan pengontrol motor tegangan rendah.
Pengertian IGBT
IGBT adalah sakelar tiga terminal yang menggabungkan karakteristik MOSFET dengan transistor bipolar, memiliki kemampuan tegangan tinggi dan saturasi rendah. Dirancang untuk hidup dan mati dengan cepat, sering digunakan dengan amplifier dan menghasilkan pulsa daya besar. IGBT digunakan di berbagai aplikasi seperti mobil listrik, kereta api, dan AC.
Perbedaan IGBT dan Mosfet
MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) dan IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) adalah dua jenis transistor daya yang umum digunakan dalam aplikasi elektronik. Keduanya memiliki karakteristik unik dan kelebihan masing-masing, yang membuat mereka lebih cocok digunakan dalam situasi tertentu.
Meskipun keduanya dapat dikendalikan oleh tegangan, MOSFET dan IGBT memiliki perbedaan dalam struktur, sirkuit penggerakannya, karakteristik tegangan saat ON, waktu penggantian (switching time), dan diode parasitik. Selanjutnya, perbedaan antara MOSFET dan IGBT adalah:
- Gate (base) drive: MOSFET dan IGBT sama-sama dikendalikan dengan tegangan, tetapi MOSFET memiliki impedansi input yang lebih tinggi daripada IGBT.
- Gate (base) drive circuit: Keduanya relatif sederhana dalam sirkuit penggerakannya.
- Karakteristik tegangan saat ON: MOSFET memiliki resistansi ON x arus drain tanpa tegangan built-in, sedangkan IGBT memiliki VCE(sat) rendah dengan tegangan built-in.
- Waktu penggantian (switching time): MOSFET memiliki kecepatan ultra-tinggi sebagai perangkat unipolar, sedangkan IGBT memiliki kecepatan yang lebih tinggi dari transistor bipolar dan lebih lambat dari MOSFET.
- Diode parasitik: MOSFET memiliki dioda tubuh (body diode) yang hadir, sedangkan IGBT hanya hadir pada RC-IGBT.
Kelebihan dan Kekurangan IGBT vs MOSFET
Baik itu IGBT dan Mosfet memiliki keunggulan dan kekurangan tersendiri. Keduanya penting untuk diketahui, terutama bagi yang bekerja atau menampilkan dalam bidang elektronika. Berikut penjelasannya:
Keuntungan MOSFET:
- Kecepatan switching yang lebih cepat
- Performa dinamis yang lebih baik
- Kapasitansi umpan balik gate-to-drain yang lebih rendah
- Impedansi termal lebih rendah, memungkinkan disipasi daya yang lebih baik
- Memiliki waktu naik turun lebih rendah, sehingga bisa memungkinkan penggunaan di frekuensi switching lebih tinggi
Kelemahan MOSFET:
- Biaya produksi yang lebih tinggi
- Tidak mampu menangani tegangan tinggi sebagaimana IGBT
- Resistansi kanal yang lebih tinggi, memungkinkan lebih banyak kehilangan daya
- Tidak tahan terhadap over-current
Keuntungan IGBT:
- Teknik produksi yang lebih baik, menghasilkan biaya yang lebih rendah
- Daya tahan yang lebih baik terhadap kelebihan beban
- Berbagi arus paralel yang lebih baik
- Mempunyai bentuk gelombang penonaktifan dan pengaktifan lebih cepat serta harus
- Loss on-state dan switching yang lebih rendah
- Impedansi termal lebih rendah
- Kapasitansi masukan lebih rendah
Kelemahan IGBT:
- Kecepatan switching yang lebih lambat dibandingkan MOSFET
- Performa dinamis yang lebih buruk dibandingkan MOSFET
- Kapasitansi umpan balik gate-to-drain yang lebih tinggi
- Lebih banyak kehilangan daya pada waktu operasi di area linear
- Memerlukan driver yang lebih kuat untuk operasi dengan tegangan tinggi
Baca Juga: Jenis-Jenis Pembebanan pada Pembangkit Listrik
Kesimpulan
Dalam dunia elektronik, baik IGBT maupun MOSFET adalah sakelar yang sangat penting dan memiliki peran besar dalam berbagai aplikasi, mulai dari catu daya hingga kendali motor. Meskipun keduanya dapat melakukan fungsi yang serupa, namun keduanya memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing.
IGBT memiliki kemampuan untuk menangani daya yang lebih besar dan lebih tahan terhadap kelebihan beban. Namun, MOSFET memiliki kecepatan switching yang lebih tinggi dan lebih efisien pada tegangan rendah.Oleh karena itu, pemilihan antara keduanya tergantung pada aplikasi tertentu dan kebutuhan sistem.