IGBT Jilid 1

Mungkin buat teman-teman yang sekolah/kuliah di bidang teknik elektronika pernah mendengar yang namanya IGBT. Hanya pernah mendengar saja, mempelajari sekilas, tanpa pernah melihatnya langsung, menggunakan dalam praktek atau mengaplikasikan dalam sebuah rangkaian. Kalau ya?
berarti anda senasib dengan saya, sewaktu saya duduk di bangku Sekolah Teknik Menengah 3 tahun lalu. Mungkin karena komponen ini jarang dipakai di peralatan elektronik rumah tangga seperti Radio, TV, DVD, amplifier, dll sehingga komponen ini kurang dibahas di sekolah, toh kalau mau dibahas barangnya juga tidak ada. Tapi setelah saya bekerja di sebuah perusahaan yang bergerak di bidang reparasi elektronika industri (alat/mesin elektronika yang dipakai di pabrik) baru sadar betapa pentingnya komponen ini. Sebab IGBT adalah komponen utama yang digunakan untuk AC drive, seperti Inverter, VSD, servo drive, vector drive, stepper drive, bahkan sebagian besar power supply switching menggunakan komponen ini.

Jadi disini saya mencoba untuk berbagi menjelaskan apa yang dimaksud dengan IGBT. Tapi perlu saya tekankan sebelumnya bahwa saya hanya menjelaskan berdasarkan pengalaman selama bekerja. Jadi mungkin tidak akan sedetail seperti apa yang dijelaskan dalam buku elektronika. Meskipun tidak menutup kemungkinan kalau yang dijelaskan disini tidak ada dalam buku.

IGBT merupakan singkatan dari Insulated Gate Bipolar Transistor. Dari sini dapat kita ketahui bahwa IGBT merupakan salah satu jenis Transistor. Bedanya dengan transistor, IGBT memiliki impedansi input yang sangat tinggi sehingga tidak membebani rangkaian pengendalinya (atau sering disebut rangkaian driver). Kemudian disisi output, IGBT memiliki tahanan(Roff) yang sangat besar pada saat tidak menghantar, sehingga arus bocor sangat kecil. Sebaliknya pada saat menghantar, tahanan pensaklaran (Ron) sangat kecil, mengakibatkan tegangan jatuh (voltage drop) lebih kecil daripada transistor pada umumnya. Disamping itu, IGBT memiliki kecepatan pensaklaran/frekuensi kerja yang lebih tinggi dibanding transistor lainnya. Oleh sebab itulah mengapa IGBT sering digunakan dalam drive(alat penggerak motor) yang membutuhkan arus yang besar dan beroperasi di tegangan tinggi, karena memiliki efisiensi yang lebih baik dibanding jenis transistor lainnya.

Selain memiliki kelebihan seperti diatas, IGBT juga memiliki kekurangan. Diantaranya, harganya lebih mahal dibanding transistor biasa, sehingga jarang dipakai dalam alat elektronika rumah tangga, seperti Amplifier. Toh amplifier tidak butuh komponen dengan spek setinggi itu(frekuensi kerja tinggi, sebab hanya diaplikasikan untuk audio dengan frekuensi rendah 20Hz-20kHz, tegangan kerja juga kecil, sedang untuk masalah arus bocor, tidak masalah, toh yang dipakai juga tidak besar sekali). Berbeda dengan drive penggerak motor listrik yang membutuhkan arus besar hingga ratusan bahkan ribuan ampere. Selain itu IGBT juga rentan rusak pada saat standby(tidak menghantar) apabila tegangan pengendali (tegangan antara gate dengan source/emitor) hilang(=0v), maka IGBT bisa jebol/short. Oleh sebab itu meskipun sedang tidak bekerja/menghantar input/gate IGBT harus diberi tegangan standby sekitar 2-15V tergantung spesifikasi IGBT.

Untuk jumlah kaki pada dasarnya memiliki jumlah kaki sama dengan transistor yakni 3. Terdiri dari gate, di transistor disebut basis, lalu drain atau sering disebut collector pada transistor, dan terakhir source atau sering disebut emitor. Seperti gambar di atas, yang pertama IGBT sedang yang kedua transistor yang biasa kita temui.

IGBT memiliki 2 type, kalau di transistor ada NPN dan PNP, maka di IGBT ada tipe N dan tipe P. Sebagaimana gambar dibawah.

Selain dalam bentuk satuan IGBT juga sering dibentuk dalam 1 pack berisi 2,3,6,12 biji. Sehingga memudahkan dalam pemasangan/tidak perlu repot memasang satu per satu, serta irit tempat, karena lebih kecil dibanding harus memasang secara per biji. Seperti gambar dibawah ini  

IGBT isi 12

IGBT isi 2

Lalu untuk pengecekannya bagaimana? Untuk pengecekannya dapat kita gunakan multimeter analog. Sedikit berbeda dengan mengecek transistor, kalau di transistor ada 2 arah dioda, yakni antara basis terhadap emitor dan basis terhadap collector, di  IGBT tidak ada. Seperti yang kita lihat pada symbol paling atas, antara gate terhadap drain dan source terdapat penyekat atau insulated. Meskipun demikian, di IGBT kalau kita ukur pakai multimeter tetap ada arah diodanya karena antara source dan drain ada dioda pengaman, apabila drain terhadap source dibolak balik short, berarti IGBT rusak.

Sedang untuk mengetes kemampuan pensaklarannya(bias pada transistor, peng-gate-an pada IGBT) dapat kita gunakan multimeter analog dengan posisi ohmmeter x10K. Setelah kita ketahui arah dioda antara drain dan source(forward), kita balik posisi probe(jika sebelumnya drain dapat merah dan source dapat hitam, kita balik drain dapat hitam, source dapat merah). Lalu kalau jarum pada multimeter tidak menyimpang(menunjuk nilai tak terhingga) berarti OK

. Kalau menunjuk nilai tertentu coba pindahkan sebentar probe pada source(merah) ke pin gate lalu kembalikan lagi ke source dengan kondisi probe satunya lagi masih menempel di pin drain, lalu lihat jarum multimeter, kalau menunjuk nilai tak terhingga(tidak menyimpang) berarti Ok, kalau masih menyimpang berarti bocor. Apabila bagus coba kita tes gate, masih pada posisi probe awal(posisi reverse arah dioda source-drain) kita pindah sebentar probe hitam pada drain ke gate lalu kita kembalikan lagi ke drain dimana probe merah masih menempel pada source, apabila jarum menyimpang mengarah ke 0 ohm berarti OK, dan perlu diketahui bahwa meskipun kita melepas semua probe lalu ditempelkan lagi, posisi jarum menyimpan ini akan terus bertahan. Lalu cara untuk mengembalikan ke posisi tak terhingga(mengkosongkan) dengan cara memindah sebentar probe merah pada source ke gate, maka akan kita dapatkan jarum menunjuk ke nilai tak terhingga lagi.