BAB I1.1 Pendahuluan Latar belakangKini elektonika merupakan salah satu ilmu yang penting. FETFET dibagi menjadi dua keluarga: Junction FET (JFET) dan Insulated GateFET gatedalam (IGFET) JFET atau juga dikenal sebuah sebagai dioda Metal dengan Oxide kanal Silicon (materi (atauSemiconductor) FET (MOSFET). Berbeda dengan IGFET, terminal membentuk semikonduktor antara Source dan Drain).Secara fungsinya, ini membuat Nchannel JFETmenjadi sebuah versi solid-state dari tabung vakum, yang juga membentuk sebuah dioda antara antara grid dan katode. Dan juga, keduanya (JFET dantabung vakum) bekerja di "depletion mode", keduanya memiliki impedansiinput tinggi, dan keduanya menghantarkan arus listrik dibawah kontroltegangan input.FET lebih jauh lagi dibagi menjadi tipe enhancement mode dan depletionmode. MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Efect Transistor) maupun IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), keduanya merupakan piranti atau komponen aktif pokok yang kini banyak digunakan dalam bidang Elektronika Daya; yakni UPS (Uninterruptible Power Supply), dan sistem pengendali daya/motor-motor besar di bidang industri. 1.2 Rumusan masalah Bagaimana prinsip kerja FET,JFET,IGBT,MOSFET Bagaimana perbedaanadntara FET,JIFET,MOSFET,dan IGBT Bagaimana gambar FET,JFET,IGBT,MOSFET Kerja pada rangkaian berikut conto pada produknya Referensi pada tiap tiap materi 1. 3 Tujuan Supaya dapat menjelaskan system kerja FET,JFET,IGBT,MOSFET.1 Untuk mengetahui perbedaan satu dengan yang lainnya. Untuk mengetahui aplikasi masing-masing itemBAB IIPEMBAHASAN2.1 PENJELASAN DAN PRINSIP KERJA 1. FET (TRANSISTOR EFEK MEDAN) Transistor FET bekerja bergantung dari satu pembawa muatan. transistor FET sering digunakan juga karena memiliki impedansi input (input impedance) yang sangat besar. Terutama jika digunakan sebagai switch, FET lebih baik karena resistansi dan disipasi dayanya yang kecil. FET lebih jauh lagi dibagi menjadi tipe enhancement mode dan depletion mode. Mode menandakan polaritas dari tegangan gate dibandingkan dengan source saat FET menghantarkan listrik. Jika kita ambil N-channel FET sebagai contoh: dalam depletion mode, gate adalah negatif dibandingkan dengan source, sedangkan dalam enhancement mode, gate adalah positif. Untuk kedua mode, jika tegangan gate dibuat lebih positif, aliran arus di antara source dan drain akan meningkat. Untuk P-channel FET, polaritas-polaritas semua dibalik Transistor Bipolar dinamakan demikian karena bekerja dengan 2 (bi) muatan yang berbeda yaitu elektron sebagai pembawa muatan negatif dan hole sebagai pembawa muatan positif. Ada satu jenis transistor lain yang dinamakan FET (Field Efect Transistor). Berbeda dengan prinsip kerja transistor bipolar, transistor FET bekerja bergantung dari satu pembawa muatan, apakah itu elektron atau hole. Karena hanya bergantung pada satu pembawa muatan saja, transistor ini disebut komponen unipolar. Umumnya untuk aplikasi linear, transistor bipolar lebih disukai, namun transistor FET sering digunakan juga karena memiliki impedansi input (input impedance) yang sangat besar. Terutama jika digunakan sebagai switch, FET lebih baik karena resistansi dan disipasi dayanya yang kecil.2a. Cara kerja FET FET mengendalikan aliran elektron (atau lubang elektron pada FET kanal-p) dari sumber ke cerat dengan mengubah besar dan bentuk dari sebuah kanal konduktif yang dibentuk oleh adanya tegangan (atau kurangnya tegangan pada FET kanal-p) yang dikenakan menyeberangi saluran gerbang dan sumber (untuk mempermudah penjabaran, diasumsikan bahwa badan dan sumber disambungkan). Kanal konduktif ini adalah jalur dimana elektron (atau lubang) mengalir dari sumber ke cerat. Dengan menganggap sebuah peranti kanal-n moda pemiskinan. Sebuah tegangan negatif gerbang-ke-sumber menyebabkan daerah pemiskinan untuk bertambah lebar dan menghalangi kanal dari kedua sisi, mempersempit kanal konduktif. Jika daerah pemiskinan menutup kanal sepenuhnya, resistansi kanal dari sumber ke cerat menjadi besar, dan FET dimatikan seperti sakelar yang terbuka. Sebaliknya, sebuah tegangan positif gerbang-ke-sumber menambah lebar kanal dan memungkinkan elektron mengalir dengan mudah. Sekarang menganggap sebuah peranti kanal-n moda pengayaan. Sebuah tegangan positif gerbang-ke-sumber dibutuhkan untuk membuat kanal konduktif karena ini tidak terdapat secara alami didalam transistor. Tegangan positif menarik elektron bebas pada badan menuju ke gerbang, membuat sebuah kanal konduktif. Tetapi elektron yang cukup harus ditarik dekat ke gerbang untuk melawan ion doping yang ditambahkan ke badan FET, ini membentuk sebuah daerah yang bebas dari pembawa bergerak yang dinamakan daerah pemiskinan, dan fenomena ini disebut sebagai tegangan tahan dari FET. Peningkatan tegangan gerbang-ke-sumber yang lebih lanjut akan menarik lebih banyak lagi elektron menuju ke garbang yang memungkinkannya untuk membuat sebuah kanal konduktif dari sumber ke cerat, proses ini disebut pembalikan. Baik pada peranti moda pengayaan ataupun pemiskinan, jika tegangan cerat-ke-sumber jauh lebih rendah dari tegangan gerbang-ke-sumber, merubah tegangan gerbang akan mengubah resistansi kanal, dan arus cerat akan sebanding dengan tegangan cerat terhadap sumber. Pada moda ini, FET berlaku seperti sebuah resistor variabel dan FET dikatakan beroperasi pada moda linier atau moda ohmik[1][2] Jika tegangan cerat-ke-sumber meningkat, ini membuat perubahan bentuk kanal yang signifikan dan taksimetrik dikarenakan gradien tegangan dari sumber ke cerat. Bentuk dari daerah pembalikan menjadi kurus dekat ujung cerat dari kanal. Jika tegangan3cerat-ke-sumber ditingkatkan lebih lanjut, titik kurus dari kanal mulai bergerak dari cerat menuju ke sumber. Pada keadaan ini, FET dikatakan dalam moda penjenuhan,[3] beberapa orang menyebutnya sebagai moda aktif, untuk menganalogikan dengan daerah operasi transistor dwikutub.[4][5] Moda penjenuhan, atau daerah antara linier dan penjenuhan digunakan jika diinginkan adanya penguatan. Daerah antara tersebut seringkali dianggap sebagai bagian dari daerah linier, bahkan walaupun arus cerat tidak linier dengan tegangan cerat. Bahkan jika kanal konduktif yang dibentuk oleh tegangan gerbang-ke-sumber tidak lagi menghubungkan sumber ke cerat saat moda penjenuhan, Pembawa muatan tidak dihalangi untuk mengalir. Dengan menganggap peranti kanal-n, sebuah daerah pemiskinan terdapat pada badan tipe-p, mengelilingi kanal konduktif, daerah cerat dan daerah sumber. Elektron yang mencakupi kanal bebas untuk bergerak keluar dari kanal melalui daerah pemiskinan jika ditarik ke cerat oleh tegangan cerat-ke-sumber. Daerah pemiskinan ini bebas dari pembawa dan memiliki resistansi seperti silikon. Penambahan apapun pada tegangan cerat-kesumber akan menambah jarak dari cerat ke titik kurus, menambah resistansi dikarenakan daerah pemiskinan sebanding dengan tegangan tegangan cerat-kesumber. Perubahan yang sebanding ini menyebabkan arus cerat-ke-sumber untuk tetap relatif tetap tak terpengaruh oleh perubahan tegangan cerat-ke-sumber dan benar-benar berbeda dari operasi moda linier. Dengan demikian, pada moda penjenuhan, FET lebih berlaku seperti sebuah sumber arus konstan daripada sebagai sebuah resistor variabel dan dapat digunakan secara efektif sebagai penguat tegangan. Pada situasi ini, tegangan gerbang-ke-sumber menentukan besarnya arus konstan yang melewati kanal. Simbol Dan Gambar FET42. TRANSISTOR JFET JFET kanal-n Untuk menjelaskan prinsip kerja transistor JFET lebih jauh akan ditinjau transistor JFET kanal-n. Drain dan Source transistor ini dibuat dengan semikonduktor tipe n dan Gate dengan tipe p. Gambar berikut menunjukkan bagaimana transistor ini di beri tegangan bias. Tegangan bias antara gate dan source adalah tegangan reverse bias atau disebut bias negatif. Tegangan bias negatif berarti tegangan gate lebih negatif terhadap source. Perlu catatan, Kedua gate terhubung satu dengan lainnya (tidak tampak dalam gambar).Lapisan deplesi jika gate-source biberi bias negatif Dari gambar di atas, elektron yang mengalir dari source menuju drain harus melewati lapisan deplesi. Di sini lapisan deplesi berfungsi semacan keran air. Banyaknya elektron yang mengalir dari source menuju drain tergantung dari ketebalan lapisan deplesi. Lapisan deplesi bisa menyempit, membuka tergantung dari tegangan gate terhadap source. melebar atau Jika gate semakinnegatif terhadap source, maka lapisan deplesi akan semakin menebal. Lapisan deplesi bisa saja menutup seluruh kanal transistor bahkan dapat menyentuh drain dan source. Ketika keadaan ini terjadi, tidak ada arus yang dapat mengalir atau sangat kecil sekali. Jadi jika tegangan gate semakin negatif terhadap source maka5semakin kecil arus yang bisa melewati kanal drain dan source.Lapisan deplesi pada saat tegangan gate-source = 0 volt Jika misalnya tegangan gate dari nilai negatif perlahan-lahan dinaikkan sampai sama dengan tegangan Source. Ternyata lapisan deplesi mengecil hingga sampai suatu saat terdapat celah sempit. Arus elektron mulai mengalir melalui celah sempit ini dan terjadilah konduksi Drain dan Source. Arus yang terjadi pada keadaan ini adalah arus maksimum yang dapat mengalir berapapun tegangan drain terhadap source. Hal ini karena celah lapisan deplesi sudah maksimum tidak bisa lebih lebar lagi. Tegangan gate tidak bisa dinaikkan menjadi positif, karena kalau nilainya positif maka gate-source tidak lain hanya sebagai dioda. Karena tegangan bias yang negatif, maka arus gate yang disebut IG akan sangat kecil sekali. Dapat dimengerti resistansi input (input impedance) gate akan sangat besar. Impedansi input transistor FET umumnya bisa mencapai satuan MOhm. Sebuah transistor JFET diketahui arus gate 2 nA pada saat tegangan reverse gate 4 V, maka dari hukum Ohm dapat dihitung resistansi input transistor ini adalah : Rin = 4V/2nA = 2000 Mohm Simbol JFETUntuk mengambarkan JFET pada skema rangkaian elektronika, bisa dipakai simbol seperti pada gambar di bawah berikut.Simbol komponen (a)JFET-n (b)JFET-p Karena struktur yang sama, terminal drain dan source untuk aplikasi frekuensi rendah dapat dibolak balik. Namun biasanya tidak demikian untuk aplikasi6frekuensitinggi.UmumnyaJFETuntukaplikasifrekuensitinggimemperhitungkan kapasitansi bahan antara gate dengan drain dan juga antara gate dengan source. Dalam pembuatan JFET, umumnya ada perbedaan kapasitansi gate terhadap drain dan antara gate dengan source.JFET kanal-pTransistor JFET kanal-p memiliki prinsip yang sama dengan JFET kanal-n, hanya saja kanal yang digunakan adalah semikonduktor tipe p. Dengan demikian polaritas tegangan dan arah arus berlawanan jika dibandingkan dengan transistor JFET kanal-n. Simbol rangkaian untuk tipe p juga sama, hanya saja dengan arah panah yang berbeda. Kurva DrainGambar berikut adalah bagaimana transitor JFET diberi bias. Kali ini digambar dengan menggunakan simbol JFET. Gambar (a) adalah jika diberi bias negatif dan gambar (b) jika gate dan source dihubung singkat.Tegangan bias transistor JFET-n Jika gate dan source dihubung singkat, maka akan diperoleh arus drain maksimum. Ingat jika VGS=0 lapisan deplesi kiri dan kanan pada posisi yang hampir membuka. Perhatikan contoh kurva drain pada gambar berikut, yang menunjukkan karakteristik arus drain ID dan tegangan drain-source VDS. Terlihat arus drain ID tetap (konstan) setelah VDS melewati suatu besar tegangan tertentu yang disebut Vp. Pada keadaan ini (VGS=0) celah lapisan deplesi hampir bersingungan dan sedikit membuka. Arus ID bisa konstan karena celah deplesi yang sempit itu7mencegah aliran arus ID yang lebih besar. Perumpamaannya sama seperti selang air plastik yang ditekan dengan jari, air yang mengalir juga tidak bisa lebih banyak lagi. Dari sinilah dibuat istilah pinchoff voltage (tegangan jepit) dengan simbol Vp. Arus ID maksimum ini di sebut IDSS yang berarti arus drain-source jika gate dihubung singkat (shorted gate). Ini adalah arus maksimum yang bisa dihasilkan oleh suatu transistor JFET dan karakteristik IDSS ini tercantum di datasheet.kurva drain IDS terhadap VDS JFET berlaku sebagai sumber arus konstan sampai pada tengangan tertentu yang disebut VDS(max). Tegangan maksimum ini disebut breakdown voltage dimana arus tiba-tiba menjadi tidak terhingga. Tentu transistor tidaklah dimaksudkan untuk bekerja sampai daerah breakdown. Daerah antara VP dan VDS(max) disebut daerah active (active region). Sedangkan 0 volt sampai tegangan Vp disebut daerah Ohmic (Ohmic region). Daerah OhmicPada tegangan VDS antara 0 volt sampai tegangan pinchoff VP=4 volt, arus ID menaik dengan kemiringan yang tetap. Daerah ini disebut daerah Ohmic. Tentu sudah maklum bahwa daerah Ohmic ini tidak lain adalah resistansi drain-source dan termasuk celah kanal diantara lapisan deplesi. Ketika bekerja pada daerah ohmic, JFET berlaku seperti resistor dan dapat diketahui besar resistansinya adalah : RDS = Vp/IDSS RDS disebut ohmic resistance, sebagai contoh di dataseet diketahui VP = 4V dan8IDSS = 10 mA, maka dapat diketahui : RDS = 4V/10mA = 400 OhmTegangan cutoff gateDari contoh kurva drain di atas terlihat beberapa garis-garis kurva untuk beberapa tegangan VGS yang berbeda. Pertama adalah kurva paling atas dimana IDSS=10 mA dan kondisi ini tercapai jika VGS=0 dan perhatikan juga tegangan pinchoff VP=4V. Kemudian kurva berikutnya adalah VGS = -1V lalu VGS=-2V dan seterusnya. Jika VGS semakin kecil terlihat arus ID juga semakin kecil. Perhatikan kurva yang paling bawah dimana VGS=-4V. Pada kurva ternyata arus ID sangat kecil sekali dan hampir nol. Tegangan ini dinamakan tegangan cutoff gate-source (gate source cutoff voltage) yang ditulis sebagai VGS(off). Pada saat ini lapisan deplesi sudah bersingungan satu sama lain, sehingga arus yang bisa melewati kecil sekali atau hampir nol. Bukan suatu kebetulan bahwa kenyataannya bahwa VGS(off)=-4V dan VP=4V. Ternyata memang pada saat demikian lapisan deplesi bersentuhan atau hampir bersentuhan Maka di datasheet biasanya hanya ada satu besaran yang tertera VGS(off) atau VP. Oleh karena sudah diketahui hubungan persamaan : VGS(off) = -VP Pabrikasi JFETKalau sebelumnya sudah dijelaskan bagaimana struktur JFET secara teoritis, maka gambar berikut adalah bagaimana sebenarnya transistor JFET-n dibuat.Struktur penampang JFET-n Transistor JFET-n dibuat di atas satu lempengan semikonduktor tipe-p sebagai9subtrat (subtrate) atau dasar (base). Untuk membuat kanal n, di atas subtrat diimplant semikonduktor tipe n yaitu dengan memberikan doping elektron. Kanal-n ini akan menjadi drain dan source. Kemudian di atas kanal-n dibuat implant tipep, caranya adalah dengan memberi doping p (hole). Implant tipe p ini yang menjadi gate. Gate dan subtrat disambungkan secara internal. 3. MOSFET ( TRANSISTOR EFEK MEDAN SMIKONDUKTOR LOGAM OKSIDA) Mirip seperti JFET, transistor MOSFET (Metal oxide FET) memiliki drain, source dan gate. Namun perbedaannya gate terisolasi oleh suatu bahan oksida. Gate sendiri terbuat dari bahan metal seperti aluminium. Oleh karena itulah transistor ini dinamakan metal-oxide. Karena gate yang terisolasi, sering jenis transistor ini disebut juga IGFET yaitu insulated-gate FET. Ada dua jenis MOSFET, yang pertama jenis depletion-mode dan yang kedua jenis enhancement-mode. Jenis MOSFET yang kedua adalah komponen utama dari gerbang logika dalam bentuk IC (integrated circuit), uC (micro controller) dan uP (micro processor) yang tidak lain adalah komponen utama dari komputer modern saat ini. MOSFET Depletion-mode Gambar berikut menunjukkan struktur dari transistor jenis ini. Pada sebuah kanal semikonduktor tipe n terdapat semikonduktor tipe p dengan menyisakan sedikit celah. Dengan demikian diharapkan elektron akan mengalir dari source menuju drain melalui celah sempit ini. Gate terbuat dari metal (seperti aluminium) dan terisolasi oleh bahan oksida tipis SiO2 yang tidak lain adalah kaca.struktur MOSFET depletion-mode Semikonduktor tipe p di sini disebut subtrat p dan biasanya10dihubung singkat dengan source. Ingat seperti pada transistor JFET lapisan deplesi mulai membuka jika VGS = 0. Dengan menghubung singkat subtrat p dengan source diharapkan ketebalan lapisan deplesi yang terbentuk antara subtrat dengan kanal adalah maksimum. Sehingga ketebalan lapisan deplesi selanjutnya hanya akan ditentukan oleh tegangan gate terhadap source. Pada gambar, lapisan deplesi yang dimaksud ditunjukkan pada daerah yang berwarna kuning. Semakin negatif tegangan gate terhadap source, akan semakin kecil arus drain yang bisa lewat atau bahkan menjadi 0 pada tegangan negatif tertentu. Karena lapisan deplesi telah menutup kanal. Selanjutnya jika tegangan gate dinaikkan sama dengan tegangan source, arus akan mengalir. Karena lapisan deplesi muali membuka. Sampai di sini prinsip kerja transistor MOSFET depletion-mode tidak berbeda dengan transistor JFET. Karena gate yang terisolasi, tegangan kerja VGS boleh positif. Jika VGS semakin positif, arus elektron yang mengalir dapat semakin besar. Di sini letak perbedaannya dengan JFET, transistor MOSFET depletion-mode bisa bekerja sampai tegangan gate positif. Pabrikasi MOSFET depletion-modePenampang D-MOSFET (depletion-mode) Struktur ini adalah penampang MOSFET depletion-mode yang dibuat di atas sebuah lempengan semikonduktor tipe p. Implant semikonduktor tipe n dibuat sedemikian rupa sehingga terdapat celah kanal tipe n. Kanal ini menghubungkan drain dengan source dan tepat berada di bawah gate. Gate terbuat dari metal a luminium yang diisolasi dengan lapisan SiO2 (kaca). Dalam beberapa buku, transistor MOSFET depletion-mode disebut juga dengan nama DMOSFET. Kurva drain MOSFET depeletion mode11Analisa kurva drain dilakukan dengan mencoba beberapa tegangan gate VGS konstan, lalu dibuat grafik hubungan antara arus drain ID terhadap tegangan VDS.Kurva drain transistor MOSFET depletion-mode Dari kurva ini terlihat jelas bahwa transistor MOSFET depletion-mode dapat bekerja (ON) mulai dari tegangan VGS negatif sampai positif. Terdapat dua daerah kerja, yang pertama adalah daerah ohmic dimana resistansi drain-source adalah fungsi dari : RDS(on) = VDS/IDS Jika tegangan VGS tetap dan VDS terus dinaikkan, transistor selanjutnya akan berada pada daerah saturasi. Jika keadaan ini tercapai, arus IDS adalah konstan. Tentu saja ada tegangan VGS(max), yang diperbolehkan. Karena jika lebih dari tegangan ini akan dapat merusak isolasi gate yang tipis alias merusak transistor itu sendiri. MOSFET Enhancement-mode Jenis transistor MOSFET yang kedua adalah MOSFET enhancement-mode. Transistor ini adalah evolusi jenius berikutnya setelah penemuan MOSFET depletion-mode. Gate terbuat dari metal aluminium dan terisolasi oleh lapisan SiO2 sama seperti transistor MOSFET depletion-mode. Perbedaan struktur yang mendasar adalah, subtrat pada transistor MOSFET enhancement-mode sekarang dibuat sampai menyentuh gate, seperti terlihat pada gambar beritu ini. Lalu bagaimana elektron dapat mengalir ?. Silahkan terus menyimak tulisan berikut ini.12Struktur MOSFET enhancement-mode Gambar atas ini adalah transistor MOSFET enhancement mode kanal n. Jika tegangan gate VGS dibuat negatif, tentu saja arus elektron tidak dapat mengalir. Juga ketika VGS=0 ternyata arus belum juga bisa mengalir, karena tidak ada lapisan deplesi maupun celah yang bisa dialiri elektron. Satu-satunya jalan adalah dengan memberi tegangan VGS positif. Karena subtrat terhubung dengan source, maka jika tegangan gate positif berarti tegangan gate terhadap subtrat juga positif. Tegangan positif ini akan menyebabkan elektron tertarik ke arah subtrat p. Elektron-elektron akan bergabung dengan hole yang ada pada subtrat p. Karena potensial gate lebih positif, maka elektron terlebih dahulu tertarik dan menumpuk di sisi subtrat yang berbatasan dengan gate. Elektron akan terus menumpuk dan tidak dapat mengalir menuju gate karena terisolasi oleh bahan insulator SiO2 (kaca). Jika tegangan gate cukup positif, maka tumpukan elektron akan menyebabkan terbentuknya semacam lapisan n yang negatif dan seketika itulah arus drain dan source dapat mengalir. Lapisan yang terbentuk ini disebut dengan istilah inversion layer. Kira-kira terjemahannya adalah lapisan dengan tipe yang berbalikan. Di sini karena subtratnya tipe p, maka lapisan inversion yang terbentuk adalah bermuatan negatif atau tipe n. Tentu ada tegangan minimum dimana lapisan inversion n mulai terbentuk. Tegangan minimun ini disebut tegangan threshold VGS(th). Tegangan VGS(th) oleh pabrik pembuat tertera di dalam datasheet. Di sini letak perbedaan utama prinsip kerja transitor MOSFET enhancement-13mode dibandingkan dengan JFET. Jika pada tegangan VGS = 0 , transistor JFET sudah bekerja atau ON, maka transistor MOSFET enhancement-mode masih OFF. Dikatakan bahwa JFET adalah komponen normally ON dan MOSFET adalah komponen normally OFF. Pabrikasi MOSFET enhancement-modeTransistor MOSFET enhacement mode dalam beberapa literatur disebut juga dengan nama E-MOSFET.Penampang E-MOSFET (enhancement-mode) Gambar diatas adalah bagaimana transistor MOSFET enhancement-mode dibuat. Sama seperti MOSFET depletion-mode, tetapi perbedaannya disini tidak ada kanal yang menghubungkan drain dengan source. Kanal n akan terbentuk (enhanced) dengan memberi tegangan VGS diatas tegangan threshold tertentu. Inilah struktur transistor yang paling banyak di terapkan dalam IC digital. Kurva Drain MOSFET enhacement-modeMirip seperti kurva D-MOSFET, kurva drain transistor E-MOSFET adalah seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut. Namun di sini V GS semua bernilai positif. Garis kurva paling bawah adalah garis kurva dimana transistor mulai ON. Tegangan VGS pada garis kurva ini disebut tegangan threshold VGS(th).Kurva drain E-MOSFET14Karena transistor MOSFET umumnya digunakan sebagai saklar (switch), parameter yang penting pada transistor E-MOSFET adalah resistansi drain-source. Biasanya yang tercantum pada datasheet adalah resistansi pada saat transistor ON. Resistansi ini dinamakan RDS(on). Besar resistansi bervariasi mulai dari 0.3 Ohm sampai puluhan Ohm. Untuk aplikasi power switching, semakin kecil resistansi RDS(on) maka semakin baik transistor tersebut. Karena akan memperkecil rugi-rugi disipasi daya dalam bentuk panas. Juga penting diketahui parameter arus drain maksimum ID(max) dan disipasi daya maksimum PD(max). Simbol transistor MOSFETGaris putus-putus pada simbol transistor MOSFET menunjukkan struktur transistor yang terdiri drain, source dan subtrat serta gate yang terisolasi. Arah panah pada subtrat menunjukkan type lapisan yang terbentuk pada subtrat ketika transistor ON sekaligus menunjukkan type kanal transistor tersebut.Simbol MOSFET, (a) kanal-n (b) kanal-p Kedua simbol di atas dapat digunakan untuk mengambarkan D-MOSFET maupun E-MOSFET. NMOS dan PMOSTransistor MOSFET dalam berbagai referensi disingkat dengan nama transistor MOS. Dua jenis tipe n atau p dibedakan dengan nama NMOS dan PMOS. Simbol untuk menggambarkan MOS tipe depletion-mode dibedakan dengan tipe enhancement-mode. Pembedaan ini perlu untuk rangkaian-rangkaian rumit yang terdiri dari kedua jenis transistor tersebut.Simbol transistor (a)NMOS (b)PMOS tipe depletion mode15Simbol transistor (a)NMOS (b)PMOS tipe enhancement mode Transistor MOS adalah tipe transistor yang paling banyak dipakai untuk membuat rangkaian gerbang logika. Ratusan bahkan ribuan gerbang logika dirangkai di dalam sebuah IC (integrated circuit) menjadi komponen yang canggih seperti mikrokontroler dan mikroposesor. Contoh gerbang logika yang paling dasar adalah sebuah inverter.Gerbang NOT Inverter MOS Gerbang inverter MOS di atas terdiri dari 2 buah transistor Q1 dan Q2. Transistor Q1 adalah transistor NMOS depletion-mode yang pada rangkaian ini berlaku sebagai beban RL untuk transistor Q2. Seperti yang sudah dimaklumi, beban RL ini tidak lain adalah resistansi RDS(on) dari transistor Q1. Transistor Q2 adalah transistor NMOS enhancement-mode. Di sini transistor Q2 berfungsi sebagai saklar (switch) yang bisa membuka atau menutup (ON/OFF). Transistor ON atau OFF tergantung dari tegangan input. Jika tegangan input A = 0 volt (logik 0), maka saklar Q2 membuka dan tegangan output Y = VDD (logik 1). Dan sebaliknya jika input A = VDD (logik 1) maka saklar menutup dan tegangan output Y = 0 volt (logik 0). Inverter ini tidak lain adalah gerbang NOT, dimana keadaan output adalah kebalikan dari input. Gerbang dasar lainnya dalah seperti gerbang NAND dan NOR. Contoh diagram berikut adalah gerbang NAND dan NOR yang memiliki dua input A dan B.16Gerbang NAND transistor MOSGerbang NOR transistor MOS Bagaimana caranya membuat gerbang AND dan OR. Tentu saja bisa dengan menambahkan sebuah inverter di depan gerbang NAND dan NOR.i.IGBT( INSULATED GATE BIPOLARTRANSISTOR) Sesuai dengan namanya, peranti baru ini merupakan peranti yang menggabungkan struktur dan sifat-sifat dari kedua jenis transistor tersebut di atas, BJT dan MOSFET. Dengan kata lain, IGBT mempunyai sifat kerja yang menggabungkan keunggulan sifat-sifat kedua jenis transistor tersebut. Saluran gerbang dari IGBT, sebagai saluran kendali juga mempunyai struktur bahan penyekat (isolator) sebagaimana pada MOSFET. Masukan dari IGBT adalah terminal Gerbang dari MOSFET, sedang terminal Sumber dari MOSFET terhubung ke terminal Basis dari BJT. Dengan demikian, arus cerat keluar dan dari MOSFET akan menjadi arus basis dari BJT. Karena besarnya resistansi masukan dari MOSFET, maka terminal masukan IGBT hanya akan menarik arus yang kecil dari sumber. Di pihak lain, arus cerat sebagai arus17keluaran dari MOSFET akan cukup besar untuk membuat BJT mencapai keadaan jenuh. Dengan gabungan sifat kedua unsur tersebut, IGBT mempunyai perilaku yang cukup ideal sebagai sebuah saklar elektronik. Di satu pihak IGBT tidak terlalu membebani sumber, di pihak lain mampu menghasilkan arus yang besar bagi beban listrik yang dikendalikannya. Terminal masukan IGBT mempunyai nilai impedansi yang sangat tinggi, sehingga tidak membebani rangkaian pengendalinya yang umumnya terdiri dari rangkaian logika. Ini akan menyederhanakan rancangan rangkaian pengendali dan penggerak dari IGBT. Di samping itu, kecepatan pensaklaran IGBT juga lebih tinggi dibandingkan peranti BJT, meskipun lebih rendah dari peranti MOSFET yang setara. Di lain pihak, terminal keluaran IGBT mempunyai sifat yang menyerupai terminal keluaran (kolektor-emitor) BJT. Dengan kata lain, pada saat keadaan menghantar, nilai resistansi-hidup (Ron) dari IGBT sangat kecil, menyerupai Ron pada BJT. Dengan demikian bila tegangan jatuh serta borosan dayanya pada saat keadaan menghantar juga kecil. Dengan sifat-sifat seperti ini, IGBT akan sesuai untuk dioperasikan pada arus yang besar, hingga ratusan Ampere, tanpa terjadi kerugian daya yang cukup berarti. IGBT sesuai untuk aplikasi pada perangkat Inverter maupun Kendali Motor Listrik (Drive). Ferinsip Kerja IGBTKomponen utama di dalam aplikasi elekronika daya dewasa ini adalah saklar peranti padat yang diwujudkan dengan peralatan semikonduktor seperti transistor dwikutub (BJT), transistor efek medan (FET), maupun Thyristor. Sebuah saklar ideal di dalam penggunaan elektronika daya akan mempunyai sifat-sifat sebagai berikut: pada saat keadaan tidak menghantar (off), saklar mempunyai tahanan yang besar sekali, mendekati nilai tak berhingga. Dengan kata lain, nilai arus bocor struktur saklar sangat kecilSebaliknya, pada saat keadaan menghantar (on), saklar mempunyai tahanan menghantar (Ron) yang sekecil mungkin. Ini akan membuat nilai tegagan jatuh (voltage drop) keadaan menghantar juga sekecil mungkin,18demikian pula dengan besarnya borosan daya yang terjadi, dan kecepatan pensaklaran yang tinggi.Sifat nomor (1) umumnya dapat dipenuhi dengan baik oleh semua jenis peralatan semikonduktor yang disebutkan di atas, karena peralatan semikonduktor komersial pada umumnya mempunyai nilai arus bocor yang sangat kecil.Untuk sifat nomor (2), BJT lebih unggul dari MOSFET, karena tegangan jatuh pada terminal kolektor-emitor, VCE pada keadaan menghantar (on) dapat dibuat sekecil mungkin dengan membuat transitor BJT berada dalam keadaan jenuh.Sebaliknya, untuk unsur kinerja nomor (3) yaitu kecepatan pensakelaran, MOSFET lebih unggul dari BJT, karena sebagai peranti yang bekerja berdasarkan aliran pembawa muatan mayoritas, pada MOSFET tidak dijumpai arus penyimpanan pembawa muatan minoritas pada saat proses pensaklaran, yang cenderung memperlamnat proses pensaklaran tersebu.Simbol IGBT2.2 PERBEDAAN Karakteristik Kemampuan arus (A) Kemampuan tegangan (V) Ron (ohm) Pada 25 C Ron (ohm) Pada 150 C Waktu turun (nanodetik) Tipe pengemudi Daya pengemudi MOSFET 20 500 0,2 0,6 40 Tegangan minimum IGBT 20 600 0,24 0,23 200 Tegangan Minimum FET 20 500 0,18 0,24 200 Arus Besar19Tingkat kerumitan pengemudi Kemampuan arus pada nilai tegangan drop di ujung-ujung terminal piranti Rugi penyakelaranSederhana Tinggi pada teg. rendah; rendah pada teg. tinggi Sangat rendahSederhana Sangat tinggi kecepatan penyakelaran) Rendah sampai sedang rugi konduksi)Cukupan atau sedang Cukupan (sangat kecepatan penyakelaran Sedang sampai tinggi rugi konduksi)(terpengaruh oleh terpengaruh oleh(dipengaruhi oleh (dipengaruhi oleh202.3Produk untuk masing-masing ithemFET Tester Keterangan: Alat ini sering digunakan di industri-industri elektronik dan elektrik, pelajar, serta teknisi elektronik dan elektrik. Untuk pemesanan silahkan hubungi bagian pemasaran kami. Terima kasih. IC MC34151 MC34151 IC MC34151, IGBT DRIVER Minimum Order 5 Pcs Micro/Power TesterManufacturer Model Mode Type Product Types Capacity TESEC 941TT 4 -Serial/ 2-Systems Discrete Bipolar Transistors, MOSFETS/JFETS, Diodes, TVS, Rectifiers, Thyristors (SCR/TRIAC/DIAC) 50A , 1KV max941TT w/ Vreg 4 -Serial/ 2-Systems Discrete 50A , 1KV max 50A , 1KV max881TT Serial Discrete MOSFETS/JFETS, Diodes, TVS, Rectifiers, Thyristors (SCR/TRIAC/DIAC), Bipolar Transistors 20A, 1KV max218101 Serial Discrete Bipolar Transistors, MOSFETS/JFETS, Diodes, TVS, Rectifiers, Thyristors (SCR/TRIAC/DIAC) 20A, 1KV max8126-KT Manual Discrete Die Attach quality test 1A, 2KV max LORLIN Impact Serial Discrete Transistors, Diodes, IGBTs, Hybrids, FETs, Jfets, Zeners, IGBTs, SCRs, Triacs, Optos, Bipolar Transistors, TVS, Rectifiers, Thyristors (SCR/TRIAC/DIAC) 60A, 2KV max LTX TS88 Serial Discrete Voltage regulators ; Voltage reference, TVS, LDO/ULDO Vreg, Diodes, Modulators, Mosfets/Jfets, TVS, Op Amp's SCR/triacMostrak Serial Discrete Voltage regulators ; Voltage reference, TVS, LDO/ULDO Vreg, Diodes, Modulators, Mosfets/Jfets, TVS, Op Amp's22100A, 1.5KV max TMT ASL 1000 ASL 1000 Parallel Discrete Voltage regulators ; Voltage reference, TVS, LDO/ULDO Vreg, Diodes, Modulators, Mosfets/Jfets, TVS, Op Amp's 10A, 60V max EAGLE ETS300 Parallel Discrete Voltage regulators ; Voltage reference, TVS, LDO/ULDO Vreg, Diodes, TVS, CMOS LDO, Voltage Doublers, MOSFETS/JFETS 2A to (60A option), 100V maxHandlers Manufacturer Model Package Capability Mode TESEC 9718HT SOT23, SOT25/26, SOT223 In-line ( Test1, Mark, Vision, Test 2 ( optional ), Reel )906HT TO-9223Test only786HT TO-92 Test only8512 TO-220 Test only9512PH TO-220, TOP3 3 Test sites, laser mark, lead&mark inspection8307MK TO-202 Test and mark8017PH TO-202 Test only ISMECA NT-216 SOT25/26 In-line ( Test, Mark, Vision, Reel ) ISMECA NT-116 SOT23 In-line ( Test, Mark, Vision, Reel )24T-216 SOT-223 In-line ( Test, Mark, Vision, Reel ) TAESUK THD-111 TO-92 Test only MCT 3608E 3608E SOT223, SOT89, IPAK, DPAK, DDPAK Test only SHINJA JT-100 SOT 89 Test onlyWafer Probe Manufacturer Model Package Capability Mode EDS Tester GX2001X Prober for 4"~6" Wafer sort Configuration: > EG 2001X with > 4"~6" Nickel Hot Chuck > Low Boy Table > Cohu Digital Camera > Belt Track Material Handling System25> Cassette Load Unload > Teradyne Ring Carrier > Optem Video > Profiler Rocker Arm > Disk BasedTape and Reel Ammo Manufacturer Model Package Capability Mode SHINJA ST300 DDPAK Tape & Reel (With Lead and Mark Vision system) SHINJA ST400 SOT89 Tape & Reel (With Lead and Mark Vision system) STI TR18AS3 TO-92/ IPAK/ DPAK Tape & Reel (With Lead and Mark Vision system) SILLNER AG-1 TO-92 Tape & Reel and Ammo TSM TTP10026TO-92 Tape & Reel and AmmoManufacturer Device Datasheet SPICE model Fairchild 2N5460 P channel FET datasheet model Zetex ZVN3306A signal level N channel MOSFET datasheet model Zetex ZVP3306A signal level P channel MOSFET datasheet model Exar and Intersil ICL8038 signal generator datasheetIntersil ICL7660 voltage converter datasheetNational Semiconductor LM324 quad opamp (dual is LM358) datasheet model27National Semiconductor LM340T-5.0 5V voltage regulator datasheet model National Semiconductor LM3504 signal generator datasheetNational Semiconductor LM358 dual opamp (quad is LM324) datasheet model National Semiconductor LM385-ADJ voltage reference datasheetNational Semiconductor LM6132A low voltage rail-to-rail opamp datasheet model Maxim MAX038 signal generator datasheetVishay-Roederstein MKP1837 1% polypropylene capacitor datasheetSGS Thomson SG1524 PWM generator for SMPS28datasheetSGS Thomson TD340 Full H-bridge controller datasheetTexas Instruments TL071, TL072, TL074 low noise opamps datasheet model4.2. Other SPICE models Manufacturer and link to models page Components models supplied Advanced Linear Devices Opamps Allegro Microsystems Power ICs Analog Devices Opamps, ADCs, DACs Apex Microtechnology Power Op-amps Burr-Brown Opamps and other linear devices. CoilcraftComlinear Buffers, Op-amps (BJTs, FET), Op-amp (CMOS)29Elantec Op-amps, Buffer Amp., Line Driver, Fet Buffer, Closed Loop Buffer, Current mode Multiplier, Video Amp, Current Amp., Fast Buffer Amp., PNP/NPN Models Fairchild Discrete BJT's MOSFET's and JFET's F.W.Bell Hall effect devices General Semiconductor Diodes, MOSFET's, BJT's Harris (Intersil) Transistor arrays, Opamps Hitachi Transistors Hitachi Diodes IDT Digital logic and specialised RAMs Infineon Technologies AG Mosfets, Diodes, IGBTs, MOVs, Inductors International Rectifier Power Mosfets, Rectifiers, IGBTs, Hexfreds, Schottky diodes Linear Technology Op-amps, Instrumentation Amps Maxim Op-amps, Buffers, Op-amps (BJTs, FET), Op-amp (CMOS) Metelics RF and microwave diodes30MicrochipNational Semiconductor Opamps, buffers Newport Components DC to DC converters and inductors On Semiconductor (Motorola) Opamps, IGBT's MOSFET's BJT's and more Philips Discrete components Philips Logic PolyFet RF Power Mosfets Shindengen Semiconductor Diodes and Diode Bridges SGS-THOMSON Opamps and timers Teccor SCRs, Triacs, Sidactors Texas Instruments Op-amps, Comparators, Voltage References Vishay Siliconix Power MOSFET's Zetex Semiconductors BJTs, Power BJTs, Darlington BJTs, Diodes, Power Mosfets3132BAB III PENUTUP3.1 Kesimpulan Transistor FET bekerja bergantung dari satu pembawa muatan. transistor FET sering digunakan juga karena memiliki impedansi input (input impedance) yang sangat besar. prinsip kerja transistor JFET lebih jauh akan ditinjau kanal-n. Drain dan Source transistor ini transistor JFET dibuat dengansemikonduktor tipe n dan Gate dengan tipe p. Gambar berikut menunjukkan bagaimana transistor ini di beri tegangan bias. transistor MOSFET (Metal oxide FET) memiliki drain, source dan gate. Namun perbedaannya gate terisolasi oleh suatu bahan oksida. Gate sendiri terbuat dari bahan metal seperti aluminium. Oleh karena itulah transistor ini dinamakan metal-oxide. Karena gate yang terisolasi, sering jenis transistor ini disebut juga IGFET yaitu insulated-gate FET. IGBT mempunyai sifat kerja yang menggabungkan keunggulan sifat-sifat kedua jenis transistor tersebut. Saluran gerbang dari IGBT, sebagai saluran kendali juga mempunyai struktur bahan penyekat (isolator) sebagaimana pada MOSFET. Transistor JFET-n dibuat di atas satu lempengan semikonduktor tipe-p sebagai subtrat (subtrate) atau dasar (base). Untuk membuat kanal n, di atas subtrat diimplant semikonduktor tipe n yaitu dengan memberikan doping elektron. Kanal-n ini akan menjadi drain dan source. Kemudian di atas kanal-n dibuat implant tipep, caranya adalah dengan memberi doping p (hole). Implant tipe p ini yang menjadi gate. Gate dan subtrat disambungkan secara internal. Ada dua jenis MOSFET, yang pertama jenis depletion-mode dan yang kedua jenis enhancement-mode. Jenis MOSFET yang kedua adalah komponen utama dari gerbang logika dalam bentuk IC (integrated circuit), uC (micro controller) dan uP (micro processor) yang tidak lain adalah komponen utama dari komputer modern saat ini.33JFET berlaku sebagai sumber arus konstan sampai pada tengangan tertentu yang disebut VDS(max). Tegangan maksimum ini disebut breakdown voltage dimana arus tiba-tiba menjadi tidak terhingga. Tentu transistor tidaklah dimaksudkan untuk bekerja sampai daerah breakdown. Daerah antara VP dan VDS(max) disebut daerah active (active region). Sedangkan 0 volt sampai tegangan Vp disebut daerah Ohmic (Ohmic region) 3.2 SaranAda baiknya materi diberikan terlebih dahulu sebelum diadakan diskusi, supaya mahasiswa dapat lebih terarah Pada sebuah rangkain yang di pasang FET,MOSFET, IGBT dan JIFT se harusnya banyak d pasang pendingin supaya pada rangkain tidak cepat panas Sebaliknya, pada saat keadaan menghantar (on), saklar mempunyai tahanan menghantar (Ron) yang sekecil mungkin. Ini akan membuat nilai tegagan jatuh (voltage drop) keadaan menghantar juga sekecil mungkin, demikian pula dengan besarnya borosan daya yang terjadi, dan kecepatan pensaklaran yang tinggi3.3 Referensi 1. C Galup-Montoro & Schneider MC (2007). MOSFET modeling for circuit analysis and design. London/Singapore: World Scientific. hlm. 83 Norbert R Malik (1995). Electronic circuits: analysis, simulation, and design. Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall. hlm. 315316 2. Travis, Bill., "MOSFETs and IGBTs Differ in Drive Methods and Protection Needs" EDN Asia, Sept. 1996.3. "Intel 45nm Hi-k Technology". 4. Yannis Tsividis (1999). Operation and Modeling of the MOS Transistor (edisi ke-Edisi kedua). William Liu (2001). MOSFET Models for SPICE Simulation..5. http://www.designers-guide.org/links.html 6. P R Gray, P J Hurst, S H Lewis, and R G Meyer (2001). Analysis and Design of Analog Integrated Circuits (edisi ke-Edisi Keempat 7. P.R.van der Meer, A. van Staveren, A. H. M. van Roermund (2004). Low-Power Deep Sub-Micron CMOS Logic: Subthreshold Current Reduction.34