Sebagai bahan penyusun sistem elektronik yang paling mendasar, perangkat daya semikonduktor memainkan peran penting dalam berbagai industri, termasuk elektronik otomotif, elektronik konsumen, komunikasi jaringan, peralatan elektronik, dirgantara, peralatan militer, instrumentasi, otomasi industri, dan elektronik medis. Pada artikel kali ini, Chendaxing akan memperkenalkan definisi dan klasifikasi perangkat listrik.
Bagaimana Perangkat Semikonduktor Daya Diskrit Didefinisikan?
Perangkat diskrit semikonduktor daya (Perangkat Elektronik Daya), juga dikenal sebagai perangkat elektronika daya, mengacu pada perangkat elektronik yang dapat langsung digunakan di sirkuit utama untuk memproses energi listrik, sehingga mencapai konversi atau kontrol daya. Fungsinya terutama dikategorikan menjadi konversi daya, penguatan daya, peralihan daya, perlindungan sirkuit, dan penyearah.
Perangkat diskrit semikonduktor daya secara luas dapat diklasifikasikan menjadi dua kategori utama: perangkat diskrit semikonduktor daya (termasuk modul daya) dan sirkuit terpadu semikonduktor daya (Power IC). Diantaranya, perangkat diskrit semikonduktor daya mengacu pada perangkat semikonduktor yang dirancang untuk menjalankan fungsi dasar tertentu dan tidak dapat dibagi lagi secara fungsional.
Pada tahun 1957, General Electric (GE) di Amerika Serikat mengembangkan thyristor kelas-industri pertama di dunia, menandai lahirnya perangkat semikonduktor daya diskrit. Perkembangan perangkat semikonduktor daya diskrit telah melalui tahap pertama yang berpusat pada thyristor, tahap kedua yang diwakili oleh MOSFET dan IGBT, dan kini memasuki tahap baru yang berpusat pada perangkat semikonduktor celah pita lebar.
Bagaimana Perangkat Semikonduktor Daya Diskrit Diklasifikasikan?
Berdasarkan struktur perangkatnya, mereka diklasifikasikan menjadi dioda, transistor daya, thyristor, dan lain-lain. Di antaranya, transistor daya dibagi lagi menjadi transistor sambungan bipolar (BJT), transistor efek-medan sambungan (JFET), transistor efek-oksida-medan semikonduktor-logam (MOSFET), dan transistor bipolar-gerbang terisolasi (IGBT).
Berdasarkan kemampuan penanganan daya, perangkat ini diklasifikasikan ke dalam perangkat semikonduktor diskrit-tegangan rendah dan berdaya-rendah; perangkat semikonduktor diskrit-berkekuatan sedang; perangkat semikonduktor diskrit-berkekuatan tinggi; dan perangkat semikonduktor diskrit-tegangan tinggi,-sangat tinggi-berdaya.
Berdasarkan sifat sinyal yang diterapkan antara terminal kontrol dan terminal umum oleh sirkuit penggerak (tidak termasuk dioda daya), keduanya dapat diklasifikasikan menjadi tipe yang digerakkan oleh arus dan tegangan.
Digerakkan-arus: Perangkat terpisah semikonduktor daya yang dimatikan dengan menyuntikkan atau mengekstraksi arus dari terminal kontrol.
Tegangan-digerakkan: Perangkat semikonduktor daya yang dihidupkan atau dimatikan dengan menerapkan sinyal tegangan tertentu antara terminal kontrol dan terminal umum.
Berdasarkan sejauh mana sinyal sirkuit kontrol mengontrol perangkat, sinyal tersebut dapat diklasifikasikan menjadi tidak terkontrol, semi{0}}terkontrol, dan terkontrol sepenuhnya.
Perangkat yang tidak terkontrol: Perangkat diskrit semikonduktor daya yang status hidup/matinya tidak dapat dikontrol oleh sinyal kontrol; perangkat perwakilan termasuk dioda daya.
Perangkat semi-terkendali: Perangkat listrik yang konduksinya dapat dikontrol oleh sinyal kontrol namun mematikan-tidak dapat dikontrol; perangkat perwakilan termasuk thyristor dan sebagian besar perangkat turunannya.
Perangkat Terkendali Sepenuhnya: Perangkat semikonduktor daya terpisah yang sinyal kontrolnya dapat mengatur baik-menghidupkan dan-mematikan; perangkat representatif mencakup-transistor bipolar gerbang (IGBT) terisolasi, transistor efek-medan daya (FET), dan thyristor-pematikan-gerbang;
Berdasarkan keterlibatan dua jenis pembawa muatan-elektron dan lubang-dalam konduksi perangkat, perangkat diskrit semikonduktor daya dapat diklasifikasikan menjadi perangkat unipolar, perangkat bipolar, dan perangkat komposit.
Perangkat unipolar: Perangkat diskrit semikonduktor daya yang hanya memiliki satu jenis pembawa muatan (elektron atau lubang) yang berpartisipasi dalam konduksi;
Perangkat bipolar: Perangkat diskrit semikonduktor daya di mana elektron dan lubang berpartisipasi dalam konduksi;
Perangkat komposit: Perangkat semikonduktor daya diskrit yang dibentuk oleh integrasi perangkat unipolar dan bipolar;
Berdasarkan bahan substrat yang digunakan dalam perangkat semikonduktor daya, perangkat semikonduktor daya diskrit yang ada dapat diklasifikasikan menjadi tiga generasi:
Bahan semikonduktor{0}}generasi pertama sebagian besar diwakili oleh germanium (produk awal, sekarang tidak umum) dan silikon.
Bahan semikonduktor-generasi kedua pada dasarnya adalah bahan semikonduktor majemuk, seperti galium arsenida (GaAs) dan indium fosfida (InP).
Material-semikonduktor generasi ketiga pada dasarnya adalah material semikonduktor-celah pita lebar, seperti silikon karbida (SiC) dan galium nitrida (GaN).