Pengertian dan Prinsip Kerja POWER MOSFET | Elektronika Daya

Power MOSFET (Mosfet Daya Tinggi) adalah jenis MOSFET yang khusus ditujukan untuk penggunaan pada rangkaian dengan daya tinggi. Mosfet power mempunyai kecepatan switching yang tinggi dan bisa bekerja jauh lebih baik jika dibandingkan dengan MOSFET normal lainnya dalam hal tingkat tegangan rendah. Namun prinsip operasinya sama dengan MOSFET pada umumnya. Power MOSFET yang paling banyak digunakan adalah n-channel Enhancement-mode atau p-channel Enhancement-mode atau n-channel Depletion-mode.


Gambar 1 contoh mosfet power

Selanjutnya, ada beragam struktur MOSFET daya seperti Vertical DIfuced MOS (VDMOS) atau Double-Diffused MOS atau DMOS, UMOS atau Trench-MOS, VMOS, dll. Gambar 2 dibawah menunjukkan n-substrat VDMOS yang terbuat dari n-substrat dan Lapisan n-epitaxial dimana daerah p dan n + disematkan menggunakan proses difusi ganda.


Di sini saluran terbentuk di daerah tipe p ketika tegangan gate-to-source menjadi positif. Yang terpenting, di sini, terminal Sumber (S) ditempatkan di atas terminal Drain (D) yang membentuk struktur vertikal. Akibatnya, di VDMOS, arus mengalir di bawah area gate secara vertikal antara sumber dan terminal drain melalui banyak sumber n yang melakukan paralel. Akibatnya, resistansi yang ditawarkan oleh perangkat selama keadaan ON RDS (ON) jauh lebih rendah daripada MOSFET normal yang memungkinkannya menangani arus tinggi. Resistansi perangkat ini terlihat meningkat dua kali lipat seiring kenaikan arus sekitar 6% (Gambar 3a). Di sisi lain RDS (ON) sangat dipengaruhi oleh suhu persimpangan TJ (Gambar 3b) dan terlihat positif di alam.


Gambar 2 Skematik n-Substrate Powe Mosfet

Serupa dengan ini kita bahkan bisa memiliki power MOS-p-substrat asalkan kita mengganti bahan tipe n dengan tipe-p dan kemudian membalikkan polaritas voltase yang diaplikasikan. Namun hal ini menunjukkan RDS (R) yang jauh lebih tinggi dibandingkan dengan perangkat n-substrat karena mereka menggunakan holes sebagai pembawa muatan mayoritas mereka alih-alih elektron. Namun demikian, ini lebih disukai untuk digunakan sebagai konverter buck.

Gambar 3  RDS (ON) (a) Current ID (b) Temperatur Junction TJ

Meskipun struktur MOSFET normal dan MOSFET daya terlihat berbeda, prinsip dasar di balik proses kerja keduanya tetap tidak berubah. Artinya, pada keduanya formasi saluran konduksi sama yang tidak lain adalah bias yang sesuai yang diterapkan pada terminal gerbang yang menghasilkan lapisan inversi.

Akibatnya, sifat karakteristik transfer (Gambar 4a) dan karakteristik output (Gambar 4b) yang ditampilanoleh keduanya hampir sama satu sama lain.


Gambar Powe Mosfet (a) Karakteristik Transfer   (b) Karakteristik Output

Selanjutnya, perlu dicatat bahwa dalam kasus MOSFET daya yang didasarkan pada struktur vertikal, doping dan ketebalan lapisan epitaxial menentukan nilai voltase sementara lebar saluran menentukan nilai arusnya. Inilah alasan mengapa mosfet tersebut dapat mempertahankan voltase blocking dan arus tinggi yang tinggi, sehingga cocok untuk aplikasi switching daya rendah. Namun, struktur MOSFET berbasis lateral ada yang berperforma lebih baik dibandingkan dengan desain berbasis struktur vertikal terutama di wilayah operasi jenuh, yang memungkinkan penggunaannya pada amplifier audio high-end. Keuntungan lain dari MOSFET daya adalah kenyataan bahwa mereka dapat disejajarkan karena penurunan voltase forward mereka meningkat dengan kenaikan suhu yang memungkinkan distribusi arus yang sama di antara semua komponennya. MOSFET daya banyak digunakan sebagai bagian dari pasokan daya, konverter DC-DC dan pengendali motor bertegangan rendah.

Pengertian dan Prinsip Kerja POWER MOSFET | Elektronika Daya Rating: 4.5 Diposkan Oleh: budis

No comments:

Berlangganan Via Email