MOSFET adalah transistor efek medan logam oksida semikonduktor yang menggabungkan konsep efek medan dan teknologi MOS. Faktor-faktor yang menentukan daerah operasi aman (SOA) MOSFET meliputi arus drain maksimum, tegangan rusak, dan suhu persimpangan. MOSFET memiliki koefisien suhu positif sehingga pemanasan lokal dapat merata di seluruh area.

1. MOSFET
Rohmat Khoirul Sidiq
111910201039

2. DEFINISI
Power MOSFET adalah perangkat yang
berevolusi dari MOS integrated circuit
technology.
Upaya
pertama
untuk
mengembangkan MOSFET bertegangan tinggi
yaitu dengan mendesain ulang MOSFET lateral
agar
dapat
meningkatkan
kapasitas
pemblokiran tegangan.

3. DEFINISI
MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)
merupakan salah satu jenis transistor yang memiliki impedansi
mauskan (gate) sangat tinggi (Hampir tak berhingga) sehingga
dengn menggunakan MOSFET sebagai saklar elektronik,
memungkinkan untuk menghubungkannya dengan semua jenis
gerbang logika. Dengan menjadikan MOSFET sebagai saklar,
maka dapat digunakan untuk mengendalikan beban dengan arus
yang tinggi dan biaya yang lebih murah daripada menggunakan
transistor bipolar. Untuk membuat MOSFET sebgai saklar maka
hanya menggunakan MOSFET pada kondisi saturasi (ON) dan
kondisi cut-off (OFF).

4. FUNGSI
penggunaan MOSFET telah terbatas pada aplikasi
tegangan rendah (kurang dari 500 volt) dimana
dalam keadaan ON resistansi mencapai nilai yang
dapat diterima. Kecepatan switching Inheren yang
cepat dari perangkat dapat secara efektif
digunakan untuk meningkatkan frekuensi switching
melampaui beberapa ratus kHz.

5. JENIS MOSFET
Gambar 6.1 (a) menunjukkan simbol rangkaian dari empat
jenis MOSFET bersama dengan arus drain (D) saat dan juga
karakteristik
tegangan
gate-source
(karakteristik
transfer).

6. STRUKTUR MOSFET
Sebuah
Power
MOSFET
menggunakan teknologi VDMOS
yang berorientasi vertikal dengan
tiga
struktur
lapisan
antara
semikonduktor
tipe-p
dan
semikonduktor
tipe-n
seperti
ditunjukkan pada Gambar 6.2 (a)
yang
merupakan
representasi
skematis dari struktur sel MOSFET
tunggal. Sejumlah besar sel-sel
tersebut
dihubungkan
secara
paralel (seperti yang ditunjukkan
pada Gambar 6.2 (b)) untuk
membentuk perangkat lengkap.

7. Prinsip Operasional MOSFET
 Pertama , tidak ada jalan bagi setiap arus yang mengalir antara
sumber dan terminal pembuangan karena setidaknya satu dari n
junctions p akan reverse bias baik untuk polaritas tegangan yang
diberikan antara source dan drain . Kemungkinan tidak ada injeksi
arus dari terminal gerbang karena gerbang oksida adalah insulator
yang sangat baik . Namun, penerapan tegangan positif di gerbang
terminal sehubungan dengan sumber permukaan silikon di bawah
gerbang oksida ke lapisan n type atau " channel " terhubung source.
Pintu gerbang daerah MOSFET yang terdiri dari gerbang metalisasi ,
gerbang ( silikon ) lapisan oksida dan silikon p membentuk kapasitor
yang berkualitas tinggi . Ketika tegangan kecil merupakan aplikasi
untuk struktur kapasitor dengan gerbang terminal positif
sehubungan dengan source deplesi antara SiO2 dan silikon .
4 March 2014
ELEKTRONIKA DAYA ~ MOSFET

8. Karakteristik Output I-V
• MOSFET , seperti BJT adalah tiga perangkat terminal,dimana
tegangan pada gerbang terminal mengontrol aliran arus antara
terminal output, Source dan drain .
• Output karakteristik MOSFET kemudian sebidang mengalirkan
arus ( iD ) sebagai fungsi dari drain dan Sumber tegangan (VDS )
dengan sumber tegangan gerbang ( VGS ) sebagai parameter .
Gambar 6.2 menunjukkan suatu karakteristik I-V . Dengan
gerbang-sumber tegangan ( VGS ) di bawah tegangan ambang (
VGS) (th) MOSFET yang beroperasi dalam mode cut- off . drain
arus yang mengalir pada mode ini akan diterapkan pada drainsumber tegangan (VDS ) yang didukung oleh body - kolektor p – n
junction .Oleh karena itu, tegangan yang maksimum harus berada
di bawah longsoran yang memecah tegangan junction ini ( VDSS )
untuk menghindari kerusakan perangkat.
4 March 2014
ELEKTRONIKA DAYA ~ MOSFET

9. Gambar 6.2 menunjukkan karakteristik I-V .
4 March 2014
ELEKTRONIKA DAYA ~ MOSFET

10. Kesamaan Dan Perbedaan Karakteristik Output MOSFET Vs BJT
Pada titik ini kesamaan karakteristik output MOSFET dengan BJT
sebuah
harus jelas . Keduanya memiliki tiga mode yang berbeda operasi , yaitu:
( i ) memotong ,
( ii ) aktif dan
( iii ) ohmic ( saturasi untuk BJT ) mode .
• Namun, ada beberapa perbedaan juga,
1. Tidak seperti BJT,MOSFET daya tidak mengalami kerusakan pada
perangkat.
2. Primer memecah tegangan dari MOSFET tetap sama di cut off dan di
mode aktif . Hal ini harus sejalan dengan tiga break berbeda di tegangan
( VSUS , VCEO & VCBO ) dari BJT .
3. Hambatan saat ON dari MOSFET di daerah ohmic memiliki temperatur
positif
koefisien yang memungkinkan paralel dari MOSFET lebih mudah. Di sisi
lain , VCE dari BJT memiliki suhu negatif Koefisien yang membuat
sambungan paralel BJTs lebih rumit .
4 March 2014
ELEKTRONIKA DAYA ~ MOSFET
4.
•

11. Power MOSFET SAVE
OPERATING AREA(soa)
 SOA Power MOSFET yang diberikan di sini adalah:
1. Semua tegangan maksimum ,nilai arus dan disipasi daya sangat mudah
dibawa bersama dalam diagram daerah operasi yang aman .
2. Hal ini didasarkan pada plot logaritmik arus saluran terhadap tegangan
drain -to –Source.
3. Garis tebal menunjukkan nilai pembatas untuk operasi DC .
4. Ketika MOSFET beroperasi untuk interval pendek , disipasi daya akan
lebih rendah daripada operasi DC .
5. Jadi Power MOSFET Daerah Operasi Aman dapat diperpanjang seperti
yang ditunjukkan pada gambar dengan garis putus-putus .
4 March 2014
ELEKTRONIKA DAYA ~ MOSFET

12. FAKTOR-FAKTOR MENENTUKAN SOA pada MOSFET
•
1.
2.
3.
•
•
•
•
•
Faktor-faktor yang menentukan SOA pada Power MOSFET adalah
Drain maksimum saat arus drain maksimum IDM
Tegangan rusaknya BVDSS
Internal suhu persimpangan Tj (itu diatur oleh disipasi daya dalam
perangkat )
Perhatikan bahwa tidak ada kemiringan sekunder pada kurva SOA , tidak
adanya kerusakan . Kita bisa mengamati masalah kerusakan sekunder di
BJT SOA dengan melihat kelemahan utama pada Power BJT .
Sebagai MOSFET tidak memiliki batas breakdown, Power MOSFET
Daerah Operasi Aman ( SOA ) akan besar . Ini berarti sirkuit snubber
tidak diharuskan untuk melindungi perangkat.
Karena MOSFET adalah perangkat mayoritas - carrier, yang resistensi
on-nya memiliki koefisien temperatur positif .
ika lokal dan pemanasan berpotensi merusak terjadi dalam perangkat
efek koefisien temperatur positif dari perlawanan konsentrasi arus lokal
akan merata di seluruh total area .
Tidak ada perbedaan antara forward- bias dan reverse- bias yang SOA
untuk MOSFET. Dua-duanya identik.
4 March 2014
ELEKTRONIKA DAYA ~ MOSFET

13. Perbandingan antara BJT dan MOSFET
No.
BJT
MOSFET
1.
Ini adalah Device Bipolar
Ini adalah pembawa mayoritas perangkat
2.
Perangkat kontrol Arus
perangkat kontrol Tegangan
3.
Output dikendalikan dengan
mengendalikan basis Arus
output dikendalikan dengan mengendalikan
tegangan gerbang
4.
koefisien suhu negatif
Koefisien suhu positif
5.
paralelisasi dari BJT sulit
paralelisasi dari MOSFET mudah
6.
Menyediakan arus basic yang komplek Menyediakan tegangan konstan yang
sederhana
7.
Kerugian rendah
Kerugian lebih tinggi dari BJT
8.
Digunakan pada aplikasi daya tinggi
Digunakan pada aplikasi daya rendah
9.
Memiliki tegangan tinggi
Memiliki tegangan rendah
10.
Frekuensi switching rendah
frekuensi switching tinggi
4 March 2014
ELEKTRONIKA DAYA ~ MOSFET

14. KESIMPULAN
Keuntungan FET yang sangat penting dibandingkan
transistor bipolar adalah impedansi inputnya yang sangat
tinggi. Pada jFET tingginya impedansi input ini disebabkan
karena pada daerah operasi JFET persambungan gate dan
kanal mendapat bias mundur, sehingga arus gate adalah kecil
sekali / nol. Sedangkan pada MOSFET hal ini disebabkan
karenan antara gate dan kanal terdapat lapisan isolasi yang
tipis berupa silikon dioksida (SiO2), sehingga gate adalah 0
Perbedaan lain FET dibanding dengan transistor bipolar
adalah bahwa pada FET besaran arus output (Id)
dikendalikan oleh tegangan input (Vgs) sedangkan pada
transistor bipolar besaran arus output (Ic) dikendalikan oleh
arus input (Ib)

15. Kesimpulan
 Sebuah metal- oksida-semikonduktor transistor efek medan (
MOSFET ) dikembangkan dengan menggabungkan bidang konsep
efek medan dan teknologi MOS .
 Faktor-faktor yang menentukan SOA pada Power MOSFET
adalah
 Drain maksimum saat arus drain maksimum IDM
 Tegangan rusaknya BVDSS
 Internal suhu persimpangan Tj (itu diatur oleh disipasi daya
dalam perangkat )
 Jika lokal dan pemanasan berpotensi merusak terjadi dalam
perangkat efek koefisien temperatur positif dari perlawanan
konsentrasi arus lokal akan merata di seluruh total area .
 Tidak ada perbedaan antara forward- bias dan reverse- bias
yang SOA untuk MOSFET. Dua-duanya identik.
4 March 2014
ELEKTRONIKA DAYA ~ MOSFET