Semikonduktor daya berperan penting dalam elektronika daya dengan berfungsi sebagai pensakelar, pengubah, dan pengatur tegangan dan arus listrik. Komponen semikonduktor daya utama meliputi dioda, thyristor, transistor, MOSFET, dan IGBT yang memiliki karakteristik ON dan OFF untuk mengatur aliran listrik.

1. SEMIKONDUKTOR DAYA
DASRINAL TESSAL,S.T.,M.T

2. PENDAHULUAN
• Berperan penting dalam elektronika daya. Dioperasikan sebagai
:
• pensakelar (switching),
• pengubah (converting),
• dan pengatur (controlling)

3. APLIKASI
• Transmisi Daya Listrik
• Pengaturan motor listrik secara elektronis di industry
• Pengaturan lampu (dimmer) dan Uninterutable Power Supply
(UPS)

4. KARAKTERISTIK SEMIKONDUKTOR

5. DIODA

6. DIODA
• ON = karakteristik tegangan pada dioda sama dengan nol dan
arus yang mengalir pada diode sama dengan arus bebannya.
• OFF = karakteristik tegangan pada diode sama dengan
tegangan sumbernya dan arus yang mengalir sama dengan nol.

7. DIODA
DIODA SCHOTTY
• Digunakan untuk
aplikasi yang
membutuhkan jatuh
tegangan maju kecil
(0,3 V)
• Limit tegangannya
dibatasi antara 50
sampai 100 V
FAST RECOVERY
DIODE
• Digunakan pada rangkaian
berfrekuensi tinggi
dikombinasi dengan saklar
terkendali dimana waktu
reserve-recovery sangat kecil
disyaratkan untuk dipakai.
• Kerja berada beberapa ratus
volt dan ampere
• Rating trr harus kurang dari
beberapa mikrodetik
LINE-FREQUENCY
DIODA
• Tegangan kerja dirancang
serendah mungkin
sehingga nilai trr menjadi
besar.
• Dioda ini mampu
menghambat tegangan
beberapa kilovolts dan
rating arus beberapa
kiloamper

8. THYRISTOR
• Terbagi menjadi tiga
• SCR (silicon-controlled rectifier)
• GTO (gate turn-off thyristor),
• TRIAC

9. SCR

10. SCR

11. GTO THYRISTOR

12. VARIASI THYRISTOR LAINNYA
PHASE CONTROL
THYRISTOR
• Digunakan untuk penyearah tegangan
dan arus pada pengendali motor ac dan
dc dan transmisi DC bertegangan tinggi
• Memiliki kemampuan menangani arus
dan tegangan besar dan drop tegangan
on-state rendah
• Thyristor berbentuk lapisan dengan
diameter sampai 10 cm dengan arus
rata-rata 4000 A dengan tegangan
blok 5-7 kV
• Tegangan on-state 1,5 V untuk
peralatan 1000 V sampai 3 V untuk
peralatan 5-7 kV
INVERTER – GRADE
THYRISTOR
• Di desain mempunyai waktu
turn off kecil dengan tegangan
on- state kecil
• Rating sampai dengan 2500 V
dan 1500 A
• Waktu turn-off dalam rentang
beberapa detik sampai 100 µs
LIGHT-ACTIVATED
THYRISTOR
• Dipicu oleh pulsa cahaya dari
serat optic ke bagian tertentu
pada thyristor
• Umumnya digunakan pada
transmisi DC
• Rating 4 kV dan 3 kA ,
tegangan on-state 2 V nda
daya pemicu cahaya 5 mW

13. TRANSISTOR

14. TRANSISTOR
• Transistor dengan jenis NPN akan ON jika pada terminal
kolektor-emitor diberi panjar (bias) dan pada basis memiliki
potensial lebih positif daripada emitor dan memiliki arus basis
yang mampu mengendalikan transistor pada
daerah jenuh.
• Sebaliknya, transistor akan OFF jika arus basis dikurangi
hingga pada kolektor tidak dapat mengalirkan arus listrik.

15. TRANSISTOR
• Jika transistor dalam kondisi ideal, ketika transistor dalam
kondisi ON memiliki karakteristik tegangan pada terminal
emitor dan kolektor (Vce) sama dengan nol dan arus yang
mengalir sama dengan arus bebannya.
• Sebaliknya, ketika transistor dalam kondisi OFF memiliki
karakteristik tegangan pada transistor sama dengan tegangan
sumbernya (VCE) dan arus yang mengalir sama dengan nol.

16. MOSFET
• MOSFET merupakan komponen semikonduktor daya yang
memiliki tiga terminal, yaitu: gerbang, sumber (source), dan
pengalir (drain).
• MOSFET bekerja atas dasar prinsip kendali-tegangan (voltage-
driven).

17. MOSFET

18. CARA KERJA
• Jika pada terminal gerbang-sumber dicatu tegangan yang
cukup besar maka piranti akan ON, sehingga menghasilkan
tegangan yang kecil antara terminal
pengalir-sumber.
• Dalam kondisi ON, perubahan tegangan pada terminal
pengalir-sumber berbanding lurus dengan arus pada terminal
pengalirnya.
• Jadi, terminal pengalir-sumber memiliki resistansi sangat kecil
pada saat kondisi ON.

19. CARA KERJA
• Jika MOSFET dalam kondisi ideal, ketika MOSFET dalam kondisi ON
memiliki karakteristik tegangan pada terminal pengalir dan sumber
(VDS) sama dengan nol dan arus yang mengalir sama dengan arus
bebannya.
• Sebaliknya, ketika MOSFET dalam kondisi OFF memiliki karakteristik
tegangan pada MOSFET sama dengan tegangan sumbernya (VDD)
dan arus yang mengalir sama dengan nol.
• Dalam kondisi MOSFET ON dan OFF ini dapat dinyatakan tidak terjadi
kerugian
daya pada MOSFET sebagai sakelar.

20. IGBT (INSULATED GATE BIPOLAR
TRANSISTOR)
• IGBT merupakan komponen elektronika daya yang memiliki
karakteristik gabungan antara MOSFET, transistor, dan GTO.
• Seperti, MOSFET, IGBT memiliki impedansi gerbang yang tinggi
sehingga hanya memerlukan arus yang kecil untuk
mengaktifkannya.
• Serupa dengan transistor, IGBT memiliki tegangan kondisi-ON
yang kecil meskipun komponen ini mempunyai rating tegangan
yang besar dan mampu memblok tegangan negatif seperti
halnya GTO.

21. IGBT (INSULATED GATE BIPOLAR
TRANSISTOR)

22. PERBANDINGAN KERJA

23. PERBANDINGAN KERJA

24. RANGKAIAN SNUBBER
• DIGUNAKAN untuk memodifikasi gelombang
penskalaran.secara umum dibedakan menjadi 3 :

25. RANGKAIAN SNUBBER

26. PRINSIP DASAR RANGKAIAN ELEKTRONIKA
DAYA

27. PRINSIP DASAR RANGKAIAN ELEKTRONIKA
DAYA
• Gambar (a) merupakan pengaturan sumber tegangan VS
menjadi sumber tegangan
• luaran (VRL) pada beban RL yang nilainya ditentukan oleh
pengaturan potensiometer, dimana nilai tegangan VRL akan
selalu lebih kecil atau maksimum sama dengan tegangan VS.
• Pengaturan tegangan dengann menggunakan potensiometer
ini, terdapat rugi daya pada potensiometer sebesar I2 (R1 + R2).

28. PRINSIP DASAR RANGKAIAN ELEKTRONIKA
DAYA
• Dalam konsep rangkaian elektronika daya, rugi daya tersebut
harus ditiadakan atau dirancang tidak ada rugi daya dalam
rangkaian.
• Untuk keperluan tersebut, potensiometer diganti dengan
prinsip pensakelaran elektronis (electronic switching).
• Prinsip pensakelaran elektronis merupakan dasar dari operasi
suatu rangkaian elektronika daya seperti ditunjukkan pada
Gambar (b).

29. KLASIFIKASI RANGKAIAN DAYA
1. Penyearah tak-terkendali, yakni suatu rangkaian yang mengubah
tegangan arus bolak-balik (AC) menjadi tegangan arus searah (DC)
tetap/ diatur.
2. Penyearah terkendali (konverter AC-DC), yakni suatu rangkaian
yang mengubah tegangan AC menjadi tegangan DC yang dapat
dikendalikan/ diatur.
3. Pengatur tegangan arus bolak-balik (konverter AC-AC), yakni suatu
rangkaian yang dapat mengubah tegangan AC tetap menjadi
tegangan AC yang dapat dikendalikan/ diatur.

30. KLASIFIKASI RANGKAIAN DAYA
4. Pemangkas arus searah (chopper DC), yakni suatu rangkaian
yang digunakan untuk mengubah sumber tegangan DC tetap
menjadi sumber tegangan DC yang dapat
dikendalikan/diatur.
5. Inverter (konverter DC-AC), yakni suatu rangkaian yang
digunakan untuk mengubah sumber tegangan DC tetap
menjadi sumber tegangan AC yang dapat dikendalikan/diatur.