Tugas 2 Elektronika Daya
Jawab:
General Purpose Diode
- High reverse recovery time, typically 25 us,
- Use for low speed application
- Low frequency up to 1 KHz
- Rating current from less than 1 A
- Voltage rating from 5 V to 50 KV
Fast Recovery Diode
- Low recovery time less then 5 us
- Use for chopper and inverter
- Rating current from less than 1 A
- Voltage rating from 5 V to 3 KV
Schottky Diode
- Low forward voltage drop
- Use for high current low voltage rectifier
- Rating current from 1 A – 300 A
- Voltage rating to 100V
2. Gambar dan jelaskan symbol, material dan karakteristik dioda !
Jawab:
Sebuah dioda daya adalah perangkat dua
sambungan terminal pn junction dan sambungan pn biasanya dibentuk dengan
memungkinkan difusi dan struktur pertumbuhan epitaxial dari dioda daya.
Simbol dari dioda ditunjukan seperti gambar dibawah ini:
Dioda dengan daya tinggi merupakan silikon
rectifier yang dapat beroperasi ada sambungan dengan suhu yang tnggi.
Dioda daya memiliki kemampuan untuk menangani daya, tegangan, dan arus
yang lebih besar dibandingkan dengan dioda sinyal biasa. Sebagai
tambahan, frekuensi switching dari dioda daya lebih kecil dibandingkan
dengan dioda sinyal biasa.
Karakteristik arus tegangan dari dioda daya ditunjukkan pada gambar dibawah:
Ketika potensial anoda lebih positif
dibandingkan dengan katoda, maka dikatakan bahwa dioda mendapatan bias
maju dan dioda akan bekerja seperti layak nya switch yang tertutup
(short circuit). Dioda yang aktif bekerja memiliki tegangan maju yang
relatif kecil. Ketika potensial katoda lebih positif dibandingkan anoda,
maka dioda dikatakan memiliki bias mundur. Ini pada dasarnya bekerja
open circuit. Pada kondisi bias mundur, arus balik yang kecil dikenal
sebagai arus bocor (leakage current) berada pada pada jarak μA atau mA
dan magnitude arus bocor perlahan meningkat. Terjadi penurunan tegangan
maju pada range 0,8 sampai 1V ketika dioda menjalankan arus.
3. Apa yang dimaksud dengan arus bocor (leakage current) pada dioda ?
Jawab:
Pada kondisi bias mundur(reverse bias),
dioda akan mengalirkan arus dalam jumlah yang sangat kecil. Untuk
alasan praktis, biasanya arus ini sering diabaikan. Arus yang mengalir
pada saat dioda dibias mundur disebut sebagai arus bocor(leakage current)
4. Apa yang dimaksud dengan reverse recovery time (waktu pemulihan balik) dari dioda ?
Jawab:
Waktu pemulihan pada dioda bisa terjadi
pada dioda jenis schottky ketika beralih dari keadaan tidak
menghantarkan ke keadaan menghantarkan dan sebaliknya. Dimana dalam
dioda p-n waktu pemulihan balik dapat dalam orde ratusan nano-detik dan
kurang dari 100 nano-detik untuk dioda cepat.
5. Apa yang dimaksud dengan reverse recovery current (Arus pemulihan balik) dari dioda ?
Jawab:
Arus maju akan diturunkan menjadi nol
(karena perilaku natural rangkain dioda atau dengan menerapkan tegangan
mundur), dioda meneruskan konduksi karena pembawa minoritas yang tersisa
dalam sambungan pn dan material semikonduktornya. Pembawa minoritas
memerlukan waktu yang cukup untuk menyusun ulang dengan pengisian
lawannya dan untuk dinetralkan. Waktu ini disebutkan reverse recovery
time (waktu pemulihan yang balik).
6. Apa yang dimaksud dengan faktor kelunakan (softness factor) ?
Jawab:
perbandingan antara waktu diakibatkan
karena proses pengisisan komponen penyimpan di daerah depleksi dari
sambungan dan mereprensentasikan waktu antara zero crossing dengan arus
mundur puncak dengan merupakan proses komponen penyimpan dalam bagian
terbesar karena pengaruh material semikonduktor.
7. Sebutkan jenis-jenis pemulihan dioda (recovery types) !
Jawab:
pemulihan balik sebuah diode persambungan-PN dan tipe pemulihan lunak (soft recovery)
8. Apa yang menyebabkan “reverse recovery time” pada diode ?
Jawab:
Pembawa minoritas memerlukan waktu yang
cukup untuk menyusun ulang dengan pengisian lawannya untuk segera
dinetralkan. Waktu ini disebut waktu pemulihan balik (reverse recovery)
dioda.
9. What is necessary to use fast recovery diodes for high speed switching ?
Jawab:
Untuk waktu pemulihan maju (tfr) adalah
selisih waktu dimulai dari waktu tegangan mencapai 10% dari maksimumnya
sampai pada waktu tegangan tinggal 10% untuk memncapai tegangan
akhirnya. Ternyata waktu switching maju tfr tidak merupakan masalah yang
begitu penting didalam praktek.
10. What is forward recovery time ?
Jawab:
Jika sebuah diode dalam kondisi bias
mundur, bahwa arus bocor mengalir karena pembawa minoritas. Kemudian
aplikasi untuk tegangan bias maju akan memaksa diode membawa arus ke
arah maju (dari sisi P ke sisi N). Namun begitu, hal ini memerlukan
waktu tertentu, yaitu yang dikenal dengan waktu pemulihan maju
11. What are the main difference between pn-junction diode and schottky diode ?
Jawab:
Perbedaan yang paling penting
antara p-n dan diode Schottky adalah dari membalikkannya waktu
pemulihan, ketika beralih dari keadaan tidak menghantarkan ke keadaan
menghantarkan dan sebaliknya. Dimana dalam diode p-n waktu pemulihan
balik dapat dalam orde ratusan nano-detik dan kurang dari 100 nano-detik
untuk diode cepat.
12. What are the limitation of schottky diode ?
Jawab:
memiliki tegangan kecil 0,15-0,45 volt. Schottky dioda dapat meningkatkan PFC converter meningkatkan kinerja.
13. What is the typical reverse recovery time of general purpose diode ?
Jawab:
menunjukan karakteristik pemulihan balik sebuah PN-junction dan tipe pemulihan lunak (soft recovery) yang umum.
14. What are the problems of series-connected diodes and what are the possible solutions ?
Jawab:
Saat dihubungkan dalam bentuk seri akan
memberikan struktur rating tegangan tinggi.Namun, harus dipastikan bahwa
dioda cocok, terutama dalam hal sifat sebaliknya recovery time. Jika
tidak, selama recovery time akan ada tegangan besar unbalances antara
seri-connected dioda. Solusi dari ini adalah dengan menghubungkan sebuah
bank kapasitor dan resistor secara paralel dengan masing-masing dioda.
15. What are the problems of parallel-connected diodes and what are the possible solutions?
Jawab:
Pada dioda yang dirancang
paralel-connected, harus dipastikan pembagian tegangan sama rata,
perancang harus memilih dioda dengan forward voltage drop yang sama. Hal
ini juga penting untuk memastikan bahwa dioda yang terpasang pada heat
sink yang sama dan didinginkan (jika perlu) sama. Ini akan mempengaruhi
suhu dari dioda individu, yang pada gilirannya dapat mengubah
karakteristik dioda forward.
16. If two diodes are connected in series with equal-voltage sharing, why do the diode leakage current?
Jawab:
Karena terdapat perbedaan tegangan pembatas yang besar saat terjadi kebocoran arus (Is)
Problems.
1. The reverse recovery time of a diode is trr = 5
µs and the rate of fall of the diode current is di/dt = 80 A/µs. If the
softness factor (SF) = 0,5
Determine the :Storage charge, Qrr, Peak; reverse current, IRR !
Jawab:
trr = 5µs dan di/dt = 80A/µs
QRR = 0.5(di/dt) trr2
= 0.5 x 80 x (5.10-6)
= 1000 µC
2. The peak input voltage of a single phase
half diode rectifier is Vm=169 Volt at f=60Hz, and load resistor
RL=1.2 Ohm. If trr = 4 µs, SF= 0, Determine the :Storage charge, Qrr,
Peak; reverse current, IRR !
Jawab:
Vm= 169 V pada fs= 60Hz dan RL = 1.2 Ω;
trr = 4 µs; SF = 0;
QRR = ?
IFM = 140,83 A
di/dt = 53,1 A/µs
Untuk IFM = 140,83 A dan di/dt = 53,1 A/µs, dengan interpolasi pada kurva typical recover charge maka diperoleh nilai QRR = 35 µC
IRR = ?
IRR = 60,967 A
3. Four IR 300 A, 800 v, DIODEs of type
R23AF are used for the single-phase bridge rectifier as shown in the
figure. The rms value of the input voltage is Vs=220 V at 1.5 kHz and
the load resistance is R = 0,47 Ohm.The junction temperature and ambient
temperature are Tj = 15o C and TA= 25o
C respectively. Determine: Average power loss,PD;Instantaneous forward
voltage drop,VF;Recovery charge, QRR;Reverse recovery time,trr; Case
temperature, TC;Thermal resistance of heat sink, Rth SA, Assume
double-sided cooling and the case to sink thermal resistance of Rth CS !
Jawab:
Vs = 220 V; fs = 1,5kHz; R = 0.47 Ω
TJ = 15 oC; TA = 20 oC
Vm= 311,127 Volt
Tegangan output raa-rata : Vdc = 0,6366. Vm = 0,6366. 311,127 = 198,06 V
Arus beban rata-rata : Idc = 198,06/ 0,47 = 421,40 A
Rata-rata arus forwarddioda : IF(AV) = 421,4/2 =210,7 A
Dari kurva karakteristik Power Loss; Untuk 180o, maka diperoleh besarnya daya yang hilang PD @ 250 W
dari kurva forward characteristics diperoleh tegangan threshold V(TO) = 0.6V , rF = 2,5 mΩ
sehingga diperoleh i = (311,127/0,47) sin wt
vF = 0,6 + 2,5 x 10-3 x (i)sin wt
vF = 0,6 + 1,655 sin wt V; untuk 0 ≤ wt ≤ phi
0 V; untuk phi ≤ wt ≤ 2 phi
Untuk IFM = 661,127 A dan di/dt = 6,2 maka dengan menggunakan metode interpolasi diperoleh QRR = 14
SF = tb/ta = 0,8; trr = ta + tb = 1,8ta
trr = = 285 µs
dari datasheet dioda diketahui, RthJC = 0,09oC/W
Tc = TJ – RthJC.PD
= 125 – 0,09 x 250
= 102,5 oC
PD(RthJC + RthCS + RthSA) = TJ – TA
PD(RthJC + RthCS + RthSA) = 125 – 25
PD(RthJC + RthCS + RthSA) = 100
RthSA = 0,28oC/W
Comments
Post a Comment
boleh di komen kok