Revolusi elektronik pertama dimulai pada tahun 1948 dengan penemuan transistor silikon yang diusulkan oleh Bell Labs dan diproduksi secara komersial oleh General Electric pada awal tahun lima puluhan. Mercury Arc Rectifier digunakan dengan baik pada saat itu dan kuat serta kompak. Dalam elektronika daya SCR adalah yang pertama mulai menggantinya di penyearah dan cycloconverters. Revolusi elektronik kedua dimulai dengan pengembangan thyristor komersial oleh General Electric Company pada tahun 1958 dan merupakan awal dari era baru elektronika daya. Sejak itu, berbagai jenis perangkat semikonduktor daya dan teknik konversi telah diperkenalkan.
Secara umum, elektronika daya adalah proses menggunakan perangkat switching semikonduktor untuk mengontrol dan mengubah aliran daya listrik dari satu bentuk ke bentuk lain untuk memenuhi kebutuhan tertentu. Dengan kata lain, elektronika daya memungkinkan kontrol aliran daya serta bentuknya ac atau dc dan besarnya arus dan tegangan.
Selama dua dekade terakhir, telah terjadi peningkatan yang luar biasa dalam penggunaan perangkat elektronik daya dan mampu melakukan berbagai fungsi seperti rektifikasi, amplifikasi, kontrol, dan pembangkitan. Di bidang teknologi dapat memudahkan anda untuk bermain situs judi online dengan praktis, selain itu di dunia kedokteran beberapa alat kesehatan memanfaatkan alat elektronik dan EKG (elektrokardiograf) yang digunakan untuk mengetahui kondisi jantung pasien, EEG (electroencephalograph) digunakan untuk merekam aktivitas listrik otak, EMG (elektromiograf) digunakan Untuk menentukan aktivitas otot, mesin sinar-X digunakan untuk mengambil gambar struktur tulang bagian dalam dan juga untuk pengobatan beberapa penyakit.
Memiliki teknologi tercanggih untuk perangkat elektronik daya, perangkat daya silikon (Si) dapat diproses secara praktis tanpa cacat material. Namun, teknologi silikon memiliki beberapa batasan untuk aplikasi utilitas daya yang lebih tinggi. Batasan utama perangkat Si adalah kapasitas pemblokiran tegangan karena celah pita sempit (1.1eV), yang membatasi kapasitas pemblokiran tegangan hingga kurang dari 10kv. Untuk aplikasi voltase yang lebih tinggi, perangkat yang dikemas menumpuk secara seri diperlukan. Paket susun sangat luas dari sudut pandang pengepakan. Oleh karena itu, terdapat insentif untuk mengembangkan perangkat yang memiliki kapasitas pemblokiran tegangan yang besar dalam paket perangkat yang sama atau lebih kecil. Perangkat tersebut dapat digunakan dalam berbagai aplikasi pengalihan utilitas dari tingkat distribusi (puluhan kV) ke tingkat transmisi (> 100kv).
Sirkuit elektronik digunakan untuk mengontrol banyak operasi seperti kontrol ketebalan suatu pekerjaan, kadar air dalam suatu material
Untuk perhitungan aritmatika cepat, komputer elektronik digunakan untuk pencatatan otomatis dan pemecahan masalah yang rumit. Setiap komputer dapat dihubungkan ke internet melalui perangkat elektronik yang disebut modem. Tautan elektronik digunakan untuk mengirim dan menerima pesan email dan faks.
Penggunaan sistem kendali otomatis dalam industri meningkat dari hari ke hari. Kecepatan motor industri dikontrol melalui thyratron, thyristor atau magnetic amplifier.
Instrumentasi memainkan peran penting dalam industri dan organisasi penelitian apa pun untuk pengukuran yang tepat dari berbagai kuantitas. Keakuratan instrumen elektronik seperti osiloskop sinar katoda, pengukur regangan, penghitung frekuensi, dll, jauh lebih tinggi daripada instrumen biasa. Tidak ada laboratorium penelitian yang lengkap tanpa instrumen elektronik yang sesuai.
Lalu lintas udara dikendalikan secara elektronik. Melalui RADAR (Radio Detection and Ranging) negara dijaga dari pesawat musuh. Dengan menggunakan RADAR, memungkinkan tidak hanya untuk mendeteksi, tetapi juga untuk menentukan lokasi dan kecepatan yang tepat dari pesawat musuh. Sebagian besar peralatan serangan dan deteksi militer yang canggih dioperasikan secara elektronik.
Sirkuit elektronik digunakan untuk mengontrol banyak operasi seperti kontrol ketebalan suatu pekerjaan, kadar air dalam suatu material. Amplifier elektronik digunakan untuk mengontrol pengoperasian pembuka pintu otomatis, sistem petir, sistem suara, sistem daya, dan perangkat keselamatan.
Elektronik daya dapat ditemukan dalam sistem tenaga dalam berbagai bentuk dalam sistem tenaga. Bentuk ini berkisar dari stasiun konverter arus searah tegangan tinggi (HVDC) hingga perangkat sistem transmisi ac fleksibel (FACTS) yang digunakan untuk mengontrol dan mengatur jaringan daya ac, penggerak kecepatan variabel untuk motor, penggerak listrik dalam sistem transportasi, pembatasan arus gangguan perangkat, transformator distribusi solid-state, dan sakelar transfer.
Tantangan yang dihadapi rekayasa sistem tenaga saat ini adalah menggunakan fasilitas transmisi yang ada untuk efek yang lebih besar. Meningkatkan pemanfaatan sistem tenaga yang ada disediakan melalui penerapan teknologi kontrol canggih dalam peralatan berbasis elektronika daya atau FACTS. FACTS memberikan solusi teknis yang terbukti untuk mengatasi tantangan operasi baru yang disajikan hari ini. Dengan demikian, FACTS terlalu mahal untuk dibeli, dipasang, dan dipelihara dalam sistem utilitas saat ini.
Perbedaan fitur penting dari perangkat memerlukan skema perlindungan khusus khusus untuk perangkat tersebut.
Elektronik daya dapat memberikan utilitas kemampuan untuk menyalurkan daya secara lebih efektif kepada konsumen mereka sambil meningkatkan keandalan sistem tenaga massal. Elektronik daya juga dapat memainkan peran penting dalam meningkatkan keamanan jaringan listrik negara. Meskipun sangat sulit untuk mengukur manfaat keandalan, studi menunjukkan perkiraan nilai sekarang dari atribut gabungan dari jaringan yang dapat diandalkan dan dimodernisasi menjadi USD 638 hingga USD 802 miliar selama jangka waktu dua puluh tahun, dengan nilai tahunan antara USD 51 dan USD 64 miliar / tahun. Dengan elektronika daya itu tidak dianggap sistem yang ideal. Beberapa masalah penting yang dihadapi elektronika daya meliputi biaya, keandalan, metode pendinginan, efisiensi, manajemen dan kontrol termal.
Konverter elektronik daya sering beroperasi dari sumber listrik dan terkena gangguan yang terkait dengannya. Bahkan sebaliknya, transien yang terkait dengan rangkaian sakelar dan kesalahan yang terjadi pada konverter dan perangkat tegangan titik beban. Akibatnya, beberapa perlindungan harus dimasukkan ke dalam konverter. Perangkat semikonduktor daya biasanya dilindungi dari:
Arus berlebih.
- di / dt.
- Lonjakan tegangan atau tegangan berlebih.
- Tegangan di bawah gerbang.
- Tegangan berlebih di gerbang.
- Kenaikan suhu yang berlebihan.
- Pelepasan muatan listrik statis.
Beberapa teknik ini umum untuk semua perangkat dan konverter. Namun, perbedaan fitur penting perangkat memerlukan skema perlindungan khusus khusus untuk perangkat tersebut.
Aplikasi Perangkat Elektronik Daya
Efisiensi tinggi karena kehilangan yang rendah pada perangkat semikonduktor daya.
- Keandalan tinggi sistem konverter elektronik daya.
- Umur panjang dan sedikit perawatan karena tidak adanya bagian yang bergerak.
- Respons dinamis yang cepat dari sistem elektronik daya.
- Ukuran yang kecil dan bobot yang lebih sedikit menghasilkan ruang lantai yang lebih sedikit dan biaya pemasangan yang lebih rendah.
- Produksi massal perangkat semikonduktor daya telah menurunkan biaya peralatan konverter.
- Perangkat Semi-Konduktor
Kembangkan perangkat SiC tegangan tinggi dan arus tinggi untuk aplikasi utilitas.
- Mengembangkan perangkat SiC IGBT berbiaya rendah untuk meningkatkan kemampuan elektronika daya dalam aplikasi utilitas dengan menggantikan GTO.
Bahan Bandgap Lebar
Melakukan studi dampak tingkat sistem untuk mengevaluasi dampak semikonduktor celah pita lebar pada jaringan utilitas.
- Kembangkan pengemasan suhu tinggi untuk memanfaatkan kemampuan perangkat SiC.
- Mengembangkan proses material celah pita lebar yang inovatif untuk menciptakan wafer berbiaya rendah dan bebas cacat.