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harris / CA3141

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S E M I C O N D U C T O R

March 1993

CA3141

High-Voltage Diode Array For Commercial,

Industrial & Military Applications

Features

Matched Monolithic Construction - VF for Each Diode Pair Matched to Within 0.55mV (Typ) at lF = 1mA

Low Diode Capacitance - 0.3pF (Typ) at VR = 2V

High Diode-to-Substrate Breakdown Voltage - 30V (Min)

Low Reverse (Leakage) Current - 100nA (Max)

Description

The CA3141E High Voltage Diode Array Consists of ten general purpose high reverse breakdown diodes. Six diodes are internally connected to form three common cathode diode pairs, and the remaining four diodes are internally connected to form two common anode diode pairs. Integrated circuit construction assures excellent static and dynamic matching of the diodes, making the CA3141 extremely useful for a wide variety of applications in communications and switching systems.

Applications

Balanced Modulators or Demodulators

 

 

 

Ordering Information

 

Analog Switches

 

 

 

 

High-Voltage Diode Gates

 

 

 

PART

TEMPERATURE

 

Current Ratio Detectors

NUMBER

RANGE

PACKAGE

 

 

 

 

 

CA3141E

-55oC to +125oC

16 Lead Plastic DIP

 

 

 

 

 

Pinout

 

CA3141

 

 

(PDIP)

 

 

TOP VIEW

 

1

D1

D10

16

 

 

2

D2

D9

15

3

14

 

 

4

D3

D7

13

 

 

5

D4

D8

12

 

 

6

11

7

D5

D6

10

 

 

8

9

CAUTION: These devices are sensitive to electrostatic discharge. Users should follow proper I.C. Handling Procedures.

File Number 906.2

 

Copyright © Harris Corporation 1993

6-52

Specifications CA3141

Absolute Maximum Ratings

 

 

Operating Conditions

 

 

Inverse Voltage (PIV) . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . 30V

Operating Temperature Range . . . . . . . . . . . .

-55oC T

+125oC

 

 

 

 

A

+150oC

Peak Diode -to-Substrate Voltage . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . 30V

Storage Temperature Range. . . . . . . . . . . . . .

-65oC T

Peak Forward Surge Current [IF (Surge)]

100mA

 

A

 

 

 

 

DC Forward Current (IF) . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

. 25mA

 

 

 

Dissipation:

 

 

 

 

 

Any One Diode Unit . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

50mW

 

 

 

Total Package:

 

 

 

 

 

Up to 55oC . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . .

650mW

 

 

 

For T > 55oC . . . . . . . . . . . . . . . . .

Derate Linearly at 6.67mW/oC

 

 

 

A

 

+175oC

 

 

 

Junction Temperature . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . .

 

 

 

Junction Temperature (Plastic Package) . . . . . . . . . . . . . . .

+150oC

 

 

 

Lead Temperature (Soldering 10 Sec.). . . . . . . . . . . . . . . . .

+300oC

 

 

 

CAUTION: Stresses above those listed in “Absolute Maximum Ratings” may cause permanent damage to the device. This is a stress only rating and operation of the device at these or any other conditions above those indicated in the operational sections of this specification is not implied.

Electrical Specifications T = +25oC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

LIMITS

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PARAMETERS

SYMBOL

TEST CONDITIONS

MIN

 

TYP

 

MAX

UNITS

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DC Forward Voltage Drop

VF

IF (Anode) 100μA

-

 

0.7

 

0.9

V

 

 

 

1mA

-

 

0.78

 

1

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10mA

-

 

0.93

 

1.2

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DC Reverse Breakdown Voltage

V(BR)R

IF = -10μA

30

 

50

 

-

V

DC Breakdown Voltage Between Any Diode and

V(BR)DI

IDI = 10μA

30

 

50

 

-

V

Substrate

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DC Reverse (Leakage) Current

IR

VF = -20V

-

 

-

 

100

nA

DC Reverse (Leakage) Current Between Any Diode

IDI

VDI = 20V

-

 

-

 

100

nA

and Substrate

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Magnitude of Diode Offset Voltage Between Diode Pairs

 

VDI = 20V, IFA = 1mA

-

 

0.55

 

-

mV

Temperature Coefficient of Forward Voltage Drop

VF/ T

IF = 1mA

-

 

-1.5

 

-

mV/oC

Reverse Recovery Time

tRR

IF = 2mA, IR = 2mA

-

 

50

 

-

ns

Diode Capacitance

CD

 

 

 

See Figure 4

 

pF

Diode Anode-to-Substrate Capacitance

CDAI

 

 

 

See Figure 5

 

pF

Diode Cathode-to-Substrate Capacitance

CDCI

 

 

 

See Figure 6

 

pF

Magnitude of Cathode-to-Anode Current Ratio

|IFC/IFA|

IFA = 1mA, VDS = 10V

0.9

 

0.96

 

-

-

Typical Performance Curves

DC FORWARD VOLTAGE DROP (V)

1

 

 

 

 

 

1.2

 

 

 

 

 

T

= +25oC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.8

 

 

 

 

(V)

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.6

 

 

 

 

DROP

0.8

 

 

 

 

IF = 10mA

 

 

 

 

VOLTAGE

 

 

 

 

 

IF = 3mA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.6

 

 

 

 

IF = 1mA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IF = 300μA

0.4

 

 

 

 

FORWARD

0.2

 

 

 

 

IF = 100μA

0.2

 

 

 

 

 

 

 

 

IF = 100nA

 

 

 

 

 

 

0.4

 

 

 

 

IF = 10μA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IF = 1μA

 

 

 

 

 

DC

 

 

 

 

 

 

0

 

 

102

103

104

0

 

 

 

 

 

0.1

1

10

-100

-50

0

50

100

150

 

 

 

μ

 

 

 

 

TEMPERATURE (oC)

 

 

 

FORWARD CURRENT ( A)

 

 

 

 

 

 

 

 

FIGURE 1. DC FORWARD VOLTAGE DROP vs FORWARD

FIGURE 2. DC FORWARD VOLTAGE DROP vs

CURRENT

TEMPERATURE

6-53

CA3141

Typical Performance Curves (Continued)

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T

 

+25oC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.5

 

 

|VF1 - VF2| , |VF3 - VF4| , |VF5 - VF6|

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(mV)

 

 

|VF7 - VF8| , |VF9 - VF10|

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VOLTAGE

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OFFSET

1.5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DIODE

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

102

 

 

 

 

 

103

 

 

104

 

 

 

 

105

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

MAGNITUDE OF ANODE CURRENT (μA)

 

 

FIGURE 3. DIODE OFFSET VOLTAGE vs MAGNITUDE OF

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ANODE CURRENT

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.6

 

 

 

 

T

=

+25

oC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SUBSTRATE-TO-ANODEDIODE (pF)CAPACITANCE

1.5

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ANODE (TERMS. 2, 8, 11, 16)

 

 

 

 

 

 

 

1.3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ANODE (TERM. 1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ANODE (TERM. 15)

 

 

 

 

 

0.7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ANODE (TERMS. 4, 5)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

1

 

2

3

4

5

 

6

7

8

9

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ANODE-TO-SUBSTRATE DC REVERSE VOLTAGE (V)

FIGURE 5. DIODE ANODE-TO-SUBSTRATE CAPACITANCE vs REVERSE VOLTAGE

(mA)

T

= +25oC

 

 

A

 

 

 

VDI = 10V

 

 

CURRENT

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

(CATHODE)

1

 

 

 

 

 

 

 

FORWARD

0.1

 

 

 

 

 

 

 

 

0.01

0.1

 

 

 

0.01

1

10

FORWARD (ANODE) CURRENT (mA)

FIGURE 7. FORWARD (CATHODE) CURRENT vs FORWARD (ANODE) CURRENT

 

1.2

 

 

T

= +25oC

 

A

 

 

1

 

(pF)

0.8

 

CAPACITANCE

0.4

D7, D8

 

0.6

D5, D9

 

 

D2

DIODE

 

D4

 

D1, D6

 

 

 

0.2

D3, D10

0

5

10

15

20

0

CATHODE-TO-ANODE DC REVERSE VOLTAGE (V)

FIGURE 4. DIODE CAPACITANCE vs CATHODE-TO-ANODE REVERSE VOLTAGE

 

 

12

T = +25oC

 

 

 

 

 

 

A

SUBSTRATE-TO-CATHODE

(pF)CAPACITANCE

10

 

8

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

4

CATHODE (TERMS. 3, 6, 14)

 

 

 

DIODE

 

2

CATHODE (TERMS. 7, 10, 12, 13)

 

 

 

 

 

0

 

0 5 10 15 20 CATHODE-TO-SUBSTRATE DC REVERSE VOLTAGE (V)

FIGURE 6. DIODE CATHODE-TO-SUBSTRATE CAPACITANCE vs CATHODE-TO-SUBSTRATE DC REVERSE VOLTAGE

 

105

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(pA)

104

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DIODE-TO-SUBSTRATE

 

 

 

 

 

CURRENT

102

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

LEAKAGE

103

 

 

 

 

LEAKAGE CURRENT

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DIODE REVERSE

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(LEAKAGE) CURRENT

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-100

-50

0

50

 

100

150

 

 

 

 

 

 

 

 

TEMPERATURE (oC)

 

 

 

 

 

FIGURE 8. DC LEAKAGE CURRENT vs TEMPERATURE

6-54

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