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harris / UF_SDIOD / RURU5012

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

April 1995

RURU50120

50A, 1200V Ultrafast Diode

Features

Ultrafast with Soft Recovery . . . . . . . . . . . . . . . < 125ns

Operating Temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +175oC

Reverse Voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1200V

Avalanche Energy Rated

Planar Construction

Applications

Switching Power Supplies

Power Switching Circuits

General Purpose

Description

The RURU50120 (TA49099) are ultrafast diodes with soft recovery characteristics (tRR < 125ns). They have low forward voltage drop and are silicon nitride passivated ionimplanted epitaxial planar construction.

These devices are intended for use as freewheeling/clamping diodes and rectifiers in a variety of switching power supplies and other power switching applications. Their low stored charge and ultrafast soft recovery minimize ringing and electrical noise in many power switching circuits reducing power loss in the switching transistors.

PACKAGING AVAILABILITY

PART NUMBER

PACKAGE

BRAND

 

 

 

RURU50120

TO-218

RURU50120

 

 

 

NOTE: When ordering, use the entire part number.

Package

SINGLE LEAD JEDEC STYLE TO-218

ANODE

CATHODE

(FLANGE)

Symbol

K

A

 

 

 

 

 

 

Absolute Maximum Ratings TC = +25oC, Unless Otherwise Specified

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RURU50120

UNITS

Peak Repetitive Reverse Voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . VRRM

1200

V

Working Peak Reverse Voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . VRWM

1200

V

DC Blocking Voltage. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . .

VR

1200

V

Average Rectified Forward Current . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . IF(AV)

50

A

(TC = +85oC)

 

 

 

 

 

Repetitive Peak Surge Current. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . IFSM

100

A

(Square Wave, 20kHz)

 

 

 

 

 

Nonrepetitive Peak Surge Current . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . IFSM

500

A

(Halfwave, 1 Phase, 60Hz)

 

 

 

 

 

Maximum Power Dissipation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . .

PD

170

W

Avalanche Energy (L = 40mH) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . EAVL

50

mj

Operating and Storage Temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

T

, T

J

-65 to +175

oC

 

STG

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Copyright © Harris Corporation 1995

File Number 3741.1

 

5-105

Specifications RURU50120

Electrical Specifications

TC = +25oC, Unless Otherwise Specified

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SYMBOL

 

 

 

 

 

 

 

TEST CONDITION

 

MIN

TYP

MAX

UNITS

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

I

F

= 50A, T

C

= +25oC

 

-

-

2.1

V

F

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IF

= 50A, TC = +150oC

 

-

-

1.9

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

V

R

= 1200V, T

C

= +25oC

 

-

-

500

μA

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VR = 1200V, TC = +150oC

 

-

-

2.0

mA

 

 

 

 

 

 

 

tRR

IF = 1A, dIF/dt = 100A/μs

 

-

-

125

ns

 

IF = 50A, dIF/dt = 100A/μs

 

-

-

200

ns

 

 

 

 

 

 

 

tA

IF = 50A, dIF/dt = 100A/μs

 

-

95

-

ns

 

 

 

 

 

 

 

tB

IF = 50A, dIF/dt = 100A/μs

 

-

70

-

ns

 

 

 

 

 

 

 

QRR

IF = 50A, dIF/dt = 100A/μs

 

-

800

-

nC

CJ

VR = 10V, IF = 0A

 

-

160

-

pF

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

-

0.9

oC/W

θJC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DEFINITIONS

VF = Instantaneous forward voltage (pw = 300μs, D = 2%).

IR = Instantaneous reverse current.

tRR = Reverse recovery time (See Figure 2), summation of tA + tB. tA = Time to reach peak reverse current (See Figure 2).

tB = Time from peak IRM to projected zero crossing of IRM based on a straight line from peak IRM through 25% of IRM (See Figure 2).

RθJC = Thermal resistance junction to case.

EAVL = Controlled avalanche energy (See Figures 10 and 11). pw = pulse width.

D = duty cycle.

V1 AMPLITUDE CONTROLS IF

+V3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V2 AMPLITUDE CONTROLS dIF/dt

R1

t1 ³ 5tA(MAX)

 

 

 

 

 

 

L1 = SELF INDUCTANCE OF R4

 

 

 

 

 

 

t2 > tRR

 

 

 

 

 

 

+ LLOOP

 

 

 

 

 

 

 

 

t3 > 0

 

 

 

dIF

 

 

 

Q1

Q2

 

 

 

 

t

RR

L

 

t

I

 

 

+V1

 

F

dt

 

 

 

1

£

A(MIN)

 

tA

 

tB

 

 

R4

10

 

 

 

 

0

 

 

0

 

 

 

 

 

LLOOP

 

 

 

 

 

 

 

t2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t1

R2

 

DUT

 

 

 

 

 

0.25 IRM

 

 

 

 

 

 

IRM

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q3

Q4

 

 

 

 

 

 

 

 

VR

t3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

C1

R4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-V2

-V4

 

 

 

 

 

 

VRM

 

 

 

R3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

FIGURE 1. tRR TEST CIRCUIT

FIGURE 2. tRR WAVEFORMS AND DEFINITIONS

5-106

 

 

 

 

 

 

RURU50120

 

 

 

 

 

 

 

 

Typical Performance Curves

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

250

 

 

 

 

 

 

1000

 

 

+175oC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(A)

100

 

 

 

 

 

 

(μA)

100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CURRENT

 

+100oC

 

 

 

 

 

CURRENT

 

10

 

 

+100oC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+175oC

 

+25oC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, FORWARD

10

 

 

 

 

, REVERSE

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.1

 

 

+25

o

C

 

 

 

F

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

0.01

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

 

 

200

400

600

800

1000

1200

 

 

 

VF, FORWARD VOLTAGE (V)

 

 

 

 

 

 

VR, REVERSE VOLTAGE (V)

 

 

FIGURE 3. TYPICAL FORWARD CURRENT vs FORWARD

 

FIGURE 4. TYPICAL REVERSE CURRENT vs REVERSE

 

 

 

VOLTAGE DROP

 

 

 

 

 

 

 

VOLTAGE

 

 

 

 

 

 

 

200

 

 

 

 

TC = +25oC

 

 

 

500

 

 

 

 

 

 

TC = +100oC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(ns)

150

 

 

 

 

 

 

(ns)

 

400

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tRR

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TIMES

 

 

 

 

 

 

TIMES

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

300

 

 

 

 

 

tRR

 

 

100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RECOVERY

 

 

 

 

 

 

RECOVERY

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tA

 

 

 

200

 

 

 

 

 

 

tB

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

50

 

 

 

tB

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tA

 

t,

 

 

 

 

 

 

t,

 

100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

5

 

 

10

 

50

 

1

 

5

 

10

50

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IF , FORWARD CURRENT (A)

 

 

 

 

 

 

IF , FORWARD CURRENT (A)

 

 

FIGURE 5. TYPICAL tRR, tA AND tB CURVES vs FORWARD

 

FIGURE 6. TYPICAL tRR, tA AND tB CURVES vs FORWARD

 

 

CURRENT AT +25oC

 

 

 

 

 

 

CURRENT AT +100oC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TC = +175oC

 

 

 

50

 

 

 

 

 

 

 

 

 

750

 

 

 

 

 

 

(A)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AVERAGE FORWARD CURRENT

 

 

 

 

 

 

 

DC

 

 

t, RECOVERY TIMES (ns)

600

 

 

 

 

 

 

 

40

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SQ. WAVE

 

 

 

 

 

 

450

 

 

 

tRR

 

 

 

30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

300

 

 

 

 

tB

 

 

20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

150

 

 

 

 

tA

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

F(AV)

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

50

 

 

 

 

125

150

175

 

1

 

5

 

10

50

 

 

25

75

100

 

 

 

IF , FORWARD CURRENT (A)

 

 

 

 

 

 

TC , CASE TEMPERATURE (oC)

 

 

FIGURE 7. TYPICAL tRR, tA AND tB CURVES vs FORWARD

 

FIGURE 8. CURRENT DERATING CURVE FOR ALL TYPES

 

 

CURRENT AT +175oC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5-107

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RURU50120

 

 

 

Typical Performance Curves (Continued)

 

 

 

 

 

 

600

 

 

 

 

 

 

 

(pF)

500

 

 

 

 

 

 

 

CAPACITANCE

400

 

 

 

 

 

 

 

300

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, JUNCTION

200

 

 

 

 

 

 

 

100

 

 

 

 

 

 

 

J

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 0

 

50

100

150

200

 

 

 

 

 

VR , REVERSE VOLTAGE (V)

 

 

 

FIGURE 9. TYPICAL JUNCTION CAPACITANCE vs REVERSE VOLTAGE

 

 

IMAX = 1A

 

 

 

 

 

 

 

 

L = 40mH

 

 

 

 

 

 

 

 

R < 0.1Ω

 

 

 

 

 

 

 

 

EAVL = 1/2LI2 [VAVL/(VAVL - VDD)]

 

 

 

 

 

 

 

 

Q1 AND Q2 ARE 1000V MOSFETs

 

L

R

+

 

 

 

 

Q

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

VDD

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

130Ω

1MΩ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DUT

 

 

 

 

 

 

Q2

 

 

 

 

 

V

 

 

12V

 

 

 

 

 

AVL

 

 

130Ω

 

CURRENT

 

IL

IL

 

 

 

SENSE

 

 

 

 

 

 

 

 

I

V

 

 

 

 

 

 

 

VDD

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

12V

 

 

 

 

t0

t1

t2

t

 

 

 

 

 

FIGURE 10. AVALANCHE ENERGY TEST CIRCUIT

FIGURE 11. AVALANCHE CURRENT AND VOLTAGE WAVE-

 

 

 

 

 

FORMS

 

 

 

 

 

 

 

5-108

 

 

 

 

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