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harris / HF_SDIOD / RHRP3040

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

April 1995

RHRP3040, RHRP3050, RHRP3060

30A, 400V - 600V Hyperfast Diodes

Features

Hyperfast with Soft Recovery . . . . . . . . . . . . . . . . <40ns

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

Reverse Voltage Up To . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 600V

Avalanche Energy Rated

Planar Construction

Applications

Switching Power Supplies

Power Switching Circuits

General Purpose

Description

RHRP3040, RHRP3050 and RHRP3060 (TA49063) are hyperfast diodes with soft recovery characteristics (tRR < 40ns). They have half the recovery time of ultrafast diodes and are silicon nitride passivated ion-implanted 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 hyperfast 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

 

 

 

RHRP3040

TO-220AC

RHRP3040

 

 

 

RHRP3050

TO-220AC

RHRP3050

 

 

 

RHRP3060

TO-220AC

RHRP3060

 

 

 

NOTE: When ordering, use the entire part number.

Package

JEDEC TO-220AC

ANODE

CATHODE

CATHODE (FLANGE)

Symbol

K

A

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

 

 

 

 

 

 

 

RHRP3040

RHRP3050

RHRP3060

UNITS

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

. . . VRRM

400

500

600

V

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

. .VRWM

400

500

600

V

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

. . . .

VR

400

500

600

V

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

. . IF(AV)

30

30

30

A

(TC = +120oC)

 

 

 

 

 

 

 

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

. . . IFSM

70

70

70

A

(Square Wave, 20kHz)

 

 

 

 

 

 

 

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

. . . IFSM

325

325

325

A

(Halfwave, 1 Phase, 60Hz)

 

 

 

 

 

 

 

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

. . . .

PD

125

125

125

W

Avalanche Energy (See Figures 10 and 11) . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . EAVL

20

20

20

mj

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

T

, T

J

-65 to +175

-65 to +175

-65 to +175

oC

 

STG

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Copyright © Harris Corporation 1995

 

 

 

 

 

File Number

3933.1

 

7-78

 

 

 

 

 

Specifications RHRP3040, RHRP3050, RHRP3060

Electrical Specifications

TC = +25oC, Unless Otherwise Specified

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RHRP3040

 

 

 

RHRP3050

 

 

RHRP3060

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SYMBOL

 

 

TEST CONDITION

MIN

 

TYP

 

MAX

 

MIN

 

TYP

 

MAX

MIN

 

TYP

 

MAX

UNITS

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VF

IF = 30A, TC = +25oC

-

 

-

 

2.1

 

-

 

-

 

2.1

-

 

-

 

2.1

V

 

 

I = 30A, T

C

= +150oC

-

 

-

 

1.7

 

-

 

-

 

1.7

-

 

-

 

1.7

V

 

 

F

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

R

V

R

= 400V, T

= +25oC

-

 

-

 

500

 

-

 

-

 

-

-

 

-

 

-

μA

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

R

= 500V, T

= +25oC

-

 

-

 

-

 

-

 

-

 

500

-

 

-

 

-

μA

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

R

= 600V, T

= +25oC

-

 

-

 

-

 

-

 

-

 

-

-

 

-

 

500

μA

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

R

V

R

= 400V, T

= +150oC

-

 

-

 

1.0

 

-

 

-

 

-

-

 

-

 

-

mA

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

R

= 500V, T

= +150oC

-

 

-

 

-

 

-

 

-

 

1.0

-

 

-

 

-

mA

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

R

= 600V, T

= +150oC

-

 

-

 

-

 

-

 

-

 

-

-

 

-

 

1.0

mA

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tRR

IF = 1A, dIF/dt = 100A/μs

-

 

-

 

40

 

-

 

-

 

40

-

 

-

 

40

ns

 

 

IF = 30A, dIF/dt = 100A/μs

-

 

-

 

45

 

-

 

-

 

45

-

 

-

 

45

ns

tA

IF = 30A, dIF/dt = 100A/μs

-

 

22

 

-

 

-

 

22

 

-

-

 

22

 

-

ns

tB

IF = 30A, dIF/dt = 100A/μs

-

 

20

 

-

 

-

 

20

 

-

-

 

20

 

-

ns

QRR

IF = 30A, dIF/dt = 100A/μs

-

 

50

 

-

 

-

 

50

 

-

-

 

50

 

-

nC

CJ

VR = 10V, IF = 0A

-

 

85

 

-

 

-

 

85

 

-

-

 

85

 

-

pF

RθJC

 

 

 

 

 

 

-

 

-

 

1.2

 

-

 

-

 

1.2

-

 

-

 

1.2

oC/W

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).

QRR = Reverse recovery charge.

CJ = Junction Capacitance.

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

 

 

 

V2 AMPLITUDE CONTROLS dIF/dt

 

 

+V3

L

= SELF INDUCTANCE OF

 

 

1

R4 + LLOOP

R1

Q2

t1 ³ 5tA(MAX)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t2 > tRR

 

Q1

 

 

t3 > 0

 

 

 

L1 £ tA(MIN)

 

+V1

 

 

0

 

R4

 

10

dIF

 

tRR

t2

LLOOP

 

IF

 

 

 

dt

tA

tB

t1

R2

 

DUT

0

 

 

 

 

Q4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t3

 

 

 

 

 

0.25 IRM

 

 

 

 

 

 

IRM

0

C1

R4

 

 

 

 

VR

Q3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-V2

R3

-V4

 

 

 

 

 

VRM

FIGURE 1. tRR TEST CIRCUIT

FIGURE 2. tRR WAVEFORMS AND DEFINITIONS

7-79

 

 

 

RHRP3040, RHRP3050, RHRP3060

 

 

 

 

Typical Performance Curves

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

300

 

 

 

 

 

 

2000

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

REVERSE CURRENT (μA)

 

 

 

 

+175oC

 

 

 

FORWARD CURRENT (A)

100

 

 

 

 

 

 

100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+100oC

 

 

 

 

 

 

10

 

 

+100oC

 

 

 

+175oC

+25oC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

,

 

0.1

 

 

 

 

 

 

F

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

+25oC

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

0.01

 

 

 

 

 

 

 

0

1

2

3

 

4

 

 

0

100

200

300

400

500

600

 

 

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

 

 

 

 

 

60

 

 

TC = +25oC

 

 

125

 

 

 

 

TC = +100oC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

50

 

 

 

 

 

 

 

100

 

 

 

 

 

 

(ns)

 

 

 

 

 

 

(ns)

 

 

 

 

 

 

 

40

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TIMES

 

 

 

 

 

TIMES

 

 

 

tRR

 

 

 

 

 

tRR

 

 

 

 

 

75

 

 

 

 

 

t, RECOVERY

30

 

 

 

 

 

t, RECOVERY

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

50

 

 

 

 

 

 

20

tA

 

 

 

 

 

 

 

tA

 

 

 

 

10

tB

 

 

 

 

 

25

 

tB

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

10

 

 

30

 

 

0

 

 

 

10

 

30

 

1

 

 

 

 

 

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

 

 

 

 

200

 

 

T

C

= +175oC

(A)

 

30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

175

 

 

 

 

 

CURRENT

 

25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DC

 

 

(ns)

150

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t, RECOVERY TIMES

 

tRR

 

 

 

 

AVERAGE FORWARD

 

 

 

 

 

 

 

125

 

 

 

 

 

 

 

 

SQ. WAVE

 

 

 

100

 

 

 

 

 

 

15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

75

tA

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

50

tB

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

25

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F(AV)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

I

 

 

100

125

 

150

175

 

 

10

 

 

30

 

 

75

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

TC , CASE TEMPERATURE (oC)

 

 

 

IF , FORWARD CURRENT (A)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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

 

 

FIGURE 8. CURRENT DERATING CURVE FOR ALL TYPES

 

CURRENT AT +175oC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7-80

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RHRP3040, RHRP3050, RHRP3060

 

 

 

Typical Performance Curves (Continued)

 

 

 

 

 

 

150

 

 

 

 

 

 

 

(pF)

125

 

 

 

 

 

 

 

CAPACITANCE

100

 

 

 

 

 

 

 

75

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, JUNCTION

50

 

 

 

 

 

 

 

25

 

 

 

 

 

 

 

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

 

 

 

 

 

Q1

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

VDD

 

 

 

 

130Ω

1MΩ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DUT

 

 

 

VAVL

 

 

Q2

 

 

 

 

 

 

 

12V

 

 

 

 

 

 

 

 

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

 

 

 

 

 

 

WAVEFORMS

 

 

 

 

 

 

7-81

 

 

 

 

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