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harris / HF_SDIOD / RHRU5070

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

April 1995

RHRU5070, RHRU5080, RHRU5090, RHRU50100

50A, 700V - 1000V Hyperfast Diodes

Features

 

Package

• Hyperfast with Soft Recovery . . . . . . . . . . . . . . .

. <75ns

JEDEC STYLE TO-218

Operating Temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

+175oC

 

 

 

Reverse Voltage Up To . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. 1000V

 

 

 

Avalanche Energy Rated

 

 

 

ANODE

 

CATHODE

 

 

 

Planar Construction

 

(FLANGE)

 

 

 

 

Applications

• Switching Power Supplies

Power Switching Circuits

General Purpose

Description

 

RHRU5070, RHRU5080, RHRU5090 and RHRU50100

Symbol

(TA49066) are hyperfast diodes with soft recovery character-

 

istics (tRR < 75ns). They have half the recovery time of

K

ultrafast diodes and are silicon nitride passivated ion-

 

implanted epitaxial planar construction.

 

These devices are intended for use as freewheeling/clamp-

 

ing diodes and rectifiers in a variety of switching power sup-

 

plies and other power switching applications. Their low

 

stored charge and hyperfast soft recovery minimize ringing

 

and electrical noise in many power switching circuits reduc-

A

ing power loss in the switching transistors.

 

 

PACKAGING AVAILABILITY

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PART NUMBER

 

PACKAGE

BRAND

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RHRU5070

 

TO-218

RHRU5070

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RHRU5080

 

TO-218

RHRU5080

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RHRU5090

 

TO-218

RHRU5090

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RHRU50100

 

TO-218

RHRU50100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NOTE: When ordering, use the entire part number.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RHRU5070

RHRU5080

RHRU5090

RHRU50100 UNITS

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

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

VRRM

700

800

900

1000

V

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

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

VRWM

700

800

900

1000

V

DC Blocking Voltage .

.

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

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

. . VR

700

800

900

1000

V

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

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

IF(AV)

50

50

50

50

A

 

(TC = +65oC)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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

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

.IFSM

100

100

100

100

A

 

(Square Wave, 20kHz)

 

 

 

 

 

 

 

 

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

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

.IFSM

500

500

500

500

A

 

(Halfwave, 1 Phase, 60Hz)

 

 

 

 

 

 

 

 

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

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

. . PD

150

150

150

150

W

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

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

EAVL

40

40

40

40

mj

Operating and Storage Temperature. . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . TSTG, TJ -65 to +175

-65 to +175

-65 to +175

-65 to +175

oC

Copyright © Harris Corporation 1995

 

 

 

 

 

File Number

3665.1

7-93

Specifications RHRU5070, RHRU5080, RHRU5090, RHRU50100

Electrical Specifications TC = +25oC, Unless Otherwise Specified

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RHRU5070

RHRU5080

RHRU5090

RHRU50100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SYMBOL

 

 

 

 

TEST CONDITION

MIN

TYP

MAX

MIN

TYP

MAX

MIN

TYP

MAX

MIN

TYP

MAX

UNITS

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

I

F

= 50A, T

C

= +25oC

-

-

3.0

-

-

3.0

-

-

3.0

-

-

3.0

V

 

F

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IF = 50A, TC = +150oC

-

-

2.5

-

-

2.5

-

-

2.5

-

-

2.5

V

I

R

V

R

= 700V, T

= +25oC

-

-

500

-

-

-

-

-

-

-

-

-

μA

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

R

= 800V, T

= +25oC

-

-

-

-

-

500

-

-

-

-

-

-

μA

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

R

= 900V, T

= +25oC

-

-

-

-

-

-

-

-

500

-

-

-

μA

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VR = 1000V, TC = +25oC

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

500

μA

I

R

V

R

= 700V, T

= +150oC

-

-

3.0

-

-

-

-

-

-

-

-

-

mA

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

R

= 800V, T

= +150oC

-

-

-

-

-

3.0

-

-

-

-

-

-

mA

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

R

= 900V, T

= +150oC

-

-

-

-

-

-

-

-

3.0

-

-

-

mA

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

R

= 1000V, T

 

= +150oC

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

3.0

mA

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tRR

IF = 1A, dIF/dt = 100A/μs

-

-

75

-

-

75

-

-

75

-

-

75

ns

 

 

IF = 50A, dIF/dt = 100A/μs

-

-

95

-

-

95

-

-

95

-

-

95

ns

tA

IF = 50A, dIF/dt = 100A/μs

-

54

-

-

54

-

-

54

-

-

54

-

ns

tB

IF = 50A, dIF/dt = 100A/μs

-

32

-

-

32

-

-

32

-

-

32

-

ns

QRR

IF = 50A, dIF/dt = 100A/μs

-

125

-

-

125

-

-

125

-

-

125

-

nC

CJ

VR = 10V, IF = 0A

-

150

-

-

150

-

-

150

-

-

150

-

pF

RθJC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

-

1.0

-

-

1.0

-

-

1.0

-

-

1.0

oC/W

DEFINITIONS

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

IR = Instantaneous reverse current.

tRR = Reverse recovery time (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 Figure 10 and Figure 11). pw = Pulse width.

D = Duty cycle.

V1 AMPLITUDE CONTROLS IF

 

+V3

 

 

 

 

V2 AMPLITUDE CONTROLS dIF/dt

Q2

t1 ³ 5tA(MAX)

 

 

 

L1 = SELF INDUCTANCE OF

R1

 

 

 

t2 > tRR

 

 

 

R4 + LLOOP

Q1

 

t3 > 0

 

 

 

+V1

 

L1

£ tA(MIN)

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

R4

10

 

 

 

 

 

LLOOP

 

dIF

 

tRR

t2

 

 

IF

 

R2

 

 

dt

tA

tB

t1

 

 

0

 

 

 

Q4

 

 

 

 

 

 

DUT

 

 

 

t3

 

 

 

 

 

 

0.25 IRM

 

 

 

 

 

 

IRM

 

C1

 

R4

 

 

 

0

 

 

 

 

 

Q3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-V2

R3

 

-V4

 

 

 

VR

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VRM

 

FIGURE 1. tRR TEST CIRCUIT

FIGURE 2. WAVEFORMS AND DEFINITIONS

7-94

RHRU5070, RHRU5080, RHRU5090, RHRU50100

Typical Performance Curves

 

250

 

 

 

 

 

 

 

3000

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1000

(A)

100

 

 

 

 

 

 

 

A)

 

 

 

 

 

 

 

 

- (μ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

100

CURRENT-

 

 

 

 

 

 

 

 

CURRENTREVERSE

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

FORWARD,

 

+175oC

 

+100oC

+25oC

 

 

 

R

0.1

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

F

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

0.01

 

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

0

VF , FORWARD VOLTAGE - (V)

+175oC

+100oC

+25oC

200

400

600

800

1000

VR , REVERSE VOLTAGE - (V)

FIGURE 3. TYPICAL FORWARD CURRENT vs FORWARD

FIGURE 4. TYPICAL REVERSE CURRENT vs REVERSE VOLT-

 

 

VOLTAGE DROP

 

 

 

 

AGE

 

 

 

 

 

 

100

TC = +25oC

 

200

 

 

 

 

TC = +100oC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(ns)-

80

tRR

 

 

(ns)-

150

 

 

 

tRR

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TIMES

60

 

 

 

TIMES

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RECOVERY

 

tA

 

 

RECOVERY

100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

40

tB

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t,

10

 

 

 

t,

50

 

 

 

tB

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

50

 

0

 

 

 

 

 

 

 

1

10

 

 

1

 

 

 

10

 

50

 

 

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

 

 

 

 

400

T

C

= +175oC

 

50

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- (A)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(ns)-TIMESRECOVERYt,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

300

 

 

 

CURRENTFORWARDAVERAGE

40

 

 

 

DC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tRR

 

 

 

30

 

 

 

 

 

 

 

200

 

 

 

 

 

 

 

SQ. WAVE

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20

 

 

 

 

 

 

 

 

tA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

100

tB

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

(AV),

0

50

75

100

125

150

175

 

1

10

 

50

F

25

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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

7-95

 

 

 

 

 

 

RHRU5+070, RHRU5080, RHRU5090, RHRU50100

 

 

Typical Performance Curves (Continued)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

500

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(pF)

400

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CAPACITANCE

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

300

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

JUNCTION

200

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

50

 

100

150

200

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VR , REVERSE VOLTAGE (V)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

FIGURE 9. TYPICAL JUNCTION CAPACITANCE vs REVERSE VOLTAGE

 

 

Test Circuit and Waveforms

 

 

 

 

 

 

 

IMAX = 1A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L = 40mH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R < 0.1Ω

2 [V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E

AVL

= 1/2LI

/(V

- V

 

)]

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

AVL

AVL

DD

 

 

 

 

 

 

 

 

Q1 AND Q2 ARE 1000V MOSFETS

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q1

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

130Ω

 

 

1MΩ

 

 

 

 

VAVL

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DUT

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VDD

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12V

Q2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IL

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CURRENT

-

I

V

 

 

 

 

 

 

 

130Ω

 

 

 

SENSE

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12V

 

 

 

 

 

 

t0

t1

t2

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

FIGURE 10. AVALANCHE ENERGY TEST CIRCUIT

 

FIGURE 11. AVALANCHE CURRENT AND VOLTAGE WAVE-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

FORMS

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7-96

 

 

 

 

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