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harris / HF_SDIOD / RHRU5012

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

April 1995

RHRU50120

50A, 1200V Hyperfast Diode

Features

Hyperfast with Soft Recovery . . . . . . . . . . . . . . . . <85ns

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

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

Avalanche Energy Rated

Planar Construction

Applications

Switching Power Supplies

Power Switching Circuits

General Purpose

Description

The RHRU50120 (TA49100) are hyperfast diodes with soft recovery characteristics (tRR < 85ns). 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

 

 

 

RHRU50120

TO-218

RHRU50120

 

 

 

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RHRU50120

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 = 50oC)

 

 

 

 

 

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

150

W

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

. . . EAVL

50

mj

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

T

, T

J

-65 to +175

oC

 

STG

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Copyright © Harris Corporation 1995

File Number 3946.1

 

7-97

Specifications RHRU50120

Electrical Specifications

TC = +25oC, Unless Otherwise Specified

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RHRU50120 LIMITS

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SYMBOL

 

 

 

 

 

 

 

TEST CONDITION

 

MIN

 

TYP

 

MAX

UNITS

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

I

F

= 50A, T

C

= +25oC

 

-

 

-

 

3.2

V

F

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IF

= 50A, TC = +150oC

 

-

 

-

 

2.6

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

V

R

= 1200V, T

C

= +25oC

 

-

 

-

 

500

μA

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VR = 1200V, TC = +150oC

 

-

 

-

 

1.0

mA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tRR

IF = 1A, dIF/dt = 100A/μs

 

-

 

-

 

85

ns

 

IF = 50A, dIF/dt = 100A/μs

 

-

 

-

 

100

ns

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tA

IF = 50A, dIF/dt = 100A/μs

 

-

 

50

 

-

ns

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tB

IF = 50A, dIF/dt = 100A/μs

 

-

 

40

 

-

ns

 

 

 

 

 

 

 

 

 

QRR

IF = 50A, dIF/dt = 100A/μs

 

-

 

240

 

-

nC

CJ

VR = 10V, IF = 0A

 

-

 

150

 

-

pF

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

-

 

1.0

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).

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

 

LLOOP

 

IF

 

 

t2

 

dt

tA

tB

 

 

 

 

 

t1

R2

 

DUT

0

 

 

 

 

Q4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.25 IRM

 

 

 

 

 

 

 

 

t3

 

 

 

 

 

IRM

0

C1

R4

 

 

 

 

VR

Q3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-V2

R3

-V4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VRM

 

FIGURE 1. tRR TEST CIRCUIT

FIGURE 2. tRR WAVEFORMS AND DEFINITIONS

7-98

 

 

 

 

 

 

RHRU50120

 

 

 

 

 

 

Typical Performance Curves

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

300

 

 

 

 

 

 

3000

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+175oC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1000

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(A)

100

 

 

 

 

 

(μA)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CURRENT

 

 

 

 

 

 

CURRENT

100

 

 

 

 

 

 

 

 

+100oC

 

 

 

 

 

 

+100oC

 

 

 

FORWARD

10

 

+175oC

+25oC

 

 

, REVERSE

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

+25oC

 

 

 

F,

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

1

0

1

2

3

4

 

0.1 0

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

 

 

 

 

 

100

 

 

 

TC = +25oC

 

250

 

 

 

 

TC = +100oC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(ns)

80

 

tRR

 

 

(ns)

200

 

 

 

tRR

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TIMES

60

 

 

 

 

TIMES

150

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t, RECOVERY

40

 

tA

 

 

t, RECOVERY

100

 

 

 

tA

 

 

 

tB

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tB

 

 

20

 

 

 

 

50

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

10

 

50

 

0

 

 

 

10

 

50

 

 

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

 

 

 

 

400

 

 

 

TC = +175oC

(A)

50

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CURRENT

 

 

 

DC

 

 

 

(ns)

 

 

 

 

 

 

40

 

 

 

 

 

 

300

 

tRR

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t, RECOVERY TIMES

 

 

 

 

 

AVERAGE FORWARD

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

30

SQ. WAVE

 

 

 

 

200

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tA

 

 

20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

100

 

 

tB

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F(AV)

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

I

025

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

50

75

100

125

150

175

 

 

1

 

 

50

 

 

 

 

I

, FORWARD CURRENT (A)

 

 

 

 

T

, CASE TEMPERATURE (oC)

 

 

 

 

 

F

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

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

 

 

FIGURE 8. CURRENT DERATING CURVE

 

 

 

 

CURRENT AT +175oC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7-99

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RHRU50120

 

 

 

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

 

 

 

 

 

Q1

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

VDD

 

 

 

 

130Ω

1MΩ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DUT

 

 

 

VAVL

 

 

Q2

 

 

 

 

 

 

 

12V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CURRENT

 

IL

IL

 

 

130Ω

 

SENSE

 

I

V

 

 

 

 

 

 

 

VDD

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

12V

 

 

 

 

t0

t1

t2

t

FIGURE 10. AVALANCHE ENERGY TEST CIRCUIT

FIGURE 11. AVALANCHE CURRENT AND VOLTAGE

 

 

 

 

 

 

WAVEFORMS

 

 

 

 

 

 

7-100

 

 

 

 

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