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harris / HF_SDIOD / RHRD4120

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

April 1995

RHRD4120,

RHRD4120S

4A, 1200V Hyperfast Diodes

Features

 

Package

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

. <60ns

JEDEC STYLE TO-251

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

+175oC

ANODE

Reverse Voltage

1200V

CATHODE

Avalanche Energy Rated

 

 

Planar Construction

 

CATHODE

 

 

 

(FLANGE)

Applications

 

 

Switching Power Supplies

 

JEDEC STYLE TO-252

Power Switching Circuits

 

 

General Purpose

 

CATHODE

 

(FLANGE)

 

 

 

Description

 

ANODE

 

CATHODE

RHRD4120 and RHRD4120S (TA49056) are hyperfast diodes with soft recovery characteristics (tRR < 60ns). 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

Symbol

diodes and rectifiers in a variety of switching power supplies

and other power

switching applications. Their low stored

K

charge and hyperfast soft recovery minimize ringing and elec-

 

trical noise in many power switching circuits, reducing power

 

loss in the switching transistors.

 

 

PACKAGING AVAILABILITY

 

PART NUMBER

PACKAGE

BRAND

A

RHRD4120

TO-251

HR4120

 

RHRD4120S

TO-252

HR4120

 

NOTE: When ordering, use the entire part number. Add the suffix 9A to obtain the TO-252AA variant in the tape and reel, i.e., RHRD4120S9A.

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RHRD4120

 

 

 

 

 

RHRD4120S

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)

4

A

(TC = +147.5oC)

 

 

 

 

 

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

. . . IFSM

8

A

(Square Wave, 20kHz)

 

 

 

 

 

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

. . . IFSM

40

A

(Halfwave, 1 phase, 60Hz)

 

 

 

 

 

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

. . . .

PD

50

W

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

. . .EAVL

10

mj

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

T

, T

J

-65 to +175

oC

 

STG

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Copyright © Harris Corporation 1995

 

 

 

File Number

3626.2

7-9

Specifications RHRD4120, RHRD4120S

Electrical Specifications TC = +25oC, Unless Otherwise Specified

 

 

 

RHRD4120, RHRD4120S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SYMBOL

TEST CONDITION

MIN

 

TYP

 

MAX

UNITS

 

 

 

 

 

 

 

 

VF

IF = 4A, TC = +25oC

-

 

-

 

3.2

V

VF

IF = 4A, TC = +150oC

-

 

-

 

2.6

V

 

 

 

 

 

 

 

 

IR

VR = 1200V, TC = +25oC

-

 

-

 

100

μA

 

 

 

 

 

 

 

 

IR

VR = 1200V, TC = +150oC

-

 

-

 

500

μA

 

 

 

 

 

 

 

 

tRR

IF = 1A, dIF/dt = 100A/μs

-

 

-

 

60

ns

 

IF = 4A, dIF/dt = 100A/μs

-

 

-

 

70

ns

 

 

 

 

 

 

 

 

tA

IF = 4A, dIF/dt = 100A/μs

-

 

40

 

-

ns

 

 

 

 

 

 

 

 

tB

IF = 4A, dIF/dt = 100A/μs

-

 

25

 

-

ns

 

 

 

 

 

 

 

 

QRR

IF = 4A, dIF/dt = 100A/μs

-

 

140

 

-

nC

CJ

VR = 10V, IF = 0A

-

 

15

 

-

pF

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

-

 

-

 

3

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 Figure 9 and Figure 10). 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

7-10

 

 

 

 

 

 

 

RHRD4120, RHRD4120S

 

 

 

 

 

 

 

Typical Performance Curves

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

100

 

 

 

+175oC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

FORWARD CURRENT (A)

10

 

 

 

+175oC

 

 

 

 

 

REVERSE CURRENT (μA)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+100oC

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

+100oC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+25oC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.01

 

 

 

 

 

 

 

 

,

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

F

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

+25oC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.001

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

 

4

4.5

 

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T

C

= +25oC

 

 

 

 

 

 

 

 

T = +100oC

 

75

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

100

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(ns)

60

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(ns)

80

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tRR

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tRR

 

 

 

TIMES

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TIMES

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

45

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

60

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t , RECOVERY

30

 

 

 

 

tA

 

 

 

 

 

t , RECOVERY

40

 

 

 

t

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tB

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tB

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.5

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

0.5

 

 

1

 

 

 

 

4

 

 

 

 

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CURRENT

 

 

 

 

 

 

125

 

 

 

 

 

 

TC = +175oC

(A)

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(ns)

100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CURRENT

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tRR

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DC

 

 

t, RECOVERY TIMES

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AVERAGE FORWARD

3

 

 

 

 

 

 

 

75

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SQ. WAVE

 

 

 

50

 

 

 

 

tA

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tB

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F(AV)

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

4

I

135

 

145

 

155

 

165

175

 

0.5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

125

 

 

 

 

 

 

 

I , FORWARD CURRENT (A)

 

 

 

 

 

 

T

C

, CASE TEMPERATURE (oC)

 

 

 

 

 

 

F

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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

FIGURE 8. CURRENT DERATING CURVE FOR ALL TYPES

 

 

CURRENT

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7-11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RHRD4120, RHRD4120S

 

 

 

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

 

 

 

 

 

 

Q2

 

 

 

 

 

VAVL

 

12V

 

 

 

 

 

 

 

 

CURRENT

 

IL

 

IL

 

130Ω

SENSE

 

 

 

 

 

 

 

I

V

 

 

 

 

 

 

VDD

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

12V

 

 

 

t0

t1

t2

t

 

 

 

 

FIGURE 9. AVALANCHE ENERGY TEST CIRCUIT

FIGURE 10. AVALANCHE CURRENT AND VOLTAGE WAVE-

 

 

 

 

FORMS

 

 

 

 

 

 

7-12

 

 

 

 

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