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harris / HF_SDIOD / RHRU5040

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

April 1995

RHRU5040, RHRU5050, RHRU5060

50A, 400V - 600V Hyperfast Diodes

Features

 

Package

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

. <45ns

JEDEC STYLE TO-218

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

+175oC

ANODE

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

. . 600V

 

Avalanche Energy Rated

 

CATHODE

Planar Construction

 

(FLANGE)

 

 

Applications

Switching Power Supplies

Power Switching Circuits

• General Purpose

 

 

 

Symbol

Description

 

 

 

K

RHRU5040, RHRU5050 and RHRU5060 (TA49065) are

hyperfast

diodes

with

soft

recovery

characteristics

(tRR < 45ns). They have half the recovery time of ultrafast

diodes and are silicon nitride passivated ion-implanted epi-

taxial planar construction.

 

 

A

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

 

 

 

RHRU5040

TO-218

RHRU5040

 

 

 

RHRU5050

TO-218

RHRU5050

 

 

 

RHRU5060

TO-218

RHRU5060

 

 

 

NOTE: When ordering, use the entire part number.

Absolute Maximum Ratings

T = +25oC, Unless Otherwise Specified

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

RHRU5040

RHRU5050

RHRU5060

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)

50

50

50

A

(TC = +93oC)

 

 

 

 

 

Repetitive Peak Surge Current . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . IFSM

100

100

100

A

(Square Wave, 20kHz)

 

 

 

 

 

Nonrepetitive Peak Surge Current . . . . .

. . . . . . . . . . . . . IFSM

500

500

500

A

(Halfwave, 1 Phase, 60Hz)

 

 

 

 

 

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

. . . . . . . . . . . . . . PD

150

150

150

W

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

. . . . . . . . . . . . EAVL

40

40

40

mj

Operating and Storage Temperature . . .

. . . . . . . . . TSTG, TJ

-65 to +175

-65 to +175

-65 to +175

oC

 

 

 

 

 

 

Copyright © Harris Corporation 1995

 

 

 

File Number

3919.1

7-89

Specifications RHRU5040, RHRU5050, RHRU5060

Electrical Specifications TC = +25oC, Unless Otherwise Specified

 

 

 

 

TEST

 

RHRU5040

 

 

RHRU5050

 

 

RHRU5060

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SYMBOL

 

 

CONDITION

MIN

 

TYP

 

MAX

MIN

 

TYP

 

MAX

MIN

 

TYP

 

MAX

UNITS

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VF

IF = 50A, TC = +25oC

-

 

-

 

2.1

-

 

-

 

2.1

-

 

-

 

2.1

V

 

 

I = 50A, T

C

= +150oC

-

 

-

 

1.7

-

 

-

 

1.7

-

 

-

 

1.7

V

 

 

F

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

R

V

R

= 400V, T

C

= +25oC

-

 

-

 

500

-

 

-

 

-

-

 

-

 

-

μA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

R

= 500V, T

C

= +25oC

-

 

-

 

-

-

 

-

 

500

-

 

-

 

-

μA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

R

= 600V, T

C

= +25oC

-

 

-

 

-

-

 

-

 

-

-

 

-

 

500

μA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

R

V

R

= 400V, T

C

= +150oC

-

 

-

 

1.5

-

 

-

 

-

-

 

-

 

-

mA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

R

= 500V, T

C

= +150oC

-

 

-

 

-

-

 

-

 

1.5

-

 

-

 

-

mA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

R

= 600V, T

C

= +150oC

-

 

-

 

-

-

 

-

 

-

-

 

-

 

1.5

mA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tRR

IF = 1A, dIF/dt = 100A/μs

-

 

-

 

45

-

 

-

 

45

-

 

-

 

45

ns

 

 

IF = 50A, dIF/dt = 100A/μs

-

 

-

 

50

-

 

-

 

50

-

 

-

 

50

ns

tA

IF = 50A, dIF/dt = 100A/μs

-

 

25

 

-

-

 

25

 

-

-

 

25

 

-

ns

tB

IF = 50A, dIF/dt = 100A/μs

-

 

20

 

-

-

 

20

 

-

-

 

20

 

-

ns

QRR

IF = 50A, dIF/dt = 100A/μs

-

 

65

 

-

-

 

65

 

-

-

 

65

 

-

nC

CJ

VR = 10V, IF = 0A

-

 

140

 

-

-

 

140

 

-

-

 

140

 

-

pF

RθJC

 

 

 

 

 

 

 

-

 

-

 

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 (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

 

 

 

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

7-90

 

 

 

 

 

RHRU5040, RHRU5050, RHRU5060

 

 

 

 

Typical Performance Curves

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

300

 

 

 

 

 

 

 

3000

 

 

+175oC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1000

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

FORWARD CURRENT (A)

100

 

 

 

 

 

 

REVERSE CURRENT (μA)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

100

 

 

 

 

 

 

 

+100oC

 

 

 

 

 

 

 

+100oC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

10

+175oC

 

+25oC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+25oC

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

,

0.1

 

 

 

 

 

F

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

0.01

 

 

 

 

 

 

 

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

 

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

 

 

150

 

 

 

 

TC = +100oC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(ns)

50

 

 

 

tRR

 

 

(ns)

125

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tRR

 

 

TIMES

40

 

 

 

 

 

 

TIMES

100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RECOVERY

30

 

 

 

tA

 

 

RECOVERY

75

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tA

 

 

20

 

 

 

tB

 

 

50

 

 

 

tB

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t,

10

 

 

 

 

 

 

t,

25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

10

 

50

 

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

 

 

 

 

250

 

 

 

 

TC = +175oC

 

(A)

50

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(ns)

200

 

 

 

 

 

 

CURRENT

40

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tRR

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SQ. WAVE

DC

 

 

t, RECOVERY TIMES

150

 

 

 

 

 

 

AVERAGE FORWARD

30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

100

 

 

 

 

 

 

20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

50

tB

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F(AV)

0

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

175

 

 

 

 

 

 

 

 

25

50

75

100

125

150

 

1

 

 

 

10

 

50

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7-91

 

 

 

 

 

 

 

 

RHRU5040, RHRU5050, RHRU5060

 

 

 

Typical Performance Curves (Continued)

 

 

 

 

 

 

350

 

 

 

 

 

 

 

(pF)

300

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CAPACITANCE

250

 

 

 

 

 

 

 

200

 

 

 

 

 

 

 

150

 

 

 

 

 

 

 

, JUNCTION

 

 

 

 

 

 

 

100

 

 

 

 

 

 

 

50

 

 

 

 

 

 

 

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

 

 

 

 

 

 

 

 

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 10. AVALANCHE ENERGY TEST CIRCUIT

FIGURE 11. AVALANCHE CURRENT AND VOLTAGE

 

 

 

 

 

 

WAVEFORMS

 

 

 

 

 

 

7-92

 

 

 

 

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