1
TechnischeInformation/TechnicalInformation
F3L300R07PE4
IGBT-Module
IGBT-modules
preparedby:AS
approvedby:MK
dateofpublication:2013-11-05
revision:2.1 ULapproved(E83335)
EconoPACK™4ModulmitTrench/FeldstoppIGBT4undEmitterControlled4DiodeundNTC
EconoPACK™4modulewithTrench/FieldstopIGBT4andEmitterControlled4diodeandNTC
VorläufigeDaten/PreliminaryData
J
VCES = 650V
IC nom = 300A / ICRM = 600A
TypischeAnwendungen TypicalApplications
• •3-Level-Applikationen 3-Level-Applications
ElektrischeEigenschaften ElectricalFeatures
• •ErhöhteSperrspannungsfestigkeitauf650V Increasedblockingvoltagecapabilityto650V
• •ErweiterteSperrschichttemperaturTvjop ExtendedOperationTemperatureTvjop
• •TrenchIGBT4 TrenchIGBT4
• •Tvjop=150°C Tvjop=150°C
• •VCEsatmitpositivemTemperaturkoeffizienten VCEsatwithpositiveTemperatureCoefficient
MechanischeEigenschaften MechanicalFeatures
• •4kVAC1minIsolationsfestigkeit 4kVAC1minInsulation
• •HohemechanischeRobustheit Highmechanicalrobustness
• •IntegrierterNTCTemperaturSensor IntegratedNTCtemperaturesensor
• •IsolierteBodenplatte IsolatedBasePlate
• •Standardgehäuse StandardHousing
ModuleLabelCode
BarcodeCode128
DMX-Code
ContentoftheCode Digit
ModuleSerialNumber 1-5
ModuleMaterialNumber 6-11
ProductionOrderNumber 12-19
Datecode(ProductionYear) 20-21
Datecode(ProductionWeek) 22-23
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TechnischeInformation/TechnicalInformation
F3L300R07PE4
IGBT-Module
IGBT-modules
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revision:2.1
VorläufigeDaten
PreliminaryData
IGBT,Wechselrichter/IGBT,Inverter
HöchstzulässigeWerte/MaximumRatedValues
Kollektor-Emitter-Sperrspannung
Collector-emittervoltage Tvj = 25°C VCES 650 V
Kollektor-Dauergleichstrom
ContinuousDCcollectorcurrent TC = 70°C, Tvj max = 175°C IC nom 300 A
PeriodischerKollektor-Spitzenstrom
Repetitivepeakcollectorcurrent tP = 1 ms ICRM 600 A
Gesamt-Verlustleistung
Totalpowerdissipation TC = 25°C, Tvj max = 175°C Ptot 940 W
Gate-Emitter-Spitzenspannung
Gate-emitterpeakvoltage VGES +/-20 V
CharakteristischeWerte/CharacteristicValues min. typ. max.
Kollektor-Emitter-Sättigungsspannung
Collector-emittersaturationvoltage IC = 300 A, VGE = 15 V
IC = 300 A, VGE = 15 V
IC = 300 A, VGE = 15 V
VCE sat
1,55
1,70
1,75
1,95
V
V
V
Tvj = 25°C
Tvj = 125°C
Tvj = 150°C
Gate-Schwellenspannung
Gatethresholdvoltage IC = 4,80 mA, VCE = VGE, Tvj = 25°C VGEth 5,0 5,8 6,5 V
Gateladung
Gatecharge VGE = -15 V ... +15 V QG3,00 µC
InternerGatewiderstand
Internalgateresistor Tvj = 25°C RGint 1,0 Ω
Eingangskapazität
Inputcapacitance f = 1 MHz, Tvj = 25°C, VCE = 25 V, VGE = 0 V Cies 18,5 nF
Rückwirkungskapazität
Reversetransfercapacitance f = 1 MHz, Tvj = 25°C, VCE = 25 V, VGE = 0 V Cres 0,57 nF
Kollektor-Emitter-Reststrom
Collector-emittercut-offcurrent VCE = 650 V, VGE = 0 V, Tvj = 25°C ICES 1,0 mA
Gate-Emitter-Reststrom
Gate-emitterleakagecurrent VCE = 0 V, VGE = 20 V, Tvj = 25°C IGES 400 nA
Einschaltverzögerungszeit,induktiveLast
Turn-ondelaytime,inductiveload IC = 300 A, VCE = 300 V
VGE = ±15 V
RGon = 2,0 Ω
td on
0,11
0,12
0,13
µs
µs
µs
Tvj = 25°C
Tvj = 125°C
Tvj = 150°C
Anstiegszeit,induktiveLast
Risetime,inductiveload IC = 300 A, VCE = 300 V
VGE = ±15 V
RGon = 2,0 Ω
tr
0,05
0,06
0,06
µs
µs
µs
Tvj = 25°C
Tvj = 125°C
Tvj = 150°C
Abschaltverzögerungszeit,induktiveLast
Turn-offdelaytime,inductiveload IC = 300 A, VCE = 300 V
VGE = ±15 V
RGoff = 2,0 Ω
td off
0,49
0,52
0,53
µs
µs
µs
Tvj = 25°C
Tvj = 125°C
Tvj = 150°C
Fallzeit,induktiveLast
Falltime,inductiveload IC = 300 A, VCE = 300 V
VGE = ±15 V
RGoff = 2,0 Ω
tf
0,05
0,07
0,07
µs
µs
µs
Tvj = 25°C
Tvj = 125°C
Tvj = 150°C
EinschaltverlustenergieproPuls
Turn-onenergylossperpulse IC = 300 A, VCE = 300 V, LS = 30 nH
VGE = ±15 V, di/dt = 3400 A/µs (Tvj = 150°C)
RGon = 2,0 ΩEon 1,50
2,00
2,50
mJ
mJ
mJ
Tvj = 25°C
Tvj = 125°C
Tvj = 150°C
AbschaltverlustenergieproPuls
Turn-offenergylossperpulse IC = 300 A, VCE = 300 V, LS = 30 nH
VGE = ±15 V, du/dt = 3300 V/µs (Tvj = 150°C)
RGoff = 2,0 ΩEoff 14,0
17,5
18,5
mJ
mJ
mJ
Tvj = 25°C
Tvj = 125°C
Tvj = 150°C
Kurzschlußverhalten
SCdata VGE ≤ 15 V, VCC = 360 V
VCEmax = VCES -LsCE ·di/dt ISC 1500
1200 A
A
Tvj = 25°C
Tvj = 150°C
tP ≤ 10 µs,
tP ≤ 10 µs,
Wärmewiderstand,ChipbisGehäuse
Thermalresistance,junctiontocase proIGBT/perIGBT RthJC 0,16 K/W
Wärmewiderstand,GehäusebisKühlkörper
Thermalresistance,casetoheatsink proIGBT/perIGBT
λPaste=1W/(m·K)/λgrease=1W/(m·K) RthCH 0,063 K/W
TemperaturimSchaltbetrieb
Temperatureunderswitchingconditions Tvj op -40 150 °C
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VorläufigeDaten
PreliminaryData
Diode,Wechselrichter/Diode,Inverter
HöchstzulässigeWerte/MaximumRatedValues
PeriodischeSpitzensperrspannung
Repetitivepeakreversevoltage Tvj = 25°C VRRM 650 V
Dauergleichstrom
ContinuousDCforwardcurrent IF300 A
PeriodischerSpitzenstrom
Repetitivepeakforwardcurrent tP = 1 ms IFRM 600 A
Grenzlastintegral
I²t-value VR = 0 V, tP = 10 ms, Tvj = 125°C
VR = 0 V, tP = 10 ms, Tvj = 150°C I²t 6000
5600 A²s
A²s
CharakteristischeWerte/CharacteristicValues min. typ. max.
Durchlassspannung
Forwardvoltage IF = 300 A, VGE = 0 V
IF = 300 A, VGE = 0 V
IF = 300 A, VGE = 0 V
VF
1,55
1,50
1,45
1,95
V
V
V
Tvj = 25°C
Tvj = 125°C
Tvj = 150°C
Rückstromspitze
Peakreverserecoverycurrent IF = 300 A, - diF/dt = 3400 A/µs (Tvj=150°C)
VR = 300 V
VGE = -15 V
IRM 145
195
210
A
A
A
Tvj = 25°C
Tvj = 125°C
Tvj = 150°C
Sperrverzögerungsladung
Recoveredcharge IF = 300 A, - diF/dt = 3400 A/µs (Tvj=150°C)
VR = 300 V
VGE = -15 V
Qr11,0
21,0
24,0
µC
µC
µC
Tvj = 25°C
Tvj = 125°C
Tvj = 150°C
AbschaltenergieproPuls
Reverserecoveryenergy IF = 300 A, - diF/dt = 3400 A/µs (Tvj=150°C)
VR = 300 V
VGE = -15 V
Erec 3,50
6,10
7,00
mJ
mJ
mJ
Tvj = 25°C
Tvj = 125°C
Tvj = 150°C
Wärmewiderstand,ChipbisGehäuse
Thermalresistance,junctiontocase proDiode/perdiode RthJC 0,32 K/W
Wärmewiderstand,GehäusebisKühlkörper
Thermalresistance,casetoheatsink proDiode/perdiode
λPaste=1W/(m·K)/λgrease=1W/(m·K) RthCH 0,125 K/W
TemperaturimSchaltbetrieb
Temperatureunderswitchingconditions Tvj op -40 150 °C
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VorläufigeDaten
PreliminaryData
Diode,3-Level/Diode,3-Level
HöchstzulässigeWerte/MaximumRatedValues
PeriodischeSpitzensperrspannung
Repetitivepeakreversevoltage Tvj = 25°C VRRM 650 V
Dauergleichstrom
ContinuousDCforwardcurrent IF300 A
PeriodischerSpitzenstrom
Repetitivepeakforwardcurrent tP = 1 ms IFRM 600 A
Grenzlastintegral
I²t-value VR = 0 V, tP = 10 ms, Tvj = 125°C
VR = 0 V, tP = 10 ms, Tvj = 150°C I²t 6000
5600 A²s
A²s
CharakteristischeWerte/CharacteristicValues min. typ. max.
Durchlassspannung
Forwardvoltage IF = 300 A, VGE = 0 V
IF = 300 A, VGE = 0 V
IF = 300 A, VGE = 0 V
VF
1,55
1,50
1,45
1,95
V
V
V
Tvj = 25°C
Tvj = 125°C
Tvj = 150°C
Rückstromspitze
Peakreverserecoverycurrent IF = 300 A, - diF/dt = 3400 A/µs (Tvj=150°C)
VR = 300 V IRM 145
195
210
A
A
A
Tvj = 25°C
Tvj = 125°C
Tvj = 150°C
Sperrverzögerungsladung
Recoveredcharge IF = 300 A, - diF/dt = 3400 A/µs (Tvj=150°C)
VR = 300 V Qr11,0
21,0
24,0
µC
µC
µC
Tvj = 25°C
Tvj = 125°C
Tvj = 150°C
AbschaltenergieproPuls
Reverserecoveryenergy IF = 300 A, - diF/dt = 3400 A/µs (Tvj=150°C)
VR = 300 V Erec 3,50
6,10
7,00
mJ
mJ
mJ
Tvj = 25°C
Tvj = 125°C
Tvj = 150°C
Wärmewiderstand,ChipbisGehäuse
Thermalresistance,junctiontocase proDiode/perdiode RthJC 0,32 K/W
Wärmewiderstand,GehäusebisKühlkörper
Thermalresistance,casetoheatsink proDiode/perdiode
λPaste=1W/(m·K)/λgrease=1W/(m·K) RthCH 0,125 K/W
TemperaturimSchaltbetrieb
Temperatureunderswitchingconditions Tvj op -40 150 °C
NTC-Widerstand/NTC-Thermistor
CharakteristischeWerte/CharacteristicValues min. typ. max.
Nennwiderstand
Ratedresistance TC = 25°C R25 5,00 kΩ
AbweichungvonR100
DeviationofR100 TC = 100°C, R100 = 493 Ω ∆R/R -5 5 %
Verlustleistung
Powerdissipation TC = 25°C P25 20,0 mW
B-Wert
B-value R2 = R25 exp [B25/50(1/T2 - 1/(298,15 K))] B25/50 3375 K
B-Wert
B-value R2 = R25 exp [B25/80(1/T2 - 1/(298,15 K))] B25/80 3411 K
B-Wert
B-value R2 = R25 exp [B25/100(1/T2 - 1/(298,15 K))] B25/100 3433 K
AngabengemäßgültigerApplicationNote.
Specificationaccordingtothevalidapplicationnote.
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TechnischeInformation/TechnicalInformation
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VorläufigeDaten
PreliminaryData
Modul/Module
Isolations-Prüfspannung
Isolationtestvoltage RMS, f = 50 Hz, t = 1 min. VISOL 4,0 kV
MaterialModulgrundplatte
Materialofmodulebaseplate Cu
InnereIsolation
Internalisolation Basisisolierung(Schutzklasse1,EN61140)
basicinsulation(class1,IEC61140) Al2O3
Kriechstrecke
Creepagedistance Kontakt-Kühlkörper/terminaltoheatsink
Kontakt-Kontakt/terminaltoterminal 25,0
12,5 mm
Luftstrecke
Clearance Kontakt-Kühlkörper/terminaltoheatsink
Kontakt-Kontakt/terminaltoterminal 11,0
7,0 mm
VergleichszahlderKriechwegbildung
Comperativetrackingindex CTI > 200
min. typ. max.
Wärmewiderstand,GehäusebisKühlkörper
Thermalresistance,casetoheatsink proModul/permodule
λPaste=1W/(m·K)/λgrease=1W/(m·K) RthCH 0,009 K/W
Modulstreuinduktivität
Strayinductancemodule LsCE 45 nH
Lagertemperatur
Storagetemperature Tstg -40 125 °C
Anzugsdrehmomentf.Modulmontage
Mountingtorqueformodulmounting SchraubeM5-Montagegem.gültigerApplikationsschrift
ScrewM5-Mountingaccordingtovalidapplicationnote M 3,00 - 6,00 Nm
Anzugsdrehmomentf.elektr.Anschlüsse
Terminalconnectiontorque SchraubeM6-Montagegem.gültigerApplikationsschrift
ScrewM6-Mountingaccordingtovalidapplicationnote M 3,0 - 6,0 Nm
Gewicht
Weight G400 g
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TechnischeInformation/TechnicalInformation
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VorläufigeDaten
PreliminaryData
AusgangskennlinieIGBT,Wechselrichter(typisch)
outputcharacteristicIGBT,Inverter(typical)
IC=f(VCE)
VGE=15V
VCE [V]
IC [A]
0,0 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 2,4 2,8
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
Tvj = 25°C
Tvj = 125°C
Tvj = 150°C
AusgangskennlinienfeldIGBT,Wechselrichter(typisch)
outputcharacteristicIGBT,Inverter(typical)
IC=f(VCE)
Tvj=150°C
VCE [V]
IC [A]
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
VGE = 19V
VGE = 17V
VGE = 15V
VGE = 13V
VGE = 11V
VGE = 9V
ÜbertragungscharakteristikIGBT,Wechselrichter(typisch)
transfercharacteristicIGBT,Inverter(typical)
IC=f(VGE)
VCE=20V
VGE [V]
IC [A]
5 6 7 8 9 10 11 12
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
Tvj = 25°C
Tvj = 125°C
Tvj = 150°C
SchaltverlusteIGBT,Wechselrichter(typisch)
switchinglossesIGBT,Inverter(typical)
Eon=f(IC),Eoff=f(IC)
VGE=±15V,RGon=2Ω,RGoff=2Ω,VCE=300V
IC [A]
E [mJ]
0 100 200 300 400 500 600
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Eon, Tvj = 125°C
Eoff, Tvj = 125°C
Eon, Tvj = 150°C
Eoff, Tvj = 150°C
7
TechnischeInformation/TechnicalInformation
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revision:2.1
VorläufigeDaten
PreliminaryData
SchaltverlusteIGBT,Wechselrichter(typisch)
switchinglossesIGBT,Inverter(typical)
Eon=f(RG),Eoff=f(RG)
VGE=±15V,IC=300A,VCE=300V
RG [Ω]
E [mJ]
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
0
5
10
15
20
25
30
35
Eon, Tvj = 125°C
Eoff, Tvj = 125°C
Eon, Tvj = 150°C
Eoff, Tvj = 150°C
TransienterWärmewiderstandIGBT,Wechselrichter
transientthermalimpedanceIGBT,Inverter
ZthJC=f(t)
t [s]
ZthJC [K/W]
0,001 0,01 0,1 1 10
0,001
0,01
0,1
1
ZthJC : IGBT
i:
ri[K/W]:
τi[s]:
1
0,0096
0,01
2
0,0528
0,02
3
0,0512
0,05
4
0,0464
0,1
SichererRückwärts-ArbeitsbereichIGBT,Wechselrichter
(RBSOA)
reversebiassafeoperatingareaIGBT,Inverter(RBSOA)
IC=f(VCE)
VGE=±15V,RGoff=2Ω,Tvj=150°C
VCE [V]
IC [A]
0 100 200 300 400 500 600 700
0
100
200
300
400
500
600
700
IC, Chip
IC, Modul short path
IC, Modul long path
DurchlasskennliniederDiode,Wechselrichter(typisch)
forwardcharacteristicofDiode,Inverter(typical)
IF=f(VF)
VF [V]
IF [A]
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0
0
60
120
180
240
300
360
420
480
540
600
Tvj = 25°C
Tvj = 125°C
Tvj = 150°C
8
TechnischeInformation/TechnicalInformation
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revision:2.1
VorläufigeDaten
PreliminaryData
SchaltverlusteDiode,Wechselrichter(typisch)
switchinglossesDiode,Inverter(typical)
Erec=f(IF)
RGon=2Ω,VCE=300V
IF [A]
E [mJ]
0 100 200 300 400 500 600
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Erec, Tvj = 125°C
Erec, Tvj = 150°C
SchaltverlusteDiode,Wechselrichter(typisch)
switchinglossesDiode,Inverter(typical)
Erec=f(RG)
IF=300A,VCE=300V
RG [Ω]
E [mJ]
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Erec, Tvj = 125°C
Erec, Tvj = 150°C
TransienterWärmewiderstandDiode,Wechselrichter
transientthermalimpedanceDiode,Inverter
ZthJC=f(t)
t [s]
ZthJC [K/W]
0,001 0,01 0,1 1 10
0,01
0,1
1
ZthJC : Diode
i:
ri[K/W]:
τi[s]:
1
0,0192
0,01
2
0,1056
0,02
3
0,1024
0,05
4
0,0928
0,1
DurchlasskennliniederDiode,3-Level(typisch)
forwardcharacteristicofDiode,3-Level(typical)
IF=f(VF)
VF [V]
IF [A]
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0
0
60
120
180
240
300
360
420
480
540
600
Tvj = 25°C
Tvj = 125°C
Tvj = 150°C
9
TechnischeInformation/TechnicalInformation
F3L300R07PE4
IGBT-Module
IGBT-modules
preparedby:AS
approvedby:MK
dateofpublication:2013-11-05
revision:2.1
VorläufigeDaten
PreliminaryData
TransienterWärmewiderstandDiode,3-Level
transientthermalimpedanceDiode,3-Level
ZthJC=f(t)
t [s]
ZthJC [K/W]
0,001 0,01 0,1 1 10
0,01
0,1
1
ZthJC : Diode
i:
ri[K/W]:
τi[s]:
1
0,0192
0,01
2
0,1056
0,02
3
0,1024
0,05
4
0,0928
0,1
NTC-Widerstand-Temperaturkennlinie(typisch)
NTC-Thermistor-temperaturecharacteristic(typical)
R=f(T)
TC [°C]
R[Ω]
0 20 40 60 80 100 120 140 160
100
1000
10000
100000
Rtyp
10
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IGBT-Module
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PreliminaryData
Schaltplan/circuit_diagram_headline
J
Gehäuseabmessungen/packageoutlines
11
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