IRFB4137PbF Product Datasheet

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/irfb4137pbf-html.html
background image

 

IRFB4137PbF 

www.irf.com

        © 2012 International Rectifier  

                    October  30, 2012 

HEXFET

® 

Power MOSFET 

D

S

G

TO-220Pak 

G D S 

Gate Drain Source 

Application 

 High Efficiency Synchronous Rectification in SMPS 

 Uninterruptible Power Supply 



High Speed Power Switching 

Hard Switched and High Frequency Circuits   

Benefits 

 Improved  Gate, Avalanche and Dynamic dV/dt Ruggedness 

 Fully Characterized Capacitance and Avalanche SOA 

 Enhanced body diode dV/dt and dI/dt Capability   

 Lead-Free, RoHS Compliant 

 

Base part number  Package Type 

Standard Pack 

Orderable Part Number 

Form 

Quantity 

  

IRFB4137PbF 

TO-220Pak 

Tube 

50 

IRFB4137PbF 

V

DSS 

300V 

R

DS(on) typ. 

56m



            

max  

69m



I

D  

38A 

  

Parameter Max. 

Units 

I

D

 @ T

C

 = 25°C 

Continuous Drain Current, V

GS

 @ 10V 

38 

I

D

 @ T

C

 = 100°C 

Continuous Drain Current, V

GS

 @ 10V 

27 

I

DM 

Pulsed Drain Current 

152 

P

D

 @T

C

 = 25°C 

Maximum Power Dissipation  

341 

 W 

  

Linear Derating Factor  

2.3 

W/°C 

V

GS 

Gate-to-Source Voltage 

 ± 20 

dv/dt 

Peak Diode Recovery dv/dt

8.9 V/ns 

T

J  

T

STG 

Operating Junction and 
Storage Temperature Range 

-55  to + 175  

  

Soldering Temperature, for 10 seconds 
(1.6mm from case) 

300  

 

Mounting Torque, 6-32 or M3 Screw 

10 lbf·in (1.1 N·m)  

 

Avalanche Characteristics 

E

AS (Thermally limited) 

Single Pulse Avalanche Energy 

414 

mJ 

Thermal Resistance  

  

Parameter Typ. 

Max. 

Units 

R

JC 

Junction-to-Case 

––– 0.44 

°C/W 

R

CS 

Case-to-Sink, Flat Greased Surface 

0.50 ––– 

R

JA

  

Junction-to-Ambient  

––– 62 

°C   

 

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/irfb4137pbf-html.html
background image

 

IRFB4137PbF 

www.irf.com

        © 2012 International Rectifier  

                    October  30, 2012 

Static @ T

J

 = 25°C (unless otherwise specified) 

  

Parameter Min. 

Typ. 

Max. 

Units 

Conditions 

V

(BR)DSS 

Drain-to-Source Breakdown Voltage 

300 

–––  ––– 

V  V

GS

 = 0V, I

D

 = 250µA 

V

(BR)DSS

/

T

J  

Breakdown Voltage Temp. Coefficient 

–––  0.24  –––  V/°C  Reference to 25°C, I

D

 = 3.5mA  

R

DS(on) 

  

Static Drain-to-Source On-Resistance   

––– 

56 

 69 

m

 V

GS

 = 10V, I

D

 = 24A 

V

GS(th) 

Gate Threshold Voltage 

 3.0 

–––  5.0  

V  V

DS

 = V

GS

, I

D

 = 250µA 

I

DSS 

  

Drain-to-Source Leakage Current   

––– –––  20 

µA 

V

DS

 =300 V, V

GS

 = 0V 

––– ––– 250 

 

V

DS

 =300V,V

GS

 = 0V,T

J

 =125°C 

I

GSS 

  

Gate-to-Source Forward Leakage 

––– 

–––  100 

nA 

V

GS

 = 20V 

Gate-to-Source Reverse Leakage 

––– 

–––  -100 

V

GS

 = -20V 

R

Gate Resistance 

––– 

1.3 

––– 

       

Dynamic  Electrical Characteristics @ T

J

 = 25°C (unless otherwise specified) 

gfs Forward 

Transconductance 

45 

––– 

––– 

V

DS

 = 50V, I

D

 =24A 

Q

Total Gate Charge  

––– 

83 

125 

nC  

I

D

 = 24A 

Q

gs 

Gate-to-Source Charge 

––– 

28 

42 

V

DS

 = 150V 

Q

gd 

Gate-to-Drain Charge 

––– 

26 

39 

V

GS

 = 10V 

t

d(on) 

Turn-On Delay Time 

––– 

18 

––– 

ns 

V

DD

 = 195V 

t

Rise Time 

––– 

23 

––– 

I

D

 = 24A 

t

d(off) 

Turn-Off Delay Time 

––– 

34 

––– 

R

G

= 2.2



t

Fall Time 

––– 

20 

––– 

V

GS

 = 10V 

C

iss 

Input Capacitance 

–––  5168  ––– 

pF  

V

GS

 = 0V 

C

oss 

Output Capacitance 

––– 

300  ––– 

V

DS

 = 50V 

C

rss 

Reverse Transfer Capacitance 

––– 

77 

––– 

ƒ = 1.0MHz 

C

oss eff.(ER) 

Effective Output Capacitance (Energy Related)  ––– 

196  ––– 

V

GS

 = 0V, VDS = 0V to 240V 

See Fig.11 

C

oss eff.(TR) 

Output Capacitance (Time Related) 

––– 

265  ––– 

V

GS

 = 0V, VDS = 0V to 240V  

Diode Characteristics  

  

        Parameter 

Min.  Typ.  Max.  Units 

Conditions 

I

  

Continuous Source Current  

––– –––  38 

MOSFET symbol 

(Body Diode) 

showing  the 

I

SM 

  

Pulsed Source Current 

––– ––– 152 

integral reverse 

(Body Diode)

p-n junction diode. 

V

SD 

Diode Forward Voltage 

––– 

–––   1.3 

V  T

J

 = 25°C,I

= 24A,V

GS

 = 0V 

t

rr  

Reverse Recovery Time  

––– 302 ––– 

ns  

T

J

 = 25°C          V

DD

 = 255V 

––– 379 ––– 

T

J

 = 125°C         I

F

 = 24A,  

Q

rr  

Reverse Recovery Charge  

––– 1739 ––– 

nC  

 T

J

 = 25°C     di/dt = 100A/µs 

––– 2497 ––– 

T

J

 = 125°C          

I

RRM 

Reverse Recovery Current 

––– 

13 

––– 

A  T

J

 = 25°C     

D

S

G

Notes:

  Repetitive rating;  pulse width limited by max. junction temperature. 

  Recommended  max EAS limit, starting T

J

 = 25°C, L = 1.56mH, R

G

 = 50

, I

AS

 = 24A, V

GS

 =10V.  

  I

SD

 

24A, di/dt 1771A/µs, V

DD

 

V

(BR)DSS

, T

J

 

 175°C. 

 Pulse 

width 

400µs; duty cycle  2%. 

  C

oss

 eff. (TR) is a fixed capacitance that gives the same charging time as C

oss

 while V

DS

 is rising from 0 to 80% V

DSS

  C

oss 

eff. (ER) is a fixed capacitance that gives the same energy as C

oss

 while V

DS

 is rising from 0 to 80% V

DSS

  When mounted on 1" square PCB (FR-4 or G-10 Material).  For recommended footprint and soldering techniques  

 

refer to application note #AN-994 

  R

is measured at T

J

 approximately 90°C 

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/irfb4137pbf-html.html
background image

 

IRFB4137PbF 

www.irf.com

        © 2012 International Rectifier  

                    October  30, 2012 

Fig 1.  Typical Output Characteristics 

2

4

6

8

10

12

14

VGS, Gate-to-Source Voltage (V)

0.1

1

10

100

1000

I D

, D

ra

in

-t

o-

S

ou

rc

C

ur

re

nt

 (A

)

TJ = 25°C

TJ = 175°C

VDS = 50V

60µs PULSE WIDTH

Fig 4.  Normalized On-Resistance vs. Temperature 

Fig 5.  Typical Capacitance vs. Drain-to-Source Voltage 

Fig 6.  Typical Gate Charge vs. Gate-to-Source Voltage 

0.1

1

10

100

VDS, Drain-to-Source Voltage (V)

0.01

0.1

1

10

100

1000

I D

, D

ra

in

-t

o-

S

ou

rc

e

 C

ur

re

nt

 (

A

)

VGS

TOP           15V

10V

8.0V

7.0V

6.5V

6.0V

5.5V

BOTTOM

5.0V

60µs 

PULSE WIDTH

Tj = 25°C

5.0V

0.1

1

10

100

VDS, Drain-to-Source Voltage (V)

0.1

1

10

100

1000

I D

, D

ra

in

-t

o

-S

ou

rc

C

ur

re

nt

 (

A

)

5.0V

60µs 

PULSE WIDTH 

Tj = 175°C 

VGS

TOP           15V

10V

8.0V

7.0V

6.5V

6.0V

5.5V

BOTTOM

5.0V

1

10

100

1000

VDS, Drain-to-Source Voltage (V)

10

100

1000

10000

100000

C

, C

ap

ac

ita

nc

(p

F

)

VGS   = 0V,       f = 1 MHZ

Ciss   = Cgs + Cgd,  Cds SHORTED
Crss   = Cgd 
Coss  = Cds + Cgd

Coss

Crss

Ciss

Fig 3.  Typical Transfer Characteristics 

Fig 2.  Typical Output Characteristics 

-60

-20

20

60

100

140

180

TJ , Junction Temperature (°C)

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

R

D

S

(o

n)

 , 

D

ra

in

-t

o-

S

ou

rc

O

R

es

is

ta

nc

   

   

   

   

   

   

   

 (

N

or

m

al

iz

ed

)

ID = 24A

VGS = 10V

0

20

40

60

80

100

120

 QG,  Total Gate Charge (nC)

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

V

G

S

, G

at

e-

to

-S

ou

rc

V

ol

ta

ge

 (

V

)

VDS= 240V

VDS= 150V

VDS= 60V

ID = 24A

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/irfb4137pbf-html.html
background image

 

IRFB4137PbF 

www.irf.com

        © 2012 International Rectifier  

                    October  30, 2012 

-60

-20

20

60

100

140

180

TJ , Temperature ( °C )

270

280

290

300

310

320

330

340

350

360

370

V

(B

R

)D

S

S

,  

D

ra

in

-t

o-

S

ou

rc

B

re

ak

do

w

V

ol

ta

ge

 (

V

)

Id = 3.5mA

Fig 8.  Maximum Safe Operating Area  

-50

0

50

100 150 200 250 300 350

VDS, Drain-to-Source Voltage (V)

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

9.0

E

ne

rg

J)

Fig 11.  Typical C

oss

 Stored Energy  

Fig 12.  Threshold Voltage vs. Temperature 

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

VSD, Source-to-Drain Voltage (V)

0.1

1

10

100

1000

I S

D

, R

ev

er

se

 D

ra

in

 C

ur

re

nt

 (

A

)

TJ = 25°C

TJ = 175°C

VGS = 0V

Fig 7.  Typical Source-Drain Diode Forward Voltage 

-75

-25

25

75

125

175

225

TJ , Temperature ( °C )

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

V

G

S

(t

h)

,  

G

at

th

re

sh

ol

V

ol

ta

ge

 (

V

)

ID = 250µA

ID = 1.0mA

ID = 1.0A

Fig 10.  Drain-to–Source Breakdown Voltage 

1

10

100

1000

VDS, Drain-to-Source Voltage (V)

0.01

0.1

1

10

100

1000

I D

,  

D

ra

in

-t

o-

S

ou

rc

C

ur

re

nt

 (

A

)

Tc = 25°C

Tj = 175°C

Single Pulse

1msec

10msec

OPERATION IN THIS AREA 

LIMITED BY R DS(on)

100µsec

DC

25

50

75

100

125

150

175

 TC , Case Temperature (°C)

0

7

14

21

28

35

42

I D

,  

 D

ra

in

 C

ur

re

nt

 (

A

)

Fig 9.  Maximum Drain Current vs. Case Temperature 

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/irfb4137pbf-html.html
background image

 

IRFB4137PbF 

www.irf.com

        © 2012 International Rectifier  

                    October  30, 2012 

Fig 13.  Maximum Effective Transient Thermal Impedance, Junction-to-Case  

0

200

400

600

800

1000

diF /dt (A/µs)

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Q

R

R

 (

nC

)

IF = 16A
VR = 255V
TJ = 25°C
TJ = 125°C

0

200

400

600

800

1000

diF /dt (A/µs)

10

20

30

40

50

I R

R

M

 (

A

)

IF = 16A
VR = 255V
TJ = 25°C
TJ = 125°C

Fig 16.  Typical Stored Charge vs. dif/dt 

Fig 17.  Typical Stored Charge vs. dif/dt 

Fig 14.  Typical Recovery Current vs. dif/dt 

0

200

400

600

800

1000

diF /dt (A/µs)

10

20

30

40

50

60

I R

R

M

 (

A

)

IF = 24A
VR = 255V
TJ = 25°C
TJ = 125°C

0

200

400

600

800

1000

diF /dt (A/µs)

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

Q

R

R

 (

nC

)

IF = 24A
VR = 255V
TJ = 25°C
TJ = 125°C

Fig 15.  Typical Recovery Current vs. dif/dt 

1E-006

1E-005

0.0001

0.001

0.01

0.1

t1 , Rectangular Pulse Duration (sec)

0.0001

0.001

0.01

0.1

1

T

he

rma

l R

es

po

ns

Z  

th

JC

 )

 °

C

/W

0.20
0.10

D = 0.50

0.02

0.01

0.05

SINGLE PULSE

( THERMAL RESPONSE )

Notes:

1. Duty Factor D = t1/t2

2. Peak Tj = P dm x Zthjc + Tc

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/irfb4137pbf-html.html
background image

 

IRFB4137PbF 

www.irf.com

        © 2012 International Rectifier  

                    October  30, 2012 

Fig 18. Peak Diode Recovery dv/dt Test Circuit for N-Channel HEXFET

® 

Power MOSFETs 

Fig 19a.  Unclamped Inductive Test Circuit 

R G

I

AS

0.01

tp

D.U.T

L

VDS

+

- VDD

DRIVER

A

15V

20V

Fig 20a.  Switching Time Test Circuit 

Fig 21a.  Gate Charge Test Circuit 

tp

V

(BR)DSS

I

AS

Fig 19b.  Unclamped Inductive Waveforms 

Fig 20b.  Switching Time Waveforms 

Vds

Vgs

Id

Vgs(th)

Qgs1 Qgs2

Qgd

Qgodr

Fig 21b.   Gate Charge Waveform 

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/irfb4137pbf-html.html
background image

 

IRFB4137PbF 

www.irf.com

        © 2012 International Rectifier  

                    October  30, 2012 

TO-220AB Package Outline (Dimensions are shown in millimeters (inches)) 

TO-220AB Part Marking Information 

Note: For the most current drawing please refer to IR website at 

http://www.irf.com/package/

 

IN T E R N A T IO N A L

P A R T   N U M B E R

R E C T IF IE R

L O T   C O D E

A S S E M B L Y

L O G O

Y E A R   0   =   2 0 0 0

D A T E   C O D E

W E E K   1 9
L IN E   C

L O T   C O D E   1 7 8 9

E X A M P L E : T H IS  IS  A N  IR F 1 0 1 0  

N o t e :   "P "  in   a s s e m b ly   lin e   p o s it io n

in d ic a t e s   "L e a d   -   F r e e "

IN   T H E   A S S E M B L Y   L IN E   "C "

A S S E M B L E D   O N   W W   1 9 ,   2 0 0 0

TO-220AB packages are not recommended for Surface Mount Application

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/irfb4137pbf-html.html
background image

 

IRFB4137PbF 

www.irf.com

        © 2012 International Rectifier  

                    October  30, 2012 

Qualification Information

† 

 

Qualification Level  

Industrial 

 (per JEDEC JESD47F) 

†† 

Moisture Sensitivity Level  

TO-220 N/A 

RoHS Compliant 

Yes 

†   Qualification standards can be found at International Rectifier’s web site

:  http://www.irf.com/product-info/reliability/

 

††   Applicable version of JEDEC standard at the time of product release. 

Data and specifications subject to change without notice. 

 

  

IR WORLD HEADQUARTERS: 101N Sepulveda., El Segundo, California 90245, USA Tel: (310) 252-7105 

TAC Fax: (310) 252-7903 

Visit us at www.irf.com for sales contact information.  

Maker
Infineon Technologies