IRGP30B120KD-EPbF Product Datasheet

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INSULATED GATE BIPOLAR TRANSISTOR WITH
ULTRAFAST SOFT RECOVERY DIODE

Features

Benefits

Absolute Maximum Ratings

Thermal Resistance

             

 Parameter

Min.

Typ.

Max.

Units

R

θJC

Junction-to-Case - IGBT

–––

–––

0.42

R

θJC

Junction-to-Case - Diode

–––

–––

0.83

°C/W

R

θCS

Case-to-Sink, flat, greased surface

–––

0.24

–––

R

θJA

Junction-to-Ambient, typical socket mount

–––

–––

40

W

t

Weight

–––

6 (0.21)

–––

g (oz)

Z

θJC

Transient Thermal Impedance Junction-to-Case 

(Fig.24)

E

G

C

  Motor Control Co-Pack IGBT

TO-247AD

N-channel

             

 Parameter

Max.

Units

V

CES

Collector-to-Emitter Breakdown Voltage

1200

V

I

C

 @ T

C

 = 25°C

Continuous Collector Current 

(Fig.1)

60

I

C

 @ T

C

 = 100°C

Continuous Collector Current 

(Fig.1)

30

I

CM

Pulsed Collector Current 

(Fig.3, Fig. CT.5)

120

I

LM

Clamped Inductive Load Current

(Fig.4, Fig. CT.2)

120

  A

I

F

 @ T

C

 = 100°C

Diode Continuous Forward Current

30

I

FM

Diode Maximum Forward Current

120

V

GE

Gate-to-Emitter Voltage

± 20

  V

P

D

 @ T

C

 = 25°C

Maximum Power Dissipation 

(Fig.2)

300

P

D

 @ T

C

 = 100°C

Maximum Power Dissipation 

(Fig.2)

120

T

J

Operating Junction and

-55  to + 150

T

STG

Storage Temperature Range
Soldering Temperature, for 10 seconds

300, (0.063 in. (1.6mm) from case)

°C

Mounting Torque, 6-32 or M3 screw.

10 lbf•in (1.1N•m)

W

 • Low V

CE

(on) Non Punch Through (NPT) Technology

 • Low Diode V

F

 (1.76V Typical @ 25A & 25°C)

 • 10 

μ

s Short  Circuit  Capability

 • Square  RBSOA
 • Ultrasoft Diode Recovery Characteristics
 • Positive V

CE

(on) Temperature Coefficient

 • Extended Lead TO-247AD Package
 • Lead-Free

 • Benchmark Efficiency for Motor Control  Applications
 • Rugged Transient Performance
 • Low EMI
 • Significantly Less Snubber Required
 • Excellent  Current Sharing in Parallel Operation
 • Longer leads for Easier Mounting

V

CES

 = 1200V

V

CE(on) typ.

 = 2.28V

V

GE

 = 15V, I

C

 = 25A, 25°C

IRGP30B120KD-EP

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Form

Quantity

IRGP30B120KD-EP

TO-247AD

Tube

25

IRGP30B120KD-EP

Package Type

Standard Pack

 Orderable Part Number

Base Part  Number

G C

E

C

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2

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IRGP30B120KD-EP

Electrical Characteristics @ TJ = 25°C (unless otherwise specified)

Parameter

Min.

Typ.

Max. Units

Conditions

Fig.

V

(BR)CES

Collector-to-Emitter Breakdown Voltage

1200

V

V

GE 

= 0V,I

c

 =250 μA

ΔV

(BR)CES 

ΔTj

Temperature Coeff. of Breakdown Voltage

+1.2

V/°C

V

GE 

= 0V, I

c

 = 1 mA ( 25 -125 

o

C )

2.28

2.48

I

C

 = 25A, V

GE

 = 15V

5, 6

Collector-to-Emitter Saturation 

2.46

2.66

I

C

 = 30A, V

GE

 = 15V  

7, 9

V

CE(on)

 Voltage

3.43

4.00

V

I

C

 = 60A, V

GE

 = 15V

10

2.74

3.10

I

C

 = 25A, V

GE

 = 15V, T

J

 = 125°C

11

2.98

3.35

I

C

 = 30A, V

GE

 = 15V, T

J

 = 125°C

V

GE(th)

Gate Threshold Voltage

4.0

5.0

6.0

V

V

CE

 = V

GE

, I

C

 = 250 μA

9 ,10,11,1 2

ΔV

GE(th) 

ΔTj

Temperature Coeff. of Threshold Voltage

- 1.2

mV/

o

C

V

CE

 = V

GE

, I

C

 = 1 mA ( 25 -125 

o

C )

g

fe

Forward Transconductance

14.8

16.9

19.0

S

V

CE

 = 50V, I

C

 = 25A, PW=80μs

250

V

GE 

= 0V,V

CE

 = 1200V

I

CES

Zero Gate Voltage Collector Current

325

675

μA

V

GE

 = 0v, V

CE

 = 1200V, T

J

 =125°C 

2000

V

GE

 = 0v, V

CE

 = 1200V, T

J

 =150°C 

1.76

2.06

I

C

 = 25A

V

FM

Diode Forward Voltage Drop

1.86

2.17

V

I

C

 = 30A

8

1.87

2.18

I

C

 = 25A, T

J

 = 125°C

2.01

2.40

I

C

 = 30A, T

J

 = 125°C

I

GES

Gate-to-Emitter Leakage Current

±100

nA

V

GE

 = ±20V

Switching Characteristics @ T

J

 = 25°C (unless otherwise specified)

Parameter

Min.

Typ.

Max. Units

Conditions

Fig.

Q

g

Total Gate charge (turn-on)

169

254

I

C

 = 25A

23

Q

ge

Gate - Emitter Charge (turn-on)

19

29

nC

V

CC

 =600V

CT 1

Q

gc

Gate - Collector Charge (turn-on)

82

123

V

GE

 = 15V

E

on

Turn-On Switching Loss

1066 1250

I

C

 = 25A, V

CC

 = 600V

CT 4

E

off

Turn-Off Switching Loss

1493 1800

μJ

V

GE

 = 15V, Rg = 5

Ω, L=200μH

WF1

E

tot

Total Switching Loss

2559 3050

T

J

 = 25

o

C, Energy losses include tail 

and diode reverse recovery

WF2

E

on

Turn-on Switching Loss

1660 1856

Ic =25A, V

CC

=600V

13, 15

E

off

Turn-off Switching Loss

2118 2580

μJ

V

GE

 = 15V, Rg = 5

Ω, L=200μH

CT 4

E

tot

Total Switching Loss

3778 4436

T

J

 = 125

o

C, Energy losses include tail 

and diode reverse recovery

WF1 & 2

td(on)

Turn - on delay time

50

65

Ic =25A, V

CC

=600V

14, 16

tr

Rise time

25

35

ns

V

GE

 = 15V, Rg = 5

Ω, L=200μH

CT 4

td(off)

Turn - off delay time

210

230

T

J

 = 125

o

C,

WF1

tf

Fall time

60

75

WF2

C

ies

Input Capacitance

2200

V

GE

 = 0V

C

oes

Output Capacitance

210

pF

V

CC

 = 30V

22

C

res

Reverse Transfer Capacitance

85

f = 1.0 MHz
T

J

 =150

o

C, Ic = 120A

4

RBSOA

Reverse bias safe operating area

 FULL SQUARE

V

CC

 = 1000V, V

P

 = 1200V

CT 2

Rg = 5

Ω, V

GE

 = +15V to 0 V

T

J

 = 150

o

C

CT 3

SCSOA

Short Circuit Safe Operating Area

10

----

----

μs

V

CC

 = 900V,V

P

 = 1200V

WF4

Rg = 5

Ω, V

GE

 = +15V to 0 V

E

rec

Reverse recovery energy of the  diode

1820 2400

μJ

T

J

 = 125

o

C

17,18,1 9

trr

Diode Reverse recovery time

300

ns

V

CC

 = 600V, Ic = 25A

20, 21

Irr

Peak Reverse Recovery Current

34

38

A

V

GE

 = 15V, Rg = 5

Ω, L=200μH

CT 4 , WF3

Le

Internal Emitter Inductance

13

nH

Measured 5 mm  from the package.

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IRGP30B120KD-EP

Fig.1 - Maximum DC Collector 

Current vs. Case Temperature

0

10

20

30

40

50

60

70

0

40

80

120

160

T

C

 (°C)

C

  ( A

 )

Fig.2 - Power Dissipation vs. Case 

Temperature

0

40

80

120

160

200

240

280

320

0

40

80

120

160

T

C

 (°C)

t o

 t 

 ( W

 )

Fig.3 - Forward SOA

T

C

=25°C; Tj < 150°C

0.1

1

10

100

1000

1

10

100

1000

10000

V

CE

 (V)

C

  ( A

 )

DC

10ms

1ms

100μ s

10μ s

2μs

PULSED

Fig.4 - Reverse Bias SOA

Tj = 150°C, V

GE

 = 15V

1

10

100

1000

1

10

100

1000

10000

V

CE

 (V)

C

  ( A

 )

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IRGP30B120KD-EP

Fig.5 - Typical IGBT Output 

Characteristics

Tj= -40°C; tp=300μs

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

0

1

2

3

4

5

6

V

CE

 (V)

 ( 

A

 )

V

GE

 = 18V

V

GE

 = 15V

V

GE

 = 12V

V

GE

 = 10V

V

GE

 = 8V

Fig.6 - Typical IGBT Output 

Characteristics

Tj=25°C; tp=300μs

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

0

1

2

3

4

5

6

V

CE

 (V)

 ( A

 )

V

GE

 = 18V

V

GE

 = 15V

V

GE

 = 12V

V

GE

 = 10V

V

GE

 = 8V

Fig.7 - Typical IGBT Output 

Characteristics

Tj=125°C; tp=300μs

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

0

1

2

3

4

5

6

V

CE

 (V)

 ( 

A

 )

V

GE

 = 18V

V

GE

 = 15V

V

GE

 = 12V

V

GE

 = 10V

V

GE

 = 8V

Fig.8 - Typical Diode Forward 

Characteristic

tp=300μs

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

0

1

2

3

4

V

F

 (V)

F

  ( A

 )

- 40°C

  25°C

125°C

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IRGP30B120KD-EP

Fig.9 - Typical V

CE

 vs V

GE

Tj=  -40°C

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

6

8

10

12

14

16

18

20

V

GE

 (V)

C E

 

 ( V

 )

I

CE

=10A

I

CE

=25A

I

CE

=50A

Fig.12 - Typ. Transfer Characteristics

V

CE

=20V; tp=20μs

0

25

50

75

100

125

150

175

200

225

250

0

4

8

12

16

20

V

GE

 (V)

 ( 

A

 )

Tj=25°C

Tj=125°C

Tj=25°C

Tj=125°C

Fig.10 - Typical V

CE

 vs V

GE

Tj= 25°C

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

6

8

10

12

14

16

18

20

V

GE

 (V)

C E

 

 ( V

 )

I

CE

=10A

I

CE

=25A

I

CE

=50A

Fig.11 - Typical V

CE

 vs V

GE

Tj= 125°C

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

6

8

10

12

14

16

18

20

V

GE

 (V)

C E

 

 ( V )

I

CE

=10A

I

CE

=25A

I

CE

=50A

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Fig.16 - Typical Switching Time vs Rg

Tj=125°C; L=200μH; V

CE

=600V;

I

CE

=25A; V

GE

=15V

10

100

1000

0

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

Rg (ohms)

t  

( n

 S

 )

tdon

tdoff

tr

tf

Fig.13 - Typical Energy Loss vs Ic

Tj=125°C; L=200μH; V

CE

=600V;

Rg=22

Ω

; V

GE

=15V

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

0

10

20

30

40

50

60

I

(A)

E

 n e

 r

 g y

  (

 μ

 J )

Eon

Eoff

Fig.15 - Typical Energy Loss vs Rg

Tj=125°C; L=200μH; V

CE

=600V; 

I

CE

=25A; V

GE

=15V

1500

1700

1900

2100

2300

2500

2700

2900

3100

3300

3500

0

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

Rg (ohms)

E

 n e

 r 

 ( u

 J

 )

Eon

Eoff

Fig.14 - Typical Switching Time vs Ic

Tj=125°C; L=200μH; V

CE

=600V;

Rg=22

Ω

;V

GE

=15V

10

100

1000

0

10

20

30

40

50

60

I

(A)

t  ( n

 S )

tdon

tdoff

tf

tr

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Fig.20 - Typical Diode Q

RR

V

CC

=600V; V

GE

=15V; Tj=125°C

2500

3000

3500

4000

4500

5000

5500

6000

6500

7000

0

500

1000

1500

dI

F

 / dt (A/μs)

R R

  (

 n

 C

 )

51

Ω

22

Ω

10

Ω

5

Ω

50A

40A

30A

25A

20A

Fig.18 - Typical Diode I

RR

 vs Rg

Tj=125°C; I

F

=25A

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0

5

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

Rg (ohms)

R R 

 ( A

 )

Fig.17 - Typical Diode I

RR

 vs I

F

Tj=125°C

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0

10

20

30

40

50

60

I

F

 (A)

R R 

 ( A )

Rg=5

Ω

Rg=10

Ω

Rg=22

Ω

Rg=51

Ω

Fig.19 - Typical Diode I

RR

 vs dI

F

/dt

V

CC

=600V; V

GE

=15V

I

F

=25A; Tj=125°C

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0

500

1000

1500

dI

F

 / dt (A/μs)

R R

  ( A )

Rg=22

Ω

Rg=51

Ω

Rg=10

Ω

Rg=5

Ω

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IRGP30B120KD-EP

Fig.21 - Typ. Diode E

rec

 vs. I

F

Tj=125°C

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

0

10

20

30

40

50

60

I

F

 (A)

E n e r

 g y  (

 u J

 )

5

Ω

10

Ω

22

Ω

51

Ω

Fig.23 - Typ. Gate Charge vs. V

GE

I

C

=25A; L=600μH

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0

40

80

120

160

200

Q

G

, Total Gate Charge (nC)

G E

 

 ( V

 )

600V

800V

Fig.22 - Typical Capacitance vs V

CE

V

GE

=0V; f=1MHz

10

100

1000

10000

0

20

40

60

80

100

V

CE

 (V)

C a p a c I t a n c e  ( p F )

C

ies

C

oes

res

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IRGP30B120KD-EP

Fig.24 - Normalized Transient Thermal Impedance, Junction-to-Case

0.001

0.01

0.1

1

10

0.00001

0.00010

0.00100

0.01000

0.10000

1.00000

10.00000

t

1

, Rectangular Pulse Duration (sec)

θ

SINGLE 

PULSE

0.05

0.02

D =0.5

0.01

0.2

0.1

Notes:
1. Duty factor D = t

1

 / t

2

2. Peak T

J

 = P

DM

 x Z

thJC

 + T

C

P

DM

t

1

t

2

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IRGP30B120KD-EP

Fig. CT.1 - Gate Charge Circuit (turn-off)

Fig. CT.2 - RBSOA Circuit

Fig. CT.3 - S.C. SOA Circuit

L

Rg

80 V

DUT

1000V

D
C

Driver

DUT

900V

Fig. CT.4 - Switching Loss Circuit

1K

VCC

DUT

0

L

L

Rg

VCC

diode clamp /

DUT

DUT /

DRIVER

- 5V

Rg

VCC

DUT

R =

V

CC

I

CM

Fig. CT.5 - Resistive Load Circuit

Maker
Infineon Technologies