IRGP4063D1-EPbF Product Datasheet

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/irgp4063d1pbf-html.html
background image

 

IRGP4063D1PbF 

IRGP4063D1-EPbF 

www.irf.com

        

© 2013 International Rectifier  

June 24, 2013 

V

CES

 = 600V 

 

I

C

 = 60A, T

=100°C 

 

t

SC

 

5µs, T

J(max) 

= 175°C 

 

V

CE(ON)

 typ. = 1.65V 

@ I

C

 = 48A 

G C  E 

Gate Collector Emitter 

E

G

n-channel

C

Base part number 

Package Type 

Standard Pack   

Orderable Part Number 

  

  

Form Quantity 

  

IRGP4063D1PbF TO-247AC 

Tube 

25 

IRGP4063D1PbF 

 

IRGP4063D1-EPbF TO-247AD 

Tube 

25 

IRGP4063D1-EPbF 

  

Parameter Max. 

Units 

V

CES 

Collector-to-Emitter Voltage 

600 

I

C

 @ T

C

 = 25°C 

Continuous Collector Current 

100 

  

I

C

 @ T

C

 = 100°C 

Continuous Collector Current 

60 

  

I

CM 

Pulse Collector Current, V

GE 

= 15V 

200 

I

LM 

Clamped Inductive Load  Current,  V

GE 

= 20V  192 

  

I

F

 @ T

C

 = 25°C 

Diode Continous Forward Current 

30 

  

I

F

 @ T

C

 = 100°C 

Diode Continous Forward Current 

15 

  

I

FM 

Diode Maximum Forward Current  120 

  

V

GE 

Continuous Gate-to-Emitter Voltage 

±20 

  

Transient Gate-to-Emitter Voltage 

±30 

  

P

D

 @ T

C

 = 25°C 

Maximum Power Dissipation 

330 

P

D

 @ T

C

 = 100°C 

Maximum Power Dissipation 

170 

  

T

Operating Junction and 

-40 to +175 

  

T

STG 

Storage Temperature Range 

  

°C 

  

Soldering Temperature, for 10 sec. 

300 (0.063 in. (1.6mm) from case) 

  

  

Mounting Torque, 6-32 or M3 Screw 

10 lbf·in (1.1 N·m)  

  

 

IRGP4063D1PbF 

 IRGP4063D1‐EPbF 

 

Insulated Gate Bipolar Transistor  with Ultrafast Soft Recovery Diode  

Thermal Resistance 

 

 

 

 

  

Parameter Min. 

Typ. 

Max. 

 

Units 

R

JC

  (IGBT)  Thermal Resistance Junction-to-Case-(each IGBT)  

––– –––  0.45 

R

JC

  (Diode)  Thermal Resistance Junction-to-Case-(each Diode)  

––– –––  2.4 

R

CS

  

Thermal Resistance, Case-to-Sink (flat, greased surface) 

––– 0.24  ––– 

R

JA

   

Thermal Resistance, Junction-to-Ambient (typical socket mount) 

––– –––  40 

°C/W 

Absolute Maximum Ratings 

Applica ons 
• Industrial Motor Drive 
• Inverters 
• UPS  
• Welding 

Features   

Benefits 

Low V

CE(ON)

 and switching losses 

High efficiency in a wide range of applications and  
switching frequencies 

Square RBSOA and maximum junction temperature 175°C 

Improved reliability due to rugged hard switching  
performance and higher power capability 

Positive V

CE (ON)

 temperature coefficient 

Excellent current sharing in parallel operation 

5µs short circuit SOA 

Enables short circuit protection scheme 

Lead-free, RoHS compliant 

Environmentally friendly 

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/irgp4063d1pbf-html.html
background image

 

IRGP4063D1PbF/IRGP4063D1-EPbF 

www.irf.com

        © 2013 International Rectifier  

June 24, 2013 

Electrical Characteristics @ T

J

 = 25°C (unless otherwise specified) 

 

 

  

Parameter 

Min. Typ.  Max.  Units 

Conditions 

V

(BR)CES 

Collector-to-Emitter Breakdown Voltage  

600 —  — 

V V

GE

 = 0V, I

C

 = 100µA 

V

(BR)CES

/

T

Temperature Coeff. of Breakdown Voltage  — 0.3  —  V/°C 

V

GE

=0V, I

C

=1mA (25°C-175°C) 

  V

CE(on) 

   

  Collector-to-Emitter Saturation Voltage     

— 1.65  2.14 

V    

I

C

 = 48A, V

GE

 = 15V, T

J

 = 25°C 

— 2.05  — 

I

C

 = 48A,V

GE

 = 15V, T

J

 = 175°C 

V

GE(th) 

Gate Threshold Voltage 

4.0 —  6.5  V V

CE

 = V

GE

, I

C

 = 1.4mA  

V

GE(th)

/

TJ  Threshold Voltage temp. coefficient 

— -21  — mV/°C 

V

CE

=V

GE

, I

C

=1.4mA (25°C-175°C) 

gfe Forward 

Transconductance 

— 32  —  S V

CE

 = 50V, I

C

 = 48A, PW = 20µs 

I

CES  

Collector-to-Emitter Leakage Current  

— 1.0  200 

V

GE

 = 0V, V

CE

 = 600V 

— 850  — 

V

GE

 = 0V, V

CE

 = 600V,T

J

 = 175°C  

V

FM 

  

Diode Forward Voltage Drop   

— 1.9  2.4 

V   

I

F

 = 8A 

— 1.2  — 

I

F

 = 8A, T

J

 = 175°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 

Q

Total Gate Charge (turn-on) 

— 

100 

150 

  nC   

I

C

 = 48A 

Q

ge 

Gate-to-Emitter Charge (turn-on) 

— 

25 

40 

V

GE

 = 15V 

Q

gc 

Gate-to-Collector Charge (turn-on) 

— 

40 

60 

V

CC

 = 400V 

E

on 

Turn-On Switching Loss 

— 

1.4 

2.3 

mJ    I

C

 = 48A, V

CC

 = 400V, V

GE

 = 15V  

R

G

 = 10

, L = 485µH, T

J

 = 25°C 

Energy losses include tail & diode 
reverse recovery     

E

off 

Turn-Off Switching Loss 

— 

1.1 

2.0 

E

total 

Total Switching Loss 

— 

2.5 

4.3 

t

d(on) 

Turn-On delay time 

— 

60 

80 

           

t

Rise time 

— 

50 

70 

ns 

t

d(off) 

Turn-Off delay time 

— 

160 

185 

  

t

Fall time 

— 

30 

50 

  

E

on 

Turn-On Switching Loss 

— 

2.0 

— 

           

I

C

 = 48A, V

CC

 = 400V, V

GE

=15V 

R

G

=10

, L= 485µH, T

J

 = 175°C   

Energy losses include tail & diode 
reverse recovery   

E

off 

Turn-Off Switching Loss 

— 

1.5 

— 

mJ 

E

total 

Total Switching Loss 

— 

3.5 

— 

  

t

d(on) 

Turn-On delay time 

— 

50 

— 

           

t

Rise time 

— 

55 

— 

ns 

t

d(off) 

Turn-Off delay time 

— 

165 

— 

  

t

Fall time 

— 

55 

— 

  

C

ies 

Input Capacitance 

— 

2900 

— 

 

V

GE

 = 0V 

C

oes 

Output Capacitance 

— 

200 

— 

 pF  V

CC

 = 30V 

C

res 

Reverse Transfer Capacitance 

— 

90 

— 

  

f = 1.0Mhz 

  RBSOA   

  Reverse Bias Safe Operating Area   

  

  

  

  

T

J

 = 175°C, I

C

 = 192A 

     FULL SQUARE 

  

V

CC

 = 480V, Vp ≤ 600V  

  

  

  

  

Rg = 50

, V

GE

 = +20V to 0V 

SCSOA   

Short Circuit Safe Operating Area   

5   

—   

—   

µs   

V

CC

 = 400V, Vp ≤600V  

Rg = 50

, V

GE

 = +15V to 0V  

Erec 

Reverse Recovery Energy of the Diode 

— 

245 

— 

µJ  T

J

 = 175°C   

t

rr 

Diode Reverse Recovery Time 

— 

80 

— 

ns  V

CC

 = 400V, I

F

 = 48A 

I

rr 

Peak Reverse Recovery Current 

— 

20 

— 

V

GE

 = 15V, Rg = 10

, L = 485µH 

µA   

Notes: 


V

CC

 = 80% (V

CES

), V

GE

 = 20V, L = 50µH, R

G

 = 50

. 



R

 is measured at T

of approximately 90°C. 



Refer to AN-1086 for guidelines for measuring V

(BR)CES 

safely. 



Maximum limits are based on statistical sample size characterization. 



Pulse width limited by max. junction temperature. 



Values influenced by parasitic L and C in measurement. 

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/irgp4063d1pbf-html.html
background image

 

IRGP4063D1PbF/IRGP4063D1-EPbF 

www.irf.com

        © 2013 International Rectifier  

June 24, 2013 

10

100

1000

VCE (V)

1

10

100

1000

I C

 (

A

)

Fig. 5 - Reverse Bias SOA 

T

J

 = 175°C; V

GE 

= 20V 

25

50

75

100

125

150

175

 TC (°C)

0

50

100

150

200

250

300

350

P

to

(W

)

Fig. 3 - Power  Dissipation vs.  

Case Temperature 

0.1

1

10

100

f , Frequency ( kHz )

20

40

60

80

100

Lo

ad

 C

ur

re

nt

  (

 A

 )

For both:

Duty cycle : 50%

Tj = 175°C

Tcase = 100°C

Gate drive as specified

Power Dissipation = 167W

Fig. 1 - Typical Load Current vs. Frequency 

              (Load Current = I

RMS

 of fundamental) 

I

Square Wave:

V

CC

Diode as specified

25

50

75

100

125

150

175

 TC (°C)

0

20

40

60

80

100

120

I C

 (

A

)

Fig. 2 - Maximum DC Collector Current vs.  

1

10

100

1000

VCE, Collector-to-Emitter Voltage (V)

0.01

0.1

1

10

100

1000

I C

,  

C

ol

le

ct

or

-t

-E

m

itt

er

 C

ur

re

nt

 (

A

)

Tc = 25°C

Tj = 175°C

Single Pulse

1msec

10msec

OPERATION IN THIS AREA 

LIMITED BY V CE(on)

100µsec

DC

Fig. 4 - Forward SOA 

T

C

 = 25°C, T

J

 @ 175°C; V

GE

 =15V 

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/irgp4063d1pbf-html.html
background image

 

IRGP4063D1PbF/IRGP4063D1-EPbF 

www.irf.com

        © 2013 International Rectifier  

June 24, 2013 

0

2

4

6

8

10

 VCE (V)

0

50

100

150

200

I C

E

 (

A

)

VGE = 18V
VGE = 15V
VGE = 12V
VGE = 10V
VGE = 8.0V

Fig. 7 - Typ. IGBT Output Characteristics  

T

J

 = 25°C; tp = 20µs 

0

2

4

6

8

10

 VCE (V)

0

50

100

150

200

I C

E

 (

A

)

VGE = 18V
VGE = 15V
VGE = 12V
VGE = 10V
VGE = 8.0V

Fig. 6 - Typ. IGBT Output Characteristics  

T

J

 = -40°C; tp = 20µs 

0

2

4

6

8

10

 VCE (V)

0

50

100

150

200

I C

E

 (

A

)

VGE = 18V
VGE = 15V
VGE = 12V
VGE = 10V
VGE = 8.0V

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

 VF (V)

0

50

100

150

200

I F

 (

A

)

TJ =175°C

TJ = 25°C

TJ = -40°C

6

8

10

12

14

16

18

20

 VGE (V)

0

2

4

6

8

V

C

E

 (

V

)

ICE = 24A
ICE = 48A
ICE = 96A

Fig. 8 - Typ. IGBT Output Characteristics  

T

J

 = 175°C; tp = 20µs 

Fig. 10 - Typical V

CE

 vs. V

GE

  

T

= -40°C 

6

8

10

12

14

16

18

20

 VGE (V)

0

2

4

6

8

V

C

E

 (

V

)

ICE = 24A
ICE = 48A
ICE = 96A

Fig. 9 - Typ. Diode Forward Characteristics 

tp = 20µs 

Fig. 111 - Typical V

CE

 vs. V

GE

  

T

= 25°C 

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/irgp4063d1pbf-html.html
background image

 

IRGP4063D1PbF/IRGP4063D1-EPbF 

www.irf.com

        © 2013 International Rectifier  

June 24, 2013 

6

8

10

12

14

16

 VGE, Gate-to-Emitter Voltage (V)

0

50

100

150

200

I C

, C

ol

le

ct

o

r-

to

-E

m

itt

er

 C

ur

re

nt  

(A

)

TJ = 25°C
TJ = 175°C

6

8

10

12

14

16

18

20

 VGE (V)

0

2

4

6

8

V

C

E

 (

V

)

ICE = 24A
ICE = 48A
ICE = 96A

0

20

40

60

80

100

120

IC (A)

10

100

1000

S

w

ic

h

in

g

 T

im

(n

s)

tR

tdOFF

tF

tdON

Fig. 13 - Typ. Transfer Characteristics  

V

CE

 = 50V; tp = 20µs 

Fig. 15 - Typ. Switching Time vs. IC  

TJ = 175°C; L = 485µH; V

CE 

= 400V, R

G

 = 10

; V

GE

 = 15V 

Fig. 16 - Typ. Energy Loss vs. R

 

T

J

 = 175°C; L = 485µH; V

CE

 = 400V, I

CE

 = 48A; V

GE

 = 15V 

0

20

40

60

80

100

120

RG ()

10

100

1000

S

w

ic

hi

ng

 T

im

(n

s)

tR

tdOFF

tF

tdON

Fig. 17 - Typ. Switching Time vs. R

G

  

T

J

 = 175°C; L = 485µH; V

CE

 = 400V, I

CE

 = 48A; V

GE

 = 15V 

0

20

40

60

80

100

120

IC (A)

0

1

2

3

4

5

6

7

E

ne

rg

(m

J)

EOFF

EON

Fig. 14 - Typ. Energy Loss vs. I

C

  

T

J

 = 175°C; L = 485µH; V

CE 

= 400V, R

G

 = 10

; V

GE

 = 15V 

Fig. 12 - Typical V

CE

 vs. V

GE

  

T

= 175°C 

0

20

40

60

80

100

120

RG ()

1

2

3

4

5

6

E

ne

rg

(m

J)

EOFF

EON

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/irgp4063d1pbf-html.html
background image

 

IRGP4063D1PbF/IRGP4063D1-EPbF 

www.irf.com

        © 2013 International Rectifier  

June 24, 2013 

20

30

40

50

60

70

80

90 100

IF (A)

10

12

14

16

18

20

22

24

26

I R

R

 (

A

)

RG = 22

RG = 47

RG = 10

RG = 100

0

20

40

60

80

100

120

RG (

)

10

12

14

16

18

20

22

I R

R

 (

A

)

300 400 500 600 700 800 900 1000 1100

diF /dt (A/µs)

12

14

16

18

20

22

I R

R

 (

A

)

Fig. 18 - Typ. Diode I

RR

 vs. I

F

  

T

J

 = 175°C 

Fig. 20 - Typ. Diode I

RR

 vs. diF/dt  

V

CC

 = 400V; V

GE

 = 15V; I

F

 = 48A; T

J

 = 175°C 

200

400

600

800

1000

1200

diF /dt (A/µs)

600

700

800

900

1000

1100

1200

1300

1400

1500

1600

Q

R

R

 (

nC

)









48A

24A

96A

Fig. 19 - Typ. Diode I

RR

 vs. R

G

  

T

J

 = 175°C 

Fig. 21 - Typ. Diode Q

RR

 vs. diF/dt  

V

CC

 = 400V; V

GE

 = 15V; T

J

 = 175°C 

0

20

40

60

80

100

120

IF (A)

0

50

100

150

200

250

300

E

ne

rg

J)

RG =10

RG = 22

RG = 47

RG = 100

Fig. 22 - Typ. Diode E

RR

 vs. I

F

  

T

J

 = 175°C 

8

10

12

14

16

18

VGE (V)

0

4

8

12

16

20

T

im

e  

s)

0

200

400

600

800

1000

C

u

rre

n

t (

A

)

Tsc

Isc

Fig. 23 - V

GE

 vs. Short Circuit Time  

V

CC

 = 400V; T

C

 = 25°C 

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/irgp4063d1pbf-html.html
background image

 

IRGP4063D1PbF/IRGP4063D1-EPbF 

www.irf.com

        © 2013 International Rectifier  

June 24, 2013 

0

100

200

300

400

500

VCE (V)

10

100

1000

10000

C

ap

ac

ita

nc

e

 (

pF

)

Cies

Coes

Cres

0

20

40

60

80

100

120

Q G, Total Gate Charge (nC)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

V

G

E

, G

at

e-

to

-E

m

itt

er

 V

ol

ta

ge

 (

V

)

VCES = 400V
VCES = 300V

Fig 27.  Maximum Transient Thermal Impedance, Junction-to-Case (IGBT) 

1E-006

1E-005

0.0001

0.001

0.01

0.1

1

t1 , Rectangular Pulse Duration (sec)

0.0001

0.001

0.01

0.1

1

T

h

er

ma

l R

es

po

ns

Z  t

hJ

C

 )

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

Fig. 24 - Typ. Capacitance vs. V

CE

  

 V

GE

= 0V; f = 1MHz 

Fig. 25 - Typical Gate Charge vs. V

GE

  

 I

CE

 = 48A 

Ri (°C/W) 

I (sec)

0.0120 

0.000012 

0.1158 

0.00013 

0.1820 

0.00379 

0.1399 

0.02387 

J

J

1

1

2

2

3

3

R

1

R

1

R

2

R

2

R

3

R

3

Ci= 

iRi

Ci= 

iRi

C

C

4

4

R

4

R

4

Fig 28.  Maximum Transient Thermal Impedance, Junction-to-Case (DIODE) 

1E-006

1E-005

0.0001

0.001

0.01

0.1

1

t1 , Rectangular Pulse Duration (sec)

0.001

0.01

0.1

1

10

T

he

rma

l R

es

po

n

se

 (

 Z  

th

JC

 )

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

Ri (°C/W) 

I (sec)

0.1343 

0.00009 

0.7058 

0.00032 

1.0181 

0.00327 

0.5434 

0.03079 

J

J

1

1

2

2

3

3

R

1

R

1

R

2

R

2

R

3

R

3

Ci= 

iRi

Ci= 

iRi

C

C

4

4

R

4

R

4

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/irgp4063d1pbf-html.html
background image

 

IRGP4063D1PbF/IRGP4063D1-EPbF 

www.irf.com

        © 2013 International Rectifier  

June 24, 2013 

L

Rg

80 V

DUT

VCC

+

-

G force

C sense

100K

DUT

0.0075µF

D1

22K

E force

C force

E sense

Fig.C.T.1 - Gate Charge Circuit (turn-off) 

Fig.C.T.2 - RBSOA Circuit 

Fig.C.T.6 - BVCES Filter Circuit 

L

Rg

VCC

DUT /

DRIVER

diode clamp /

DUT

-5V

Rg

VCC

DUT

R = 

VCC

ICM

Fig.C.T.4 - Switching Loss Circuit 

Fig.C.T.5 - Resistive Load Circuit 

 

 

DC

4X

DUT

VCC

R

SH

Fig.C.T.3 - S.C. SOA Circuit 

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/irgp4063d1pbf-html.html
background image

 

IRGP4063D1PbF/IRGP4063D1-EPbF 

www.irf.com

        © 2013 International Rectifier  

June 24, 2013 

Fig. WF2 - Typ. Turn-on Loss Waveform 

@ T

J

 = 175°C using Fig. CT.4 

Fig. WF3 - Typ. Diode Recovery Waveform 

@ T

J

 = 175°C using Fig. CT.4 

Fig. WF4 - Typ. S.C. Waveform 

@ T

J

 = 25°C using Fig. CT.3 

Fig. WF1 - Typ. Turn-off Loss Waveform 

@ T

J

 = 175°C using Fig. CT.4 

-200

0

200

400

600

800

1000

1200

-100

0

100

200

300

400

500

600

-1

0

1

2

3

4

5

Ic

e (

A

)

Vc

e (

V

)

Time (uS)

V

CE

I

CE

-30

-15

0

15

30

45

60

-1.50 -0.50 0.50

1.50

2.50

3.50

I

F

(A

)

time (µS)

Peak

I

RR

t

RR

Q

RR

10%

Peak

IRR

-20

0

20

40

60

80

100

120

140

-100

0

100

200

300

400

500

600

700

-2

-1

0

1

2

3

4

5

I

CE

(A

)

V

CE

(V

)

time(µs)

90% I

CE

5% V

CE

5% I

CE

Eoff Loss

tf

-20

0

20

40

60

80

100

120

-100

0

100

200

300

400

500

600

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

I

CE

(A

)

V

CE

(V

)

time (µs)

TEST 

CURRENT

90% 

I

CE

5% V

CE

10% 

I

CE

tr

Eon Loss

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/irgp4063d1pbf-html.html
background image

 

IRGP4063D1PbF/IRGP4063D1-EPbF 

10 

www.irf.com

        © 2013 International Rectifier  

June 24, 2013 

TO-247AC Package Outline 

 

Dimensions are shown in millimeters (inches)

 

2x

c

"A"

"A"

E

E2/2

Q

E2
2X

L1

L

D

A

e

2x  b2

3x  b

LEAD TIP

SEE

VIEW "B"

b4

B

A

Ø .010 

B A 

A2

A1

Ø .010 

B A 

D1

S

E1

THERMAL PAD

-A-

Ø P

Ø .010 

B A 

VIEW: "B"

SECTION: C-C, D-D, E-E

(b, b2, b4)

(c)

BASE METAL

PLATING

VIEW: "A" - "A"

YEAR 1 =  2001

DATE CODE

PART NUMBER

INTERNATIONAL

LOGO

RECTIFIER

ASSEMBLY

56           57

IRFPE30

 135H

LINE H

indicates "Lead-Free"

WEEK 35

LOT CODE

IN THE ASSEMBLY LINE "H"

ASSEMBLED ON WW 35, 2001

Notes: This part marking information applies to devices produced after 02/26/2001

Note: "P" in assembly line position

EXAMPLE:

WITH ASSEMBLY 

THIS IS AN IRFPE30 

LOT CODE 5657

TO-247AC Part Marking Information 

Note: For the most current drawing please refer to IR website at http://www.irf.com/package/ 

TO-247AC package is not recommended for Surface Mount Application. 

Maker
Infineon Technologies