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TechnischeInformation/TechnicalInformation
FF1400R12IP4
IGBT-Module
IGBT-modules
preparedby:AC
approvedby:MS
dateofpublication:2013-11-05
revision:2.4
PrimePACK™3ModulmitTrench/FeldstoppIGBT4undEmitterControlled4DiodeundNTC
PrimePACK™3modulewithTrench/FieldstopIGBT4andEmitterControlled4diodeandNTC
VorläufigeDaten/PreliminaryData
VCES = 1200V
IC nom = 1400A / ICRM = 2800A
TypischeAnwendungen TypicalApplications
• •Hilfsumrichter AuxiliaryInverters
• •Hochleistungsumrichter HighPowerConverters
• •Motorantriebe MotorDrives
• •Traktionsumrichter TractionDrives
• •USV-Systeme UPSSystems
• •Windgeneratoren WindTurbines
ElektrischeEigenschaften ElectricalFeatures
• •ErweiterteSperrschichttemperaturTvjop ExtendedOperationTemperatureTvjop
• •GroßeDC-Festigkeit HighDCStability
• •Hohe Kurzschlussrobustheit, selbstlimitierender
Kurzschlussstrom High Short Circuit Capability, Self Limiting Short
CircuitCurrent
• •SehrgroßeRobustheit UnbeatableRobustness
• •VCEsatmitpositivemTemperaturkoeffizienten VCEsatwithpositiveTemperatureCoefficient
• •NiedrigesVCEsat LowVCEsat
MechanischeEigenschaften MechanicalFeatures
• •4kVAC1minIsolationsfestigkeit 4kVAC1minInsulation
• •GehäusemitCTI>400 PackagewithCTI>400
• •GroßeLuft-undKriechstrecken HighCreepageandClearanceDistances
• •HoheLast-undthermischeWechselfestigkeit HighPowerandThermalCyclingCapability
• •HoheLeistungsdichte HighPowerDensity
• •SubstratfürkleinenthermischenWiderstand SubstrateforLowThermalResistance
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
2
TechnischeInformation/TechnicalInformation
FF1400R12IP4
IGBT-Module
IGBT-modules
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approvedby:MS
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revision:2.4
VorläufigeDaten
PreliminaryData
IGBT,Wechselrichter/IGBT,Inverter
HöchstzulässigeWerte/MaximumRatedValues
Kollektor-Emitter-Sperrspannung
Collector-emittervoltage Tvj = 25°C VCES 1200 V
Kollektor-Dauergleichstrom
ContinuousDCcollectorcurrent TC = 100°C, Tvj max = 175°C IC nom 1400 A
PeriodischerKollektor-Spitzenstrom
Repetitivepeakcollectorcurrent tP = 1 ms ICRM 2800 A
Gesamt-Verlustleistung
Totalpowerdissipation TC = 25°C, Tvj max = 175°C Ptot 7,65 kW
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 = 1400 A, VGE = 15 V
IC = 1400 A, VGE = 15 V
IC = 1400 A, VGE = 15 V
VCE sat
1,75
2,05
2,15
2,05
V
V
V
Tvj = 25°C
Tvj = 125°C
Tvj = 150°C
Gate-Schwellenspannung
Gatethresholdvoltage IC = 49,0 mA, VCE = VGE, Tvj = 25°C VGEth 5,0 5,8 6,5 V
Gateladung
Gatecharge VGE = -15 V ... +15 V QG9,60 µC
InternerGatewiderstand
Internalgateresistor Tvj = 25°C RGint 0,8 Ω
Eingangskapazität
Inputcapacitance f = 1 MHz, Tvj = 25°C, VCE = 25 V, VGE = 0 V Cies 82,0 nF
Rückwirkungskapazität
Reversetransfercapacitance f = 1 MHz, Tvj = 25°C, VCE = 25 V, VGE = 0 V Cres 4,60 nF
Kollektor-Emitter-Reststrom
Collector-emittercut-offcurrent VCE = 1200 V, VGE = 0 V, Tvj = 25°C ICES 5,0 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 = 1400 A, VCE = 600 V
VGE = ±15 V
RGon = 1,0 Ω
td on
0,20
0,21
0,21
µs
µs
µs
Tvj = 25°C
Tvj = 125°C
Tvj = 150°C
Anstiegszeit,induktiveLast
Risetime,inductiveload IC = 1400 A, VCE = 600 V
VGE = ±15 V
RGon = 1,0 Ω
tr
0,12
0,13
0,13
µs
µs
µs
Tvj = 25°C
Tvj = 125°C
Tvj = 150°C
Abschaltverzögerungszeit,induktiveLast
Turn-offdelaytime,inductiveload IC = 1400 A, VCE = 600 V
VGE = ±15 V
RGoff = 1,0 Ω
td off
0,87
0,95
0,97
µs
µs
µs
Tvj = 25°C
Tvj = 125°C
Tvj = 150°C
Fallzeit,induktiveLast
Falltime,inductiveload IC = 1400 A, VCE = 600 V
VGE = ±15 V
RGoff = 1,0 Ω
tf
0,20
0,23
0,23
µs
µs
µs
Tvj = 25°C
Tvj = 125°C
Tvj = 150°C
EinschaltverlustenergieproPuls
Turn-onenergylossperpulse IC = 1400 A, VCE = 600 V, LS = 30 nH
VGE = ±15 V, di/dt = 8600 A/µs (Tvj = 150°C)
RGon = 1,0 ΩEon 65,0
80,0
95,0
mJ
mJ
mJ
Tvj = 25°C
Tvj = 125°C
Tvj = 150°C
AbschaltverlustenergieproPuls
Turn-offenergylossperpulse IC = 1400 A, VCE = 600 V, LS = 30 nH
VGE = ±15 V, du/dt = 2500 V/µs (Tvj = 150°C)
RGoff = 1,0 ΩEoff 215
280
305
mJ
mJ
mJ
Tvj = 25°C
Tvj = 125°C
Tvj = 150°C
Kurzschlußverhalten
SCdata VGE ≤ 15 V, VCC = 800 V
VCEmax = VCES -LsCE ·di/dt ISC
5600
A
Tvj = 150°C
tP ≤ 10 µs,
Wärmewiderstand,ChipbisGehäuse
Thermalresistance,junctiontocase proIGBT/perIGBT RthJC 19,5 K/kW
Wärmewiderstand,GehäusebisKühlkörper
Thermalresistance,casetoheatsink proIGBT/perIGBT
λPaste=1W/(m·K)/λgrease=1W/(m·K) RthCH 9,30 K/kW
TemperaturimSchaltbetrieb
Temperatureunderswitchingconditions Tvj op -40 150 °C
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TechnischeInformation/TechnicalInformation
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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 1200 V
Dauergleichstrom
ContinuousDCforwardcurrent IF1400 A
PeriodischerSpitzenstrom
Repetitivepeakforwardcurrent tP = 1 ms IFRM 2800 A
Grenzlastintegral
I²t-value VR = 0 V, tP = 10 ms, Tvj = 125°C
VR = 0 V, tP = 10 ms, Tvj = 150°C I²t 165
160 kA²s
kA²s
CharakteristischeWerte/CharacteristicValues min. typ. max.
Durchlassspannung
Forwardvoltage IF = 1400 A, VGE = 0 V
IF = 1400 A, VGE = 0 V
IF = 1400 A, VGE = 0 V
VF
1,90
1,85
1,80
2,30
V
V
V
Tvj = 25°C
Tvj = 125°C
Tvj = 150°C
Rückstromspitze
Peakreverserecoverycurrent IF = 1400 A, - diF/dt = 8600 A/µs (Tvj=150°C)
VR = 600 V
VGE = -15 V
IRM 780
1000
1050
A
A
A
Tvj = 25°C
Tvj = 125°C
Tvj = 150°C
Sperrverzögerungsladung
Recoveredcharge IF = 1400 A, - diF/dt = 8600 A/µs (Tvj=150°C)
VR = 600 V
VGE = -15 V
Qr135
235
270
µC
µC
µC
Tvj = 25°C
Tvj = 125°C
Tvj = 150°C
AbschaltenergieproPuls
Reverserecoveryenergy IF = 1400 A, - diF/dt = 8600 A/µs (Tvj=150°C)
VR = 600 V
VGE = -15 V
Erec 70,0
110
130
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 36,0 K/kW
Wärmewiderstand,GehäusebisKühlkörper
Thermalresistance,casetoheatsink proDiode/perdiode
λPaste=1W/(m·K)/λgrease=1W/(m·K) RthCH 17,0 K/kW
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.
4
TechnischeInformation/TechnicalInformation
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IGBT-modules
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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 33,0
33,0 mm
Luftstrecke
Clearance Kontakt-Kühlkörper/terminaltoheatsink
Kontakt-Kontakt/terminaltoterminal 19,0
19,0 mm
VergleichszahlderKriechwegbildung
Comperativetrackingindex CTI > 400
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 3,00 K/kW
Modulstreuinduktivität
Strayinductancemodule LsCE 10 nH
Modulleitungswiderstand,Anschlüsse-
Chip
Moduleleadresistance,terminals-chip TC=25°C,proSchalter/perswitch RCC'+EE' 0,20 mΩ
Lagertemperatur
Storagetemperature Tstg -40 150 °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M4-Montagegem.gültigerApplikationsschrift
ScrewM4-Mountingaccordingtovalidapplicationnote
SchraubeM8-Montagegem.gültigerApplikationsschrift
ScrewM8-Mountingaccordingtovalidapplicationnote
M
1,8
8,0
-
-
2,1
10
Nm
Nm
Gewicht
Weight G1200 g
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TechnischeInformation/TechnicalInformation
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IGBT-modules
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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 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
2200
2400
2600
2800
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
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
2200
2400
2600
2800
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
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
2200
2400
2600
2800
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=1Ω,RGoff=1Ω,VCE=600V
IC [A]
E [mJ]
0 400 800 1200 1600 2000 2400 2800
0
100
200
300
400
500
600
700
800
Eon, Tvj = 125°C
Eon, Tvj = 150°C
Eoff, Tvj = 125°C
Eoff, Tvj = 150°C
6
TechnischeInformation/TechnicalInformation
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VorläufigeDaten
PreliminaryData
SchaltverlusteIGBT,Wechselrichter(typisch)
switchinglossesIGBT,Inverter(typical)
Eon=f(RG),Eoff=f(RG)
VGE=±15V,IC=1400A,VCE=600V
RG [Ω]
E [mJ]
012345678910
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
Eon, Tvj = 125°C
Eon, Tvj = 150°C
Eoff, Tvj = 125°C
Eoff, Tvj = 150°C
TransienterWärmewiderstandIGBT,Wechselrichter
transientthermalimpedanceIGBT,Inverter
ZthJC=f(t)
t [s]
ZthJC [K/kW]
0,001 0,01 0,1 1 10
0,1
1
10
100
ZthJC : IGBT
i:
ri[K/kW]:
τi[s]:
1
0,8
0,0008
2
4
0,013
3
13,2
0,05
4
1,5
0,6
SichererRückwärts-ArbeitsbereichIGBT,Wechselrichter
(RBSOA)
reversebiassafeoperatingareaIGBT,Inverter(RBSOA)
IC=f(VCE)
VGE=±15V,RGoff=1Ω,Tvj=150°C
VCE [V]
IC [A]
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
2200
2400
2600
2800
3000
IC, Modul
IC, Chip
DurchlasskennliniederDiode,Wechselrichter(typisch)
forwardcharacteristicofDiode,Inverter(typical)
IF=f(VF)
VF [V]
IF [A]
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0
0
280
560
840
1120
1400
1680
1960
2240
2520
2800
Tvj = 25°C
Tvj = 125°C
Tvj = 150°C
7
TechnischeInformation/TechnicalInformation
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VorläufigeDaten
PreliminaryData
SchaltverlusteDiode,Wechselrichter(typisch)
switchinglossesDiode,Inverter(typical)
Erec=f(IF)
RGon=1Ω,VCE=600V
IF [A]
E [mJ]
0 400 800 1200 1600 2000 2400 2800
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
Erec, Tvj = 125°C
Erec, Tvj = 150°C
SchaltverlusteDiode,Wechselrichter(typisch)
switchinglossesDiode,Inverter(typical)
Erec=f(RG)
IF=1400A,VCE=600V
RG [Ω]
E [mJ]
012345678910
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
Erec, Tvj = 125°C
Erec, Tvj = 150°C
TransienterWärmewiderstandDiode,Wechselrichter
transientthermalimpedanceDiode,Inverter
ZthJC=f(t)
t [s]
ZthJC [K/kW]
0,001 0,01 0,1 1 10
0,1
1
10
100
ZthJC : Diode
i:
ri[K/kW]:
τi[s]:
1
3
0,0008
2
8,5
0,013
3
23,8
0,05
4
0,7
0,6
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
8
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VorläufigeDaten
PreliminaryData
Schaltplan/circuit_diagram_headline
Gehäuseabmessungen/packageoutlines
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IGBT-Module
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revision:2.4
VorläufigeDaten
PreliminaryData
Nutzungsbedingungen
DieindiesemProduktdatenblattenthaltenenDatensindausschließlichfürtechnischgeschultesFachpersonalbestimmt.DieBeurteilung
derEignungdiesesProduktesfürIhreAnwendungsowiedieBeurteilungderVollständigkeitderbereitgestelltenProduktdatenfürdiese
AnwendungobliegtIhnenbzw.IhrentechnischenAbteilungen.
IndiesemProduktdatenblattwerdendiejenigenMerkmalebeschrieben,fürdiewireineliefervertraglicheGewährleistungübernehmen.Eine
solcheGewährleistungrichtetsichausschließlichnachMaßgabederimjeweiligenLiefervertragenthaltenenBestimmungen.Garantien
jeglicherArtwerdenfürdasProduktunddessenEigenschaftenkeinesfallsübernommen.DieAngabenindengültigenAnwendungs-und
MontagehinweisendesModulssindzubeachten.
SolltenSievonunsProduktinformationenbenötigen,dieüberdenInhaltdiesesProduktdatenblattshinausgehenundinsbesondereeine
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