1
TechnischeInformation/TechnicalInformation
FS400R07A1E3_H5
IGBT-Modul
IGBT-Module
preparedby:TG
approvedby:MM
dateofpublication:2014-12-02
revision:3.0 ULapproved(E83335)
HybridPACK™1ModulmitTrench/FeldstoppIGBT3undEmitterControlled3DiodeundNTC
HybridPACK™1modulewithTrench/FieldstopIGBT3andEmitterControlled3diodeandNTC
VCES = 650V
IC nom = 400A / ICRM = 800A
TypischeAnwendungen TypicalApplications
• •AnwendungenimAutomobil AutomotiveApplications
• •Hybrid-Elektrofahrzeuge(H)EV HybridElectricalVehicles(H)EV
• •Hybrid-Nutzfahrzeuge CommercialAgricultureVehicles
• •Motorantriebe MotorDrives
ElektrischeEigenschaften ElectricalFeatures
• •ErhöhteSperrspannungsfestigkeitauf650V Increasedblockingvoltagecapabilityto650V
• •NiedrigeSchaltverluste LowSwitchingLosses
• •NiedrigesVCEsat LowVCEsat
• •Tvjop=150°C Tvjop=150°C
• •VCEsatmitpositivemTemperaturkoeffizienten VCEsatwithpositiveTemperatureCoefficient
MechanischeEigenschaften MechanicalFeatures
• •2,5kVAC1minIsolationsfestigkeit 2.5kVAC1minInsulation
• •Al2O3 Substrat mit kleinem thermischen
Widerstand Al2O3SubstratewithLowThermalResistance
• •DirektgekühlteBodenplatte DirectCooledBasePlate
• •HohemechanischeRobustheit Highmechanicalrobustness
• •IntegrierterNTCTemperaturSensor IntegratedNTCtemperaturesensor
• •Kupferbodenplatte CopperBasePlate
• •RoHSkonform RoHScompliant
• •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
FS400R07A1E3_H5
IGBT-Modul
IGBT-Module
preparedby:TG
approvedby:MM
dateofpublication:2014-12-02
revision:3.0
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 TF = 75°C, Tvj max = 175°C
TF = 25°C, Tvj max = 175°C
IC nom
IC400
500 A
A
PeriodischerKollektor-Spitzenstrom
Repetitivepeakcollectorcurrent tP = 1 ms ICRM 800 A
Gesamt-Verlustleistung
Totalpowerdissipation TF = 25°C, Tvj max = 175°C Ptot 750 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 = 400 A, VGE = 15 V
IC = 400 A, VGE = 15 V
IC = 400 A, VGE = 15 V
VCE sat
1,45
1,60
1,70
1,90 V
V
V
Tvj = 25°C
Tvj = 125°C
Tvj = 150°C
Gate-Schwellenspannung
Gatethresholdvoltage IC = 6,40 mA, VCE = VGE, Tvj = 25°C VGEth 4,90 5,80 6,50 V
Gateladung
Gatecharge VGE = -15 V ... +15 V QG4,30 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 26,0 nF
Rückwirkungskapazität
Reversetransfercapacitance f = 1 MHz, Tvj = 25°C, VCE = 25 V, VGE = 0 V Cres 0,76 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 = 400 A, VCE = 300 V
VGE = ±15 V
RGon = 1,8 Ω
td on 0,10
0,11
0,12
µs
µs
µs
Tvj = 25°C
Tvj = 125°C
Tvj = 150°C
Anstiegszeit,induktiveLast
Risetime,inductiveload IC = 400 A, VCE = 300 V
VGE = ±15 V
RGon = 1,8 Ω
tr0,08
0,08
0,08
µs
µs
µs
Tvj = 25°C
Tvj = 125°C
Tvj = 150°C
Abschaltverzögerungszeit,induktiveLast
Turn-offdelaytime,inductiveload IC = 400 A, VCE = 300 V
VGE = ±15 V
RGoff = 1,8 Ω
td off 0,46
0,50
0,50
µs
µs
µs
Tvj = 25°C
Tvj = 125°C
Tvj = 150°C
Fallzeit,induktiveLast
Falltime,inductiveload IC = 400 A, VCE = 300 V
VGE = ±15 V
RGoff = 1,8 Ω
tf0,05
0,07
0,08
µs
µs
µs
Tvj = 25°C
Tvj = 125°C
Tvj = 150°C
EinschaltverlustenergieproPuls
Turn-onenergylossperpulse IC = 400 A, VCE = 300 V, LS = 25 nH
VGE = ±15 V, di/dt = 5500 A/µs (Tvj = 150°C)
RGon = 1,8 ΩEon
2,90
4,20
4,50
mJ
mJ
mJ
Tvj = 25°C
Tvj = 125°C
Tvj = 150°C
AbschaltverlustenergieproPuls
Turn-offenergylossperpulse IC = 400 A, VCE = 300 V, LS = 25 nH
VGE = ±15 V, du/dt = 3000 V/µs (Tvj = 150°C)
RGoff = 1,8 ΩEoff
13,0
16,0
17,0
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 2800
2000
A
A
Tvj = 25°C
Tvj = 150°C
tP ≤ 8 µs,
tP ≤ 6 µs,
Wärmewiderstand,ChipbisKühl-Flüssigkeit
Thermalresistance,junctiontocoolingfluid proIGBT/perIGBT
coolingfluid=50%water/50%ethylenglycol;∆V/∆t=
10,0dm³/min RthJF 0,20 K/W
TemperaturimSchaltbetrieb
Temperatureunderswitchingconditions Tvj op -40 150 °C
3
TechnischeInformation/TechnicalInformation
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IGBT-Modul
IGBT-Module
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revision:3.0
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 IF400 A
PeriodischerSpitzenstrom
Repetitivepeakforwardcurrent tP = 1 ms IFRM 800 A
Grenzlastintegral
I²t-value VR = 0 V, tP = 10 ms, Tvj = 125°C
VR = 0 V, tP = 10 ms, Tvj = 150°C I²t 8800
8500 A²s
A²s
CharakteristischeWerte/CharacteristicValues min. typ. max.
Durchlassspannung
Forwardvoltage IF = 400 A, VGE = 0 V
IF = 400 A, VGE = 0 V
IF = 400 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 = 400 A, - diF/dt = 5500 A/µs (Tvj=150°C)
VR = 300 V
VGE = -15 V
IRM
210
280
300
A
A
A
Tvj = 25°C
Tvj = 125°C
Tvj = 150°C
Sperrverzögerungsladung
Recoveredcharge IF = 400 A, - diF/dt = 5500 A/µs (Tvj=150°C)
VR = 300 V
VGE = -15 V
Qr
18,0
30,0
34,0
µC
µC
µC
Tvj = 25°C
Tvj = 125°C
Tvj = 150°C
AbschaltenergieproPuls
Reverserecoveryenergy IF = 400 A, - diF/dt = 5500 A/µs (Tvj=150°C)
VR = 300 V
VGE = -15 V
Erec
3,60
7,25
8,30
mJ
mJ
mJ
Tvj = 25°C
Tvj = 125°C
Tvj = 150°C
Wärmewiderstand,ChipbisKühl-Flüssigkeit
Thermalresistance,junctiontocoolingfluid proDiode/perdiode
coolingfluid=50%water/50%ethylenglycol;∆V/∆t=
10,0dm³/min RthJF 0,28 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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IGBT-Modul
IGBT-Module
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revision:3.0
Modul/Module
Isolations-Prüfspannung
Isolationtestvoltage RMS, f = 50 Hz, t = 1 min. VISOL 2,5 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 12,0
6,1 mm
Luftstrecke
Clearance Kontakt-Kühlkörper/terminaltoheatsink
Kontakt-Kontakt/terminaltoterminal 12,0
6,1 mm
VergleichszahlderKriechwegbildung
Comperativetrackingindex CTI > 200
min. typ. max.
DruckabfallimKühlkreislauf*
Pressuredropincoolingcircuit* ∆V/∆t = 10,0 dm³/min; TF = 25°C
cooling fluid = 50% water/50% ethylenglycol ∆p 50 mbar
HöchstzulässigerDruckimKühlkreislauf
Maximumpressureincoolingcircuit p 2,0 bar
Modulstreuinduktivität
Strayinductancemodule LsCE 30 nH
Modulleitungswiderstand,Anschlüsse-
Chip
Moduleleadresistance,terminals-chip TF=25°C,proSchalter/perswitch RCC'+EE' 1,00 mΩ
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 G 665 g
Der Kollektor-Dauergleichstrom / Dioden-Dauergleichstrom ist durch die Lastanschlüsse begrenzt.
DC-Collector current / diode forward current is limited by the power terminals.
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TechnischeInformation/TechnicalInformation
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IGBT-Modul
IGBT-Module
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AusgangskennlinieIGBT,Wechselrichter(typisch)
outputcharacteristicIGBT,Inverter(typical)
IC=f(VCE)
VGE=15V
VCE [V]
IC [A]
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6
0
100
200
300
400
500
600
700
800
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
100
200
300
400
500
600
700
800
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
100
200
300
400
500
600
700
800
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=1.8Ω,RGoff=1.8Ω,VCE=300V
IC [A]
E [mJ]
0 100 200 300 400 500 600
0
5
10
15
20
25
30
Eon, Tvj = 125°C
Eoff, Tvj = 125°C
Eon, Tvj = 150°C
Eoff, Tvj = 150°C
6
TechnischeInformation/TechnicalInformation
FS400R07A1E3_H5
IGBT-Modul
IGBT-Module
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revision:3.0
SchaltverlusteIGBT,Wechselrichter(typisch)
switchinglossesIGBT,Inverter(typical)
Eon=f(RG),Eoff=f(RG)
VGE=±15V,IC=400A,VCE=300V
RG [Ω]
E [mJ]
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
0
10
20
30
40
50
60
70
80
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
ZthJF=f(t)(∆V/∆t=10dm³/min)
t [s]
ZthJF [K/W]
0,001 0,01 0,1 1 10
0,01
0,1
1
ZthJF: IGBT
i:
ri[K/W]:
τi[s]:
1
0,0133
0,00044
2
0,0711
0,02502
3
0,0198
0,0934
4
0,02
0,0952
5
0,0758
0,811
SichererRückwärts-ArbeitsbereichIGBT,Wechselrichter
(RBSOA)
reversebiassafeoperatingareaIGBT,Inverter(RBSOA)
IC=f(VCE)
VGE=±15V,RGoff=1.8Ω,Tvj=150°C
VCE [V]
IC [A]
0 100 200 300 400 500 600 700
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
IC, Modul
IC, Chip
WärmewiderstandIGBT,Wechselrichter
thermalimpedanceIGBT,Inverter
RthJF=f(∆V/∆t)
coolingfluid=50%water/50%ethylenglycol
∆V/∆t [dm³/min]
RthJF [K/W]
5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
0,185
0,190
0,195
0,200
0,205
0,210
0,215
RthJF: IGBT
7
TechnischeInformation/TechnicalInformation
FS400R07A1E3_H5
IGBT-Modul
IGBT-Module
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revision:3.0
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
100
200
300
400
500
600
700
800
Tvj = 25°C
Tvj = 125°C
Tvj = 150°C
SchaltverlusteDiode,Wechselrichter(typisch)
switchinglossesDiode,Inverter(typical)
Erec=f(IF)
RGon=1.8Ω,VCE=300V
IF [A]
E [mJ]
0 100 200 300 400 500 600
0
2
4
6
8
10
12
Erec, Tvj = 125°C
Erec, Tvj = 150°C
SchaltverlusteDiode,Wechselrichter(typisch)
switchinglossesDiode,Inverter(typical)
Erec=f(RG)
IF=400A,VCE=300V
RG [Ω]
E [mJ]
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
0
2
4
6
8
10
12
Erec, Tvj = 125°C
Erec, Tvj = 150°C
TransienterWärmewiderstandDiode,Wechselrichter
transientthermalimpedanceDiode,Inverter
ZthJF=f(t)(∆V/∆t=10dm³/min)
t [s]
ZthJF [K/W]
0,001 0,01 0,1 1 10
0,01
0,1
1
ZthJF : Diode
i:
ri[K/W]:
τi[s]:
1
0,0242
0,00037
2
0,0995
0,017
3
0,0397
0,0619
4
0,0433
0,0619
5
0,0733
0,81515
8
TechnischeInformation/TechnicalInformation
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IGBT-Modul
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revision:3.0
WärmewiderstandDiode,Wechselrichter
thermalimpedanceDiode,Inverter
RthJF=f(∆V/∆t)
coolingfluid=50%water/50%ethylenglycol
∆V/∆t [dm³/min]
RthJF [K/W]
5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
0,268
0,271
0,274
0,277
0,280
0,283
0,286
0,289
0,292
RthJF: Diode
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
9
TechnischeInformation/TechnicalInformation
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IGBT-Modul
IGBT-Module
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approvedby:MM
dateofpublication:2014-12-02
revision:3.0
Schaltplan/circuit_diagram_headline
J
Gehäuseabmessungen/packageoutlines
10
TechnischeInformation/TechnicalInformation
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IGBT-Modul
IGBT-Module
preparedby:TG
approvedby:MM
dateofpublication:2014-12-02
revision:3.0
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
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SolltenSiebeabsichtigen,dasProduktinAnwendungenderLuftfahrt,ingesundheits-oderlebensgefährdendenoderlebenserhaltenden
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-diegemeinsameDurchführungeinesRisiko-undQualitätsassessments;
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gegebenenfallsdieBelieferungvonderUmsetzungsolcherMaßnahmenabhängigmachen.
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