European Power-
Semiconductor and
Electronics Company
VWK Aug. 1996
Marketing Information
T 221 N
6,3 x 0,8
G
yellow
C
A
HK red
hole for temperature
measurement
ø 3,2 x 1,5 deep
ø54
70mm² Cu
C
A
HK6,3 x 0,8
G
yellow
ø3,2 x 15
SW41
70mm² Cu
M24 x 15
T 221 N
Elektrische Eigenschaften
Electrical properties
Höchstzulässige Werte
Maximum rated values
Periodische Vorwärts- und Rückwärts-
Spitzensperrspannung
repetitive peak forward off-state and
reverse voltages
tvj = -40°C...tvj max VDRM, VRRM
600 800 1000 1200
1400 1600 1800
V
Vorwärts-Stoßspitzensperrspannung non-repetitive peak forward off-state
voltage
tvj = -40°C...tvj max VDSM = VDRM
600 800 1000 1200
1400 1600 1800
V
Rückwärts-Stoßspitzensperrspannung non-repetitive peak reverse voltage tvj = +25°C...tvj max VRSM = VRRM
700 900 1100 1300
1500 1700 1900
V
Durchlaßstrom-Grenzeffektivwert RMS on-state current ITRMSM 450 A
Dauergrenzstrom average on-state current tc = 85°C ITAVM 221 A
tc = 70°C 285 A
Stoßstrom-Grenzwert surge current tvj = 25°C, tp = 10 ms ITSM 6500 A
tvj = tvj max, tp = 10 ms 5700 A
Grenzlastintegral I2 t-value tvj = 25°C, tp = 10 ms I2 t212000 A2s
tvj = tvj max, tp = 10 ms 163000 A2s
Kritische Stromsteilheit critical rate of rise of on-state current vD ≤ 67%, vDRM, f = 50 Hz (diT/dt)cr 150 A/µs
vL=10 V, iGM= 1 A, diG/dt = 1 A/µs
Kritische Spannungssteilheit critical rate of rise of off-state voltage tvj = tvj max, vD = 67% VDRM (dv/dt)cr 1000 V/µs
Charakteristische Werte
Characteristic values
Durchlaßspannung on-state voltage tvj = tvj max, iT = 800 A vTmax. 1,62 V
Schleusenspannung threshold voltage tvj = tvj max VT(TO) 1,1 V
Ersatzwiderstand slope resistance tvj = tvj max rT0,75 mΩ
Zündstrom gate trigger current tvj = 25 °C, vD = 6 V IGT max. 200 mA
Zündspannung gate trigger voltage tvj = 25 °C, vD = 6 V VGT max. 2 V
Nicht zündender Steuerstrom gate non-trigger current tvj = tvj max, vD = 6 V IGD max. 10 mA
Nicht zündende Steuerspannung gate non-trigger voltage tvj = tvj max, vD = 0,5 VDRM VGD max. 0,2 V
Haltestrom holding current tvj = 25 °C, vD = 6 V, RA = 5 ΩIHmax. 300 mA
Einraststrom latching current tvj = 25 °C,vD = 6 V, RGK ≥ 10 ΩILmax. 1,2 A
iGM = 1 A, diG /dt = 1 A/µs, tg = 20 µs
Vorwärts- und Rückwärts-Sperrstrom forward off-state and reverse currents tvj = tvj max, vD = VDRM, vR = VRRM iD, iRmax. 50 mA
Zündverzug gate controlled delay time tvj=25°C, iGM = 1 A,diG/dt = 1 A/µs tgd max. 4 µs
Freiwerdezeit circuit commutated turn-off time siehe Techn.Erl./see Techn. Inf. tqtyp. 200 µs
Thermische Eigenschaften
Thermal properties
Innerer Wärmewiderstand thermal resistance, junction to case Θ =180° el, sin RthJC max. 0,12 °C/W
DC max. 0,116 °C/W
Höchstzul.Sperrschichttemperatur max. junction temperature tvj max 125 °C
Betriebstemperatur operating temperature tc op -40...+125 °C
Lagertemperatur storage temperature tstg -40...+150 °C
Mechanische Eigenschaften
Mechanical properties
Si-Elemente mit Druckkontakt Si-pellet with pressure contact
Anzugsdrehmoment tightening torque M60 Nm
Anpreßkraft clamping force F5,5 kN
Gewicht, Bauform E weight, case design E Gtyp. 620 g
Kriechstrecke creepage distance 12 mm
Feuchteklasse humidity classification DIN 40040 C
Schwingfestigkeit vibration resistance f = 50 Hz 50 m/s²
Maßbild, anliegend outline, attached DIN 41 894-222A4
T 221 N
Bild / Fig. 1
Durchlaßkennlinie / On-state characteristic iT = f(vT), tvj = tvj max
Bild / Fig. 3
Höchstzulässige Gehäusetemperatur / Max. allowable case temperature
tC = f(ITAVM)
Parameter: Stromflußwinkel / Current conduction angle θ
Bild / Fig. 2
Durchlaßverlustleistung / On-state power loss PTAV = f(ITAV)
Parameter: Stromflußwinkel / Current conduction angle θ
Bild / Fig. 5
Höchstzulässige Kühlmitteltemperatur / Max. allowable cooling medium
temperatur tA = f(ITAVM)
Verstärkte Luftkühlung / forced air cool ing
Kühlkörper / Heatsink: K0.55-FB54-A, VL = 50 l/s
Parameter: Stromflußwinkel / Current conduction angle θ
Bild / Fig. 4
Höchstzulässige Gehäusetemperatur / Max. al lowable case temperature
tC = f(ITAVM)
Luftselbstkühlung / Natural air cooling
Kühlkörper / Heatsink: K0.55-FB54-A
Parameter: Stromflußwinkel / Current conduction angle θ
iT
[A]
00,5 1 1,5 2 2,5
200
400
600
800
1200
1000
T 221 N / 1vT [V]
500
400
300
200
100
0 200
ITAV [A]
300
0
PTAV
[W]
10050 150 250
Θ = 30°
60°
90°
120°
180°
DC
T 221 N / 2
120
100
80
60
40
0 40 80 120 160 200 240
ITAVM [A]
280 320
20
tC
[°C]
Θ = 30°60°90°120°180°
T 221 N / 3
0 20 40 60 80 100 120
ITAVM [A]
120
100
80
60
40
20
tA
[°C]
Θ = 30°60°90°
120°
180°
T 221 N / 4
120
100
80
60
40
0 50 100 150 200
ITAVM [A]
250
20
tA
[°C]
Θ = 30°60°90°120°180°
T 221 N / 5
500
400
300
200
100
0 200
ITAV [A]
300
0
PTAV
[W]
10050 150 250
Θ = 30°
60°
90°
120°
180°
DC
T 221 N / 6
0Θ
Bild / Fig. 6
Durchlaßverlustleistung / On-state power loss PTAV = f(ITAV)
Parameter: Stromflußwinkel / Current conduction angle θ
0Θ
0Θ0Θ
0Θ
T 221 N
Bild / Fig. 9
Höchstzulässige Kühlmitteltemperatur / Max. allowable cooling medium
temperatur tA = f(ITAVM)
Verstärkte Luftkühlkühlung / forced air cooling
Kühlkörper / Heatsink: K0.55-FB54-A, VL = 50 l/s
Parameter: Stromflußwinkel / Current conduction angle θ
Bild / Fig. 8
Höchstzulässige Kühlmitteltemperatur / Max. all owa ble cooling medium
temperatur tA = f(ITAVM)
Luftselbstkühlung / Natural air-cooling
Kühlkörper / Heatsink: K0.55-FB54-A
Parameter: Stromflußwinkel / Current conduction angle θ
Bild / Fig. 7
Höchstzulässige Gehäusetemperatur / Max. allowable case temperature
tC = f(ITAVM)
Parameter: Stromflußwinkel / Current conduction angle θ
Bild / Fig. 10
Überstrom / Overload on-state current IT(OV) = f(t)
Luftselbstkühlung / Natural air-cooling, tA = 45°C
Kühlkörper / Heatsink: K0.55-FB54-A
Parameter: Vorlaststrom / Pre-load current ITAV(vor)
Bild / Fig. 11
Überstrom / Overload on-state current IT(OV) = f(t)
Verstärkte Luftkühlung / Forced air-cooling, tA= 35 °C
Kühlkörper / Heatsink: K0.55-FB54-A, VL = 50 l/s
Parameter: Vorlaststrom / Pre-load current ITAV(vor)
Bild / Fig. 12
Höchstzulässiger Durchlaßstrom bei Aussetzbetrieb / Max. allowable
on-state current at intermittent operation ITINT = f(ED)
Luftselbstkühlung / Natural air-cooling, tA = 45°C
Kühlkörper / Heatsink: K0.55-FB54-A
Parameter: Spieldauer / Cycle duration SD
Vorlaststrom / Pre-load current ITAV(vor)
120
100
80
60
40
0 40 80 120 160 200 240
ITAVM [A]
280 320
20
tC
[°C]
Θ = 30°60°90°120°180°
DC
T 221 N / 7
0Θ
120
100
80
60
40
0 20 40 60 80 100 120
ITAVM [A]
140 160
20
tA
[°C]
T 221 N / 8
Θ = 30°60°
90°
120°
180°
DC
120
100
80
60
40
0 40 80 120 160 200 240
ITAVM [A]
280 320
20
tA
[°C]
T 221 N / 9
Θ = 30°60°90°
120°
180°DC
0Θ
0Θ
IT(0V)
[kA]
10 20 40 100 200 400 1 2 4 10 20 40 1 2 4 10 20 401h
ms s min
t
0,3
0,2
0,4
0,5
0,6
0,8
1,0
2,0
3,0
1,5
T 221 N / 10
ITAV(vor)=
0
20A
40A
60A
70A
80A
IT(0V)
[kA]
10 20 40 100 200 400 1 2 4 10 20 401 2 4 10 20 401h
mssmin
t
0,4
0,5
0,6
0,8
1,0
2,0
1,5
3,0
4,0
T 221 N / 11
ITAV(vor)=
0
50A
100A
150A
180A
200A
0
200
1000
I TINT
[A]
I TAV
(vor)=0
0,1 0,2 0,4 1 2 4 10 20 40100 500
ED [%]I TINT [A]
400
800
0 1000
SD=
0,1s
0,4s
1s
4s
20s
1min
4min
10
min
40min
020A40A
ITAV(vor)=50A60A70A
T 221 N / 12
SD
ITAV(vor) ITINT
T 221 N
Bild / Fig. 15
Steuercharakteristik mit Zündbereichen / Gate characteristic with trigging
areas vG = f(iG), VD = 6 V
Parameter: a bcd
–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
Steuerimpulsdauer / trigger puls duration tg [ms] 10 1 0,5 0,1
–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
Höchstzulässige Spitzensteuerverlustleistung /
Max. rated peak gate power dissipation [W] 40 80 100 150
–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
Bild / Fig. 17
Sperrverzögerungsladung / Recovered charge Qr = f(di/dt)
tvj = tvj max, vR = 0,5 VRRM, vRM = 0,8 VRRM
Parameter: Durchlaßstrom / On-state current iTM
Bild / Fig. 16
Zündverzug / Gate controlled delay time tgd = f(iGM)
tvj = 25 °C, diG/dt = iGM/1µs
a -Maximaler Verlauf / Limiting characteristic
b -Typischer Verlauf / Typical characteristic
Bild / Fig. 13
Höchstzulässiger Durchlaßstrom bei Aussetzbetrieb / Max. al lowable
on-state current at intermittent operation ITINT = f(ED)
Verstärkte Luftkühlung / Forced air-cooling, tA= 35 °C
Kühlkörper / Heatsink: K0.55-FB54-A, VL = 50 l/s
Parameter: Spieldauer / Cycle duration SD
Vorlaststrom / Pre-load current ITAV(vor)
Bild / Fig. 14
Grenzstrom / Max. overload on-state current IT(OV)M = f(t), vRM = 0,8 VRRM
Luftselbstkühlung / Natural air-cooling , tA = 45°C
Verstärkte Luftkühlung / Forced air-cooling, tA= 35°C
Kühlkörper / Heatsink: K0.55-FB54-A, VL = 50 l/s
Belastung aus / Surge current occurs:
a -Leerlauf / No-load conditions
b -Betrieb mit Dauergrenzstrom / During operation at max. average on-state
current ITAVM
200
400
1000
I TINT
[A]
I TAV
(vor)=0
0,1 0,2 0,4 1 2 4 10 20 40100 400 600 800
ED [%]I TINT [A]
600
200 1000
T 221 N / 13
SD=
0,1s
0,4s
1s
4s20s
1min
4min
10min
050A150A
ITAV
(vor)=
200A180A
40min
100A
SD
ITAV(vor) ITINT
5
0
1
3
10 20 40 60 100 200 400 600 1 2 4 6 10
ms st
IT(0V)M
[kA]
2
T 221 N / 14
a
b
vL = 50 l/s
tA = 35°C
tA = 45°C
iG
10
5
0,5
1
0,2
0,1
vG
[V]
10 20 40 60 100 200 400 1 2 4 6 10 20 40 60 100
mA A
20
30
2
abcd
T 221 N / 15 iGM
103
4
102
40
20
10
4
6
2
1
0,4
0,2
0,1
tgd
[µs]
10 20 40 60 100 200 400 1 2 4 6 10 20 40 60 100
mA A
b
a
T 221 N / 16
Qr
[µAs]
102
2
4
6
8
103
2
4
6
8
104
1002 3 4 5 6 7 8 1012 3 4 5 6 7 8 1 01
-di/dt [A/µs]
20 A
50 A
100 A
1000 A500 A200 A
ITM=
T 221 N / 17
T 221 N
Pos. n1234567
Rthn
[°C/W]
τn [s]
Analytische Elemente des transienten Wärmewiderstandes ZthJC pro Zweig für DC
Analytical elements of transient thermal impedance ZthJC per arm for DC
Analytische Funktion / Analytical function:
nmax
Σ
n=1
ZthJC = Rthn (1-e )
t
-
τn
0,0106 0,0059 0,014 0,0153 0,0168 0,0 176 0,036
0,00117 0,0192 0,0405 0,168 0,222 0,8 05 0,84
Bild / Fig. 18
Transienter innerer Wärmewiderstand / Transient thermal impedance
ZthJC = f(t)
Parameter: Stromflußwinkel / current conduction angle θ
t
0,04
0
Z(th)JC
[°C/W]
1 2 4 6 10 20 40 1 2 4 6 10
mss
0,08
0,12
0,16
0,24
100 200 400 600
0,20
Θ=
30°
60°
90°
120°
180°
DC
____
------
T 221 N / 18
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