Infineon D721S Data Sheet

Mark eting Informati on
D 721 S

C

±

ø3,5

A

Euro pean Power­Semicondu cto r and
Electronics Compan y

0,1

-

48

-0,2

75

Applikation: Freilau fdiode in Spannu ngszwisch enkreisumrich ter
bis V

D(DC )

= 2 0 00 V

VWK January

Schnelle Gleichrichterdiode

D 721 S 45 T

Elektrische Eigenschaften / Electrical properties

1)

1)

1)

Thermische Eigenschaften / Thermal properties

Mechanische Eigenschaften / Mechanical properties

Fast Diode

Höchstzulässige Werte / Maximum rated values

Periodische Spitzensperrspannung 3500 V, 4000V
repetitive peak reverse voltage tvj = -40°C...125°C V

RRM

Stoßspitzensperrspannung 3600 V, 4100V
non-repetitive peak reverse voltage tvj = +25°C...125°C V
Durchlaßstrom-Grenzeffektivwert / RMS forward current I
Dauergrenzstrom / mean forward current tC = 85°C I

RSM
FRMSM
FAVM

tC = 52°C 1080 A
Stoßstrom-Grenzwert
surge forward current
Grenzlastintegral t

t

= 25°C I

vj

FSM

tvj = 125°C 15000 A

= 25°C I²t 1,3x106A²s

vj

I²t-value tvj = 125°C 1,13x106A²s
Kritische periodische Ausschaltstromsteilheit t

= 125°C, IFM = 2000 A, VR = 3000 V (-di/dt)

vj

com

critical repetitive rate of fall of on - state C = 0,25 µF, R = 6 Ω

Charakteristische Werte / Characteristic values

Gleichsperrspannung / cont. direct reverse voltage tc = -40°C ... +85°C V
Durchlaßspannung / forward voltage tvj = 125°C iFM = 2500 A V
Schleusenspannung / threshold voltage tvj = 125°C V
Ersatzwiderstand / forward slope resistance tvj = 125°C r
Sperrstrom / reverse current tvj = 125°C, vR = 0,67 V

tvj = 125°C, vR = V

RRM

RRM

Rückstromspitze / peak reverse recovery current iFM = 1000 A, -diF/dt = 250 A/µs I

tvj = 125 °C; vR = 1000 V;

C = 0,25 µF; R = 6 Ω
Sperrverzögerungsladung iFM = 1000 A, -diF/dt = 250 A/µs Q
recovered charge tvj = 125 °C; vR = 1000 V;

C = 0,25 µF; R = 6 Ω

R(D)
F
(TO)

T

i

R

RM

rr

4500 V

4600 V
1700 A

720 A

16000 A

500 A/µs

typ. 2000V

3,5 V
1,7 V

0,69 mΩ

ca. 75 mA

140 mA
600 A

1700 µAs

Innerer Wärmewiderstand Kühlfläche / cooling surface R

thJC

thermal resistance, junction to case beidseitig / two-sided 0,018 K/W

Anoden / anode 0,033 K/W

Kathode / cathode 0,04 K/W
Übergangs-Wärmewiderstand Kühlfläche / cooling surface R

thCK

thermal resistance, case to heatsink beidseitig / two-sided 0,005 K/W

einseitig / single-sided 0,01 K/W
Höchstzul. Sperrschichttemp. / max. junction temperat. tvjmax 125 °C
Betriebstemperatur / operating temperature tc op -40...+125°C
Lagertemperatur / storage temperature t

stg

-40...+150°C

Gehäuse, siehe Anlage / case, see appendix Seite / page 1
Anpreßkraft /clamping force F 15...36 kN
Gewicht / weight G ca. 600 g
Luftstrecke / air distance ca. 20 mm
Kriechstrecke / creepage distance 30 mm
Feuchteklasse / humidity classification DIN 40040 C
Schwingfestigkeit / vibration resistance f = 50 Hz 50 m/s²

Mit dieser technischen Information werden Halbleiterbauelemente spezifiziert, jedoch keine Eigenschaften zugesichert. Sie gilt
in Verbindung mit den zugehörigen Technischen Erläuterungen.
This technical information specifies semiconductor devices but promises no characteristics. It is valid in combination with the
belonging technical notes.

1) Richtwert für obere Streubereichsgrenze / Upper limit of scatter range (standart value)

D 721 S

4000

i

F

[A]

3000

2000

1000

0

1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4, 5

vF [V]

D 721 S_01

Fig. 1
On- state characteristic iF = f(VF)

tvj = 125°C

Upper limit of scatter range
Lower limit of scatter range

4000

3500

P

FAV

[W]

3000

2500

2000

1500

1000

500

0

D 721 S_02

500 1000 1500 2000 2500

Fig. 2
On-state losses (aver age values)
IF = f(P

tvj = 125 °C

FAV

90%80% 70%100% 60%

50%

40%

30%

20%

10%

5%

IF [A]

)

0,06

0,05

Z

thJC

[K/W]

0,04

0,03

0,02

0,01

2 3 4 6 8 2 3 4 6 8 2 3 4 6 8 2 3 4 6 8 2 3 4 6 8

0

0,001 0,01 0,1 1 10 100

t [s]

D 721 S_03

Fig. 3
Transient thermal impedance Z
1 - Two-sided cooling

= f(t), DC

thJC

2 - Anode-sided cooling
3 - Cathode-sided cooling

Analytical elements of transient ther mal impedance Z

1. Z

thJC

2. Z

thJC

r [K/W]τ [s] r [K/W]τ [s] r [K/W]τ [s]
1 0,00637 1,80000 0,02137 8,00000 0,02837 6, 80000
2 0,00904 0,14000 0,00904 0,14000 0,00904 0, 14000

3

3 0,00267 0,01410 0,00167 0,01410 0,00167 0, 01410
4 0,00080 0,00265 0,00080 0,00265 0,00080 0, 00265
5 0,00012 0,00067 0,00012 0,00067 0,00012 0, 00067

2

Σ

0,00180 - 0,03300 - 0,04000 -

Analytical function:

n

max

1

ZthJC = Σ R

n = 1

(1-EXP(-t/τn))

thn

3. Z

thJC

thJC

for DC

D 721 S

100

8
6

5
4

I

FSM

3

[kA]

2

10

8
6

5
4

3

2

1

0,1 1 1 10

1

T = Hz

50

Sine half wave 50Hz

5 6 8 2 3 4 5 6 842 3 4 5 6 8 2 3

tp [ms]

D 721 S_05

Fig. 4
Sur ge Current I
I

= f(tp)

FSM

= f(Sine half wave)

FSM

tvj = 125°C
VR = 0

0,008

0,007

∆

rth

[K/W]

f = 50Hz

f = 60Hz

0,006

0,005

0,004

f = 100Hz

0,003

I

FSM

tp

0,002

f = 200Hz

0,001

f = 500Hz

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

D 721 S_04

ED [ %]
λ [°el]

Fig. 5
∆ rth = f ( ED, Frequency)

Two-sided cooling
Current wave form: square wave
Parameter: frequency

1000

I

RM

[A]

100

10

9
7

5
4

3

2

9
7

5
4

3

2

3000A
2000A
1000A

600A
300A
100A

I

FM

-di/dt

Q

rr

I

RM

2 3 4 5 6 7 8 92 3 4 5 6 7 8 9

10 100 1000

-di/dt [A/µs]

D 721 S_06

Fig. 6
Reverse r ecovery current (upper-limit , ca. 98% values)
Application: GTO-freewheeling diode

Parameter: I
t

vj

R

FM

≤ 125°C; CS ≥ 4µF

= 0 Ω; V

> 2000 V ... 3000 V

S

R

1000

9
7

5

I

RM

4

[A]

3

2

100

9
7

5
4

3

2

V

R

10

3000A
2000A
1000A

600A
300A
100A

I

FM

-di/dt

Q

rr

V

I

RM

2 3 4 5 6 7 8 92 3 4 5 6 7 8 9

R

10 100 1000

-di/dt [A/µs]

D 721 S_07

Fig. 7
Reverse r ecovery current (lower-limit, ca. 2% values)
Application: G TO-freewheeling diode

Parameter: I
t

vj

R

FM

≤ 125°C; CS ≥ 4µF, Diode D291S

= 0 Ω; V

S

> 2000 V ... 3000 V

R

D 721 S

1000

9
7

5
4

Q

rr

[µAs]

100

10

3

2

9
7

5
4

3

2

2 3 4 5 6 7 8 9 2 3 4 5 6 7 8 9

IFM = 3000A

2000A
1000A

600A
300A
100A

I

FM

-di/dt

Q

rr

I

RM

10 100 1000

-di/dt [A/µs]

D 721 S_08

Fig. 8
Reverse r ecovery charge ( upper limit, ca. 98% values)

Application: GTO-fr eewheeling diode

Par ameter: I

tvj ≤ 125°C; CS ≥ 4µF
RS = 0 Ω; VR > 2000 V ... 3000 V

FM

1000

9
7

I

FM

5

Q

rr

[µAs]

100

V

R

-di/dt

4
3

2

9
7

5
4

3

2

10

Q

rr

V

I

RM

2 3 4 5 6 7 8 9 2 3 4 5 6 7 8 9

R

IFM = 3000A

2000A
1000A

600A
300A
100A

10 100 1000

-di/dt [A/µs]

D 721 S_09

Fig. 9
Reverse r ecovery charge ( lower limit, ca. 2% values)

Application: GTO-freewheeling diode

Par ameter: I

tvj ≤ 125°C; CS ≥ 4µF
RS = 0 Ω; VR > 2000 V ... 3000 V

FM

10

9
7

5

E

off

4

[Ws]

3

2

1

9
7

5
4

0,1

3

2

2 3 4 5 6 7 8 9 2 3 4 5 6 7 8 9

I

FM

-di/dt

Q

rr

I

RM

10 100 1000

-di/dt [A/µs]

D 721 S_13

Fig. 10
Turn-of f - losses E
diodes with VFmax
Application: GTO-freewheeling diode

Parameter:IFM; Snubber diode D 291 S
tvj = 125°C ; CS = 6 µF für vR ≤ V
CS = 36 µF für vR ≥ V
LS = 0,2 µH

= f(di/ dt)

off

RM

RM

V
V

R(Spr)
R(Spr)

= 3000 V
= 2000 V

3000A
1000A
600A

300A

100A

V

R(Spr)

V

R

10

E

off

[Ws]

0,1

9
7

5
4

3

2

1

9
7

5
4

3

2

2 3 4 5 6 7 8 9 2 3 4 5 6 7 8 9

I

FM

-di/dt

IFM = 3000A

Q

rr

I

RM

10 100 1000

-di/dt [A/µs]

D 721 S_11

Fig. 11
Turn-of f-losses E
diodes with VFmax
Application: G TO-freewheeling diode

Parameter:IFM; Snubber diode D 291 S
tvj = 125°C ; CS = 4 µF für vR ≤ V
CS = 24 µF für vR ≥ V
LS = 0,2 µH

= f(di/dt)

off

RM

RM

V

V
V

V

R(Spr)

R(Spr)
R(Spr)

R(Spr)

= 3000 V

= 3000 V
= 2000 V

= 2000 V

1000A
600A

300A

100A

V

R(Spr)

V

R

D 721 S

E

off

[Ws]

10

0,1

9
7

5
4

3

2

1

9
7

5
4

3

2

I

FM

-di/dt

IFM =

Q

rr

I

RM

2 3 4 5 6 7 8 92 3 4 5 6 7 8 9

10 100 1000

-di/dt [A/µs]

D 721 S_12

Fig. 12
Turn-of f - losses E
diodes with VFmax
Application: GTO-freewheeling diode

Parameter:IFM; Snubber diode D 291 S
tvj = 125°C ; CS = 4 µF für vR ≤ V
CS = 24 µF für vR ≥ V
LS = 0,2 µH

= f(di/ dt)

off

RM

RM

3000A
1000A

600A

300A

100A

V

R(Spr)

V

R

60

50

V

FRM

[V]

40

30

20

10

0

100 200 300 400 500 600 700 800

D 721 S_10

Fig. 13
Peak For ward Recovery Voltage
(typical values)

Parameter: t

vj

tvj = 125°C
tvj = 25°C

V

FRM

di/dt [A/µs]

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lebenserhaltenden Anwendungsbereichen einzusetzen, bitten wir um Mitteilung. Wir weisen darauf hin, dass wir für diese Fälle

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- die gemeinsame Einführung von Maßnahmen zu einer laufenden Produktbeobachtung dringend
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