STMicroelectronics STD4NK50ZD, STD4NK50ZD-1, STF4NK50ZD, STP4NK50ZD Technical data

STD4NK50ZD - STD4NK50ZD-1

STF4NK50ZD - STP4NK50ZD

N-channel 500V - 2.4Ω - 3A - TO-220 - TO-220FP- DPAK - IPAK Fast diode SuperMESH™ Power MOSFET

General features

 

 

 

 

 

 

 

Type

VDSS

RDS(on)

ID

Pw

 

 

3

 

STD4NK50ZD-1

500V

<2.7Ω

3A

45W

 

 

1

 

 

 

 

 

STD4NK50ZD

500V

<2.7Ω

3A

45W

3

 

DPAK

 

2

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

STF4NK50ZD

500V

<2.7Ω

3A

20W

TO-220

 

 

 

STP4NK50ZD

500V

<2.7Ω

3A

45W

 

 

 

100% avalanche tested

 

 

 

 

 

 

Extremely high dv/dt capability

 

 

 

3

3

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

Gate charge minimized

 

 

 

1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

IPAK

 

TO-220FP

 

 

 

 

 

 

 

Very low intrinsic capacitances

Very good manufacturing repeability

Description

Internal schematic diagram

 

The fast SuperMESH™ series associates all advantages of reduced on-resistance, zener gate protection and outstanding dc/dt capability with a Fast body-drain recovery diode. Such series complements the FDmesh™ advanced tecnology.

Applications

Switching application

Order codes

Part number

Marking

Package

Packaging

 

 

 

 

STD4NK50ZD-1

D4NK50ZD-1

IPAK

Tube

 

 

 

 

STD4NK50ZD

D4NK50ZD

DPAK

Tape & reel

 

 

 

 

STF4NK50ZD

F4NK50ZD

TO-220FP

Tube

 

 

 

 

STP4NK50ZD

P4NK50ZD

TO-220

Tube

 

 

 

 

April 2006

Rev 3

1/17

www.st.com

Contents

STD4NK50ZD - STD4NK50ZD-1 - STF4NK50ZD - STP4NK50ZD

 

 

Contents

1

Electrical ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. 3

2

Electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5

 

2.1

Electrical characteristics (curves) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6

3

Test circuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

10

4

Package mechanical data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

11

5

Packaging mechanical data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

16

6

Revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

17

2/17

STD4NK50ZD - STD4NK50ZD-1 - STF4NK50ZD - STP4NK50ZD

Electrical ratings

 

 

1 Electrical ratings

Table 1.

Absolute maximum ratings

 

 

 

 

 

 

 

Value

 

 

Symbol

Parameter

 

 

 

Unit

TO-220

IPAK/DPAK

TO-220FP

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VDS

Drain-source voltage (VGS = 0)

 

500

 

V

VDGR

Drain-gate voltage (RGS = 20KΩ)

 

500

 

V

VGS

Gate-source voltage

 

± 30

 

V

ID

Drain current (continuous) at TC = 25°C

3

3 (1)

3 (1)

A

ID

Drain current (continuous) at TC=100°C

1.9

1.9 (1)

1.9 (1)

A

(2)

Drain current (pulsed)

12

12 (1)

12 (1)

A

IDM

PTOT

Total dissipation at TC = 25°C

 

45

20

W

 

Derating factor

 

0.36

0.16

W/°C

 

 

 

 

 

 

VESD(G-D)

Gate source ESD(HBM-C=100pF, R=1.5KΩ)

 

2800

 

V

dv/dt(3)

Peak diode recovery voltage slope

 

15

 

V/ns

VISO

Insulation withstand voltage (DC)

--

--

2500

V

TJ

Operating junction temperature

 

-55 to 150

 

°C

Tstg

Storage temperature

 

 

 

 

 

 

1.Limited only by maximum temperature allowed

2.Pulse width limited by safe operating area

3.ISD 3A, di/dt 200A/µs, VDD =80%V(BR)DSS

Table 2.

Thermal resistance

 

 

 

 

 

 

 

Value

 

 

Symbol

Parameter

 

 

 

Unit

TO-220

IPAK/DPAK

TO-220FP

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Rthj-case

Thermal resistance junction-case Max

 

2.78

6.25

°C/W

Rthj-a

Thermal resistance junction-ambient Max

62.5

100

62.5

°C/W

Tl

Maximum lead temperature for soldering

 

300

 

°C

purpose

 

 

 

 

 

 

 

 

Table 3.

Avalanche data

 

 

Symbol

 

Parameter

Value

Unit

 

 

 

 

 

IAR

 

Avalanche current, repetitive or not-repetitive

3

A

 

(pulse width limited by Tj Max)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

EAS

 

Single pulse avalanche energy

120

mJ

 

(starting Tj=25°C, Id=Iar, Vdd=50V)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3/17

Electrical characteristics

STD4NK50ZD - STD4NK50ZD-1 - STF4NK50ZD - STP4NK50ZD

 

 

2 Electrical characteristics

(TCASE=25°C unless otherwise specified)

 

 

 

 

Table 4.

On/off states

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Symbol

Parameter

Test condictions

Min.

Typ.

Max.

Unit

 

 

 

 

 

 

 

V(BR)DSS

Drain-source breakdown

ID = 1mA, VGS= 0

500

 

 

V

voltage

 

 

IDSS

Zero gate voltage drain

VDS = Max rating,

 

 

1

µA

current (VGS = 0)

VDS = Max rating @125°C

 

 

50

µA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IGSS

Gate body leakage current

VGS = ±20V

 

 

±10

µA

(VDS = 0)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VGS(th)

Gate threshold voltage

VDS= VGS, ID = 50µA

2.5

3.5

4.5

V

RDS(on)

Static drain-source on

VGS= 10V, ID= 1.5A

 

2.3

2.7

resistance

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Table 5.

Dynamic

 

 

 

 

 

Symbol

Parameter

Test condictions

Min.

Typ.

Max.

Unit

 

 

 

 

 

 

 

g (1)

Forward transconductance

VDS =15V, ID = 1.5A

 

1.5

 

S

fs

 

 

 

 

 

 

Ciss

Input capacitance

VDS = 25V, f = 1 MHz,

 

310

 

pF

Coss

Output capacitance

 

49

 

pF

Crss

Reverse transfer

VGS= 0

 

10

 

pF

capacitance

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2)

Equivalent output

VGS= 0, VDS =0V to 400V

 

33

 

pF

Coss eq .

capacitance

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Qg

Total gate charge

VDD= 400V, ID = 3A

 

12

 

nC

Qgs

Gate-source charge

VGS =10V

 

3

 

nC

Qgd

Gate-drain charge

(see Figure 11)

 

7

 

nC

1.Pulsed: pulse duration=300µs, duty cycle 1.5%

2.Coss eq. is defined as a constant equivalent capacitance giving the same charging time as Coss when VDS inceases from 0 to 80% VDSS

Table 6.

Switching times

 

 

 

 

 

Symbol

Parameter

Test condictions

Min.

Typ.

Max.

Unit

 

 

 

 

 

 

 

td(on)

Turn-on delay time

VDD = 250 V, ID= 1.5A,

 

9.5

 

ns

tr

Rise time

 

15.5

 

ns

RG = 4.7Ω, VGS =10V

 

 

td(off)

Turn-off delay time

 

23

 

ns

(see Figure 18)

 

 

tf

Fall time

 

22

 

ns

 

 

 

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STD4NK50ZD - STD4NK50ZD-1 - STF4NK50ZD - STP4NK50ZD

Electrical characteristics

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Table 7.

Source drain diode

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Symbol

Parameter

Test condictions

Min

Typ.

Max

Unit

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ISD

Source-drain current

 

 

 

3

A

 

(1)

Source-drain current (pulsed)

 

 

 

12

A

 

ISDM

 

 

 

 

(2)

Forward on voltage

ISD = 3A, VGS=0

 

 

1.6

V

 

VSD

 

 

 

trr

Reverse recovery time

ISD = 3A,

 

73

 

ns

 

Qrr

Reverse recovery charge

di/dt = 100A/µs,

 

140

 

nC

 

IRRM

Reverse recovery current

VDD = 34V, Tj = 25°C

 

3.82

 

A

 

trr

Reverse recovery time

ISD = 3A,

 

118

 

ns

 

Qrr

Reverse Recovery Charge

di/dt = 100A/µs,

 

260

 

nC

 

IRRM

Reverse recovery current

VDD = 34V, Tj = 150°C

 

4.4

 

A

1.Pulse width limited by safe operating area

2.Pulsed: pulse duration=300µs, duty cycle 1.5%

Table 8.

Gate-source zener diode

 

 

 

 

 

Symbol

Parameter

Test condictions

Min.

Typ.

Max

Unit

 

 

 

 

 

 

 

(1)

Gate-source braekdown

IGS = ±1mA (open drain)

30

 

 

V

BVGSO

voltage

 

 

1. The built-in back-to-back Zener diodes have specifically been designed to enhance not only the device’s ESD capability, but also to make them safely absorb possible voltage transients that may occasionally be applied from gate to source. In this respect the Zener voltage is appropriate to achieve an efficient and cost-effective intervention to protect the device’s integrity. These integrated Zener diodes thus avoid the usage of external components.

5/17

STMicroelectronics STD4NK50ZD, STD4NK50ZD-1, STF4NK50ZD, STP4NK50ZD Technical data

Electrical characteristics

STD4NK50ZD - STD4NK50ZD-1 - STF4NK50ZD - STP4NK50ZD

 

 

2.1Electrical characteristics (curves)

Figure 1. Safe operating area for TO-220

Figure 2. Thermal impedance for TO-220

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figure 3. Safe operating areafor TO-220FP

Figure 4. Thermal impedance for TO-220FP

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figure 5. Safe operating area for DPAK/IPAK Figure 6. Thermal impedance for DPAK/IPAK

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