AN4544 datasheet(5/35 Pages) STMICROELECTRONICS

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DocID026535 Rev 1

5/35

AN4544

List of figures

Figure 1.

Cross section of a trench field-stop IGBT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

Figure 2.

Equivalent (a) and simplified equivalent circuits (b) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

Figure 3.

IGBT technology evolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

Figure 4.

Nomenclature scheme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

Figure 5.

Cover page . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

Figure 6.

Normalized V(BR)CES vs. junction (case) temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

Figure 7.

How to calculate the continuous collector current using the output characteristic curve . . 11

Figure 8.

Collector current vs. case temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

Figure 9.

Forward bias safe operating area . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

Figure 10.

IGBT transfer characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

Figure 11.

Power dissipation vs. case temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

Figure 12.

Thermal resistance scheme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

Figure 13.

Maximum normalized ZthJC function of pulse duty factor (d) and loading time (tp). . . . . . . 17

Figure 14.

Cross section of a trench field-stop IGBT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

Figure 15.

Output characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

Figure 16.

Forward on-voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

Figure 17.

Normalized VGE(th) vs junction temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

Figure 18.

IGBT section and equivalent model with parasitic capacitances between terminals . . . . . 22

Figure 19.

STGW40V60DF capacitance variation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

Figure 20.

Gate charge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

Figure 21.

Test circuit for switching characteristics (inductive load) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

Figure 22.

Voltage turn-on and turn-off waveforms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

Figure 23.

Switching times vs. collector current. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

Figure 24.

Switching times vs. gate resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

Figure 25.

Switching losses vs. collector current . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

Figure 26.

Switching losses vs. gate resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

Figure 27.

Switching losses vs. junction temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

Figure 28.

Switching losses vs. collector- emitter voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

Figure 29.

Short-circuit performance example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

Figure 30.

Typical reverse recovery waveform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

Figure 31.

Reverse recovery current vs. diode current slope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

Figure 32.

Reverse recovery time vs. diode current slope. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

Figure 33.

Reverse recovery charge vs. diode current slope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

Figure 34.

Reverse recovery energy vs. diode current slope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

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