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STB20NK50Z

器件型号:STB20NK50Z
器件类别:分立半导体    晶体管   
厂商名称:ST(意法半导体)
厂商官网:http://www.st.com/
标准:
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器件描述

17 A, 500 V, 0.27 ohm, N-CHANNEL, Si, POWER, MOSFET, TO-220AB

17 A, 500 V, 0.27 ohm, N沟道, 硅, POWER, 场效应管, TO-220AB

参数
是否Rohs认证符合
厂商名称ST(意法半导体)
零件包装代码D2PAK
包装说明SMALL OUTLINE, R-PSSO-G2
针数4
Reach Compliance Code_compli
雪崩能效等级(Eas)850 mJ
配置SINGLE WITH BUILT-IN DIODE
最小漏源击穿电压500 V
最大漏极电流 (Abs) (ID)17 A
最大漏极电流 (ID)17 A
最大漏源导通电阻0.27 Ω
FET 技术METAL-OXIDE SEMICONDUCTOR
JEDEC-95代码TO-263AB
JESD-30 代码R-PSSO-G2
JESD-609代码e3
元件数量1
端子数量2
工作模式ENHANCEMENT MODE
最高工作温度150 °C
封装主体材料PLASTIC/EPOXY
封装形状RECTANGULAR
封装形式SMALL OUTLINE
极性/信道类型N-CHANNEL
最大功率耗散 (Abs)190 W
最大脉冲漏极电流 (IDM)68 A
认证状态Not Qualified
表面贴装YES
端子面层Matte Tin (Sn)
端子形式GULL WING
端子位置SINGLE
晶体管应用SWITCHING
晶体管元件材料SILICON
Base Number Matches1

STB20NK50Z器件文档内容

                           STB20NK50Z, STF20NK50Z
                          STP20NK50Z, STW20NK50Z

N-channel 500 V, 0.23 , 17 A SuperMESHTM Power MOSFET
             Zener-protected TO-220, TO-247, TO-220FP, D2PAK

Features

      Type     VDSS   RDS(on)  ID        PW
                        max
STB20NK50Z     500 V
STF20NK50Z     500 V  < 0.27   17 A     190 W                                     3                                      3
STP20NK50Z     500 V  < 0.27   17 A     40 W                                   2                                      2
STW20NK50Z     500 V  < 0.27   17 A     190 W                              1                                      1
                      < 0.27   17 A     190 W
                                                           TO-220                          TO-220FP

Extremely high dv/dt capability                                                  3                       3
100% avalanche tested                                                         2                     1
Gate charge minimized                                                     1
Very low intrinsic capacitances                                                           DPAK
Very good manufacturing repeatability                     TO-247

Application                                        Figure 1. Internal schematic diagram

Switching applications                                                                        D(2)

Description                                                G(1)

The SuperMESHTM series is obtained through an                                        S(3)
extreme optimization of ST's well established
strip-based PowerMESHTM layout. In addition to                                             AM01476v1
pushing on-resistance significantly down, special
care is taken to ensure a very good dv/dt
capability for the most demanding applications.
Such series complements ST full range of high
voltage MOSFETs including revolutionary
MDmeshTM products.

Table 1. Device summary

Order codes                    Marking             Package                                  Packaging
                                                     DPAK                                 Tape and reel
STB20NK50Z                     B20NK50Z
                                                   TO-220FP                                     Tube
STF20NK50Z                     F20NK50Z             TO-220
                                                    TO-247
STP20NK50Z                     P20NK50Z
STW20NK50Z                     W20NK50Z

November 2009                           Doc ID 9118 Rev 9                                                 1/18

                                                                                           www.st.com                       18
Contents                                       STx20NK50Z

Contents

1     Electrical ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

2     Electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

      2.1 Electrical characteristics (curves)  .......................... 7

3     Test circuits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

4     Package mechanical data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

5     Packaging mechanical data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

6     Revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

2/18      Doc ID 9118 Rev 9
STx20NK50Z                                                                                    Electrical ratings

1  Electrical ratings

   Table 2. Absolute maximum ratings

                                                                                  Value

            Symbol        Parameter                                  TO-220, TO-247,                 Unit
                                                                           DPAK
                                                                                           TO-220FP    V
                                                                                                       V
             VDS        Drain-source voltage (VGS = 0)                                500     17(1)    A
             VGS        Gate-source voltage                                           30     10.71    A
              ID        Drain current (continuous) at TC = 25 C             17                        A
              ID        Drain current (continuous) at TC = 100 C          10.71                68     W
            IDM (2)     Drain current (pulsed)                               68                 40   W/C
            PTOT        Total dissipation at TC = 25 C                     190
                        Derating factor                                              1.51              V

               VISO     Insulation withstand voltage (RMS) from all           --              2500   V/ns
                        three leads to external heat sink                                             C
            VESD(G-S)   (t = 1 s; TC = 25 C)                                        6000             C
             dv/dt (3)
                        Gate source ESD (HBM-C=100 pF,                                4.5
                        R=1.5 k)                                                  -55 to 150

                        Peak diode recovery voltage slope                             150

            Tstg        Storage temperature

            Tj          Max operating junction temperature

   1. Limited only by maximum temperature allowed
   2. Pulse width limited by safe operating area
   3. ISD  17 A, di/dt  200 A/s, VDD  V(BR)DSS, Tj  TJMAX.

   Table 3. Thermal data

            Symbol      Parameter                                    TO-220,      Value
                                                                     DPAK
                                                                                                                  Unit
                                                                                    TO-247 TO-220FP

            Rthj-case   Thermal resistance junction-case max               0.66               3.1    C/W
            Rthj-amb
                        Thermal resistance junction-ambient          62.5         50          62.5 C/W
                Tl      max
                                                                                  300                C
                        Maximum lead temperature for
                        soldering purpose

                          Doc ID 9118 Rev 9                                                          3/18
Electrical ratings                                                                 STx20NK50Z

      Table 4. Avalanche characteristics

      Symbol        Parameter                                               Value  Unit

      IAR           Avalanche current, repetitive or not-repetitive (pulse  17     A
                    width limited by Tj Max)

      EAS           Single pulse avalanche energy                           850    mJ

                    (starting TJ=25 C, ID=IAR, VDD=50 V)

4/18                Doc ID 9118 Rev 9
STx20NK50Z                                                                   Electrical characteristics

2  Electrical characteristics

   (TCASE = 25 C unless otherwise specified)

   Table 5. On/off states

            Symbol   Parameter                       Test conditions         Min. Typ. Max. Unit

                          Drain-source        ID =1 mA, VGS = 0              500                               V
            V(BR)DSS breakdown voltage

              IDSS   Zero gate voltage        VDS = max rating                           1 A
                     drain current (VGS = 0)  VDS = max rating, TC = 125 C              50 A
             IGSS    Gate-body leakage
            VGS(th)  current (VDS = 0)        VGS = 20 V                               10 A
            RDS(on)  Gate threshold voltage
                                              VDS = VGS, ID = 100 A         3 3.75 4.5 V
                     Static drain-source on
                     resistance               VGS = 10 V, ID = 8.5 A              0.23 0.27

   Table 6. Dynamic

            Symbol   Parameter                       Test conditions         Min. Typ. Max. Unit

            gfs (1) Forward transconductance VDS = 15 V, ID = 8.5 A          - 13                              S

            Ciss     Input capacitance        VDS = 25 V, f = 1 MHz,               2600                        pF
            Coss                                                             - 328                             pF
            Crss     Output capacitance                                                                        pF
                     Reverse transfer capacitance VGS = 0                            72

   Coss eq. (2)      Equivalent output        VDS =0, VDS = 0 to 640 V       - 187                             pF
                     capacitance

            td(on)   Turn-on delay time       VDD = 250 V, ID = 8.5 A,            28                           ns
              tr     Rise time
                     Turn-off delay time      RG = 4.7 , VGS = 10 V               20                           ns
            td(off)  Fall time                (see Figure 19)                -
              tf                                                                     70                        ns

                                                                                  15                           ns

            Qg Total gate charge              VDD = 400 V, ID = 17 A,             85 119 nC
            Qgs Gate-source charge
            Qgd Gate-drain charge             VGS = 10 V                     - 15.5      nC
                                              (see Figure 20)
                                                                                  42     nC

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

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

                                          Doc ID 9118 Rev 9                                                    5/18
Electrical characteristics                                                           STx20NK50Z

      Table 7. Source drain diode

      Symbol                Parameter                   Test conditions  Min.  Typ.  Max. Unit
                                                                           -
        ISD    Source-drain current           ISD = 17 A, VGS = 0          -          17 A
      ISDM(1)  Source-drain current (pulsed)                                          68 A
                                              ISD = 17 A,                             1.6 V
      VSD(2)   Forward on voltage             di/dt = 100 A/s
                                              VR = 100 V
       trr     Reverse recovery time          (see Figure 21)                  355   ns
       Qrr     Reverse recovery charge
      IRRM     Reverse recovery current       ISD = 17 A,                - 3.90      C
                                              di/dt = 100 A/s
                                              VR = 100 V, Tj = 150 C          22    A
                                              (see Figure 21)
       trr     Reverse recovery time                                           440   ns
       Qrr     Reverse recovery charge
      IRRM     Reverse recovery current                                  - 5.72      C

                                                                               26    A

      1. Pulsed: pulse duration=300s, duty cycle 1.5%
      2. Pulse width limited by safe operating area

      Table 8. Gate-source Zener diode

      Symbol                Parameter                   Test conditions  Min. Typ. Max. Unit

      BVGSO Gate-source breakdown voltage Igs= 1mA (open drain) 30                  V

      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.

6/18                                   Doc ID 9118 Rev 9
STx20NK50Z                                 Electrical characteristics

2.1  Electrical characteristics (curves)

Figure 2. Safe operating area for TO-220,  Figure 3. Thermal impedance for TO-220,
                 DPAK                                      DPAK

Figure 4. Safe operating area for TO-247   Figure 5. Thermal impedance for TO-247

Figure 6. Safe operating area for TO-220FP Figure 7. Thermal impedance for TO-220FP

            Doc ID 9118 Rev 9                                                       7/18
Electrical characteristics                                                          STx20NK50Z
Figure 8. Output characteristics  Figure 9. Transfer characteristics

Figure 10. Transconductance       Figure 11. Static drain-source on resistance

Figure 12. Gate charge vs gate-source voltage Figure 13. Capacitance variations

8/18                              Doc ID 9118 Rev 9
STx20NK50Z                                                Electrical characteristics

Figure 14. Normalized gate threshold voltage Figure 15. Normalized on resistance vs

vs temperature                                            temperature

Figure 16. Maximum avalanche energy vs  Figure 17. Normalized BVDSS vs temperature
                 temperature

Figure 18. Source-drain diode forward
                 characteristic

                                       Doc ID 9118 Rev 9                             9/18
Test circuits                                         STx20NK50Z

3      Test circuits

Figure 19. Switching times test circuit for  Figure 20. Gate charge test circuit
                 resistive load

Figure 21. Test circuit for inductive load   Figure 22. Unclamped inductive load test

       switching and diode recovery times    circuit

Figure 23. Unclamped inductive waveform Figure 24. Switching time waveform

10/18                 Doc ID 9118 Rev 9
STx20NK50Z                     Package mechanical data

4  Package mechanical data

   In order to meet environmental requirements, ST offers these devices in different grades of
   ECOPACK packages, depending on their level of environmental compliance. ECOPACK

   specifications, grade definitions and product status are available at: www.st.com. ECOPACK

   is an ST trademark.

            Doc ID 9118 Rev 9  11/18
Package mechanical data                                                 STx20NK50Z

                               DPAK (TO-263) mechanical data

                               mm                                inch

       Dim

                         Min   Typ   Max                  Min    Typ    Max

       A                 4.40        4.60                 0.173         0.181

       A1                0.03        0.23                 0.001         0.009

       b                 0.70        0.93                 0.027         0.037

       b2                1.14        1.70                 0.045         0.067

       c                 0.45        0.60                 0.017         0.024

       c2                1.23        1.36                 0.048         0.053

       D                 8.95        9.35                 0.352         0.368
                                     10.40                0.295         0.409
       D1                7.50                             0.394

       E                 10

       E1                8.50                             0.334

       e                       2.54                              0.1

       e1                4.88        5.28                 0.192         0.208

       H                 15          15.85                0.590         0.624

       J1                2.49        2.69                 0.099         0.106

       L                 2.29        2.79                 0.090         0.110

       L1                1.27        1.40                 0.05          0.055

       L2                1.30        1.75                 0.051         0.069

       R                       0.4                               0.016

       V2                0                           8  0            8

12/18                    0079457_M

                                   Doc ID 9118 Rev 9
STx20NK50Z                                                  Package mechanical data

                          TO-220FP mechanical data

            Dim.          Min.                     mm               Max.
                                                      Typ.
              A           4.4                                         4.6
              B           2.5                           16            2.7
              D           2.5                                        2.75
              E           0.45                                        0.7
              F           0.75                                         1
             F1           1.15                                       1.70
             F2           1.15                                        1.5
              G           4.95                                        5.2
             G1           2.4                                         2.7
              H            10                                        10.4
             L2
             L3           28.6                                       30.6
             L4           9.8                                        10.6
             L5           2.9                                         3.6
             L6           15.9                                       16.4
             L7             9                                         9.3
            Dia             3                                         3.2

                                         L7                        E

                  A                                                F
                       B
                                                                             G
                          Dia                               D       G1
                                     L6            L5
                                                                   7012510_Rev_J
                                                            F1 F2
                                                                                    13/18
                  H

                                         L2                 L4

                                             L3

                                Doc ID 9118 Rev 9
Package mechanical data                                      STx20NK50Z

                              TO-220 type A mechanical data     Max
                                                                4.60
                                                 mm             0.88
                                                                1.70
                         Dim                                    0.70
                                                               15.75
                              Min                Typ
                                                               10.40
                         A    4.40                              2.70
                                                                5.15
                         b    0.61                              1.32
                                                                6.60
                         b1   1.14                              2.72
                                                                  14
                         c    0.48                              3.93

                         D    15.25                             3.85
                                                                2.95
                         D1                      1.27

                         E    10

                         e    2.40

                         e1   4.95

                         F    1.23

                         H1   6.20

                         J1   2.40

                         L    13

                         L1   3.50

                         L20                     16.40

                         L30                     28.90

                         P    3.75

                         Q    2.65

                                                             0015988_Rev_S

14/18                         Doc ID 9118 Rev 9
STx20NK50Z                                                     Package mechanical data

                        Dim.         TO-247 Mechanical data

                          A   Min.                      mm.    Max.
                         A1   4.85                       Typ   5.15
                          b   2.20                             2.60
                         b1    1.0                      5.45   1.40
                         b2    2.0                      18.50  2.40
                          c    3.0                      5.50   3.40
                          D   0.40                             0.80
                          E   19.85                            20.15
                          e   15.45                            15.75
                          L
                         L1   14.20                            14.80
                         L2   3.70                             4.30
                         P
                         R   3.55                             3.65
                          S   4.50                             5.50

                                     Doc ID 9118 Rev 9                15/18
Packaging mechanical data                                                 STx20NK50Z

5      Packaging mechanical data

             D 2PAK FOOTPRINT

                                  TAPE AND REEL SHIPMENT

                                                          REEL MECHANICAL DATA

                                                     DIM.       mm        inch

                                                       A   MIN. MAX. MIN. MAX.
                                                       B
                                                       C            330          12.992
                                                       D
                                                       G   1.5            0.059
                                                       N
                                                       T   12.8 13.2 0.504 0.520

                                                           20.2           0795

                                                           24.4 26.4 0.960 1.039

                                                           100            3.937

                                                                    30.4         1.197

       TAPE MECHANICAL DATA                               BASE QTY        BULK QTY
                                                              1000            1000
                  mm            inch
       DIM.  MIN. MAX.     MIN. MAX.
             10.5 10.7     0.413 0.421
        A0   15.7 15.9     0.618 0.626
        B0    1.5 1.6      0.059 0.063
         D

       D1 1.59 1.61 0.062 0.063
       E 1.65 1.85 0.065 0.073
        F 11.4 11.6 0.449 0.456

       K0 4.8 5.0 0.189 0.197
       P0 3.9 4.1 0.153 0.161
       P1 11.9 12.1 0.468 0.476

       P2 1.9 2.1 0.075 0.082

       R 50                1.574

       T 0.25 0.35 0.0098 0.0137

       W 23.7 24.3 0.933 0.956

16/18                             Doc ID 9118 Rev 9
STx20NK50Z                                                              Revision history

6  Revision history

   Table 9. Document revision history

            Date         Revision                     Changes

            21-Jun-2004  7

            26-Mar-2009  8         Added new package, mechanical data.
            26-Nov-2009
                         9         Updated symbol for RDS(on) in Table 5: On/off states.

                                   Doc ID 9118 Rev 9                                      17/18
                          STx20NK50Z

                                                                            Please Read Carefully:

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18/18  Doc ID 9118 Rev 9
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