Tranzystor MOSFET SFS04R02PN - Specyfikacja i Zastosowanie

Pytanie

co to jest sfs04r02pn?

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• SFS04R02PN to niskonapięciowy, n-kanałowy tranzystor mocy MOSFET wykonany w technologii trench, przeznaczony do pracy przy dużych prądach i bardzo małej rezystancji w stanie przewodzenia (≈ 2 mΩ).
• Najważniejsze parametry: VDSS ≈ 40 V, ID 80 – 120 A, RDS(on) typ. 1,9 – 2,2 mΩ (VGS = 10 V), obudowa SMD DFN 5 × 6 mm (wersja „PN”) lub warianty przewlekane (np. TO-220FM w wersji „PF”).
• Wykorzystywany głównie w synchronicznych przetwornicach DC-DC, zasilaczach impulsowych, VRM płyt głównych i kart graficznych oraz jako klucz niskostratny w układach rozdziału zasilania.

Szczegółowa analiza problemu

1. Identyfikacja i producenci

1. Oznaczenie „SFS” jest stosowane m.in. przez:
   • Oriental Semiconductor („FSMOS®” – link w odpowiedzi online)
   • Silan Microelectronics (również publikują noty z przedrostkiem SFS)
2. Sufiks „PN” wskazuje najczęściej obudowę DFN 5 × 6-8L (Power DFN). Istnieją odmiany:
   • SFS04R02PN – DFN 5 × 6 mm
   • SFS04R02PF – TO-220/TO-220FM
   • SFS04R02PG – DPAK/TO-252
   Różnice dotyczą głównie obudowy; parametry elektryczne pozostają zbliżone.

2. Kluczowe parametry katalogowe (uśrednione z not producentów)

3. Zastosowania praktyczne

1. Synchroniczne przetwornice buck (klucz low-side oraz high-side do 12 V).
2. VRM w komputerach (płyty główne, GPU).
3. SMPS po stronie wtórnej (3,3 V / 5 V rail).
4. Sterowniki silników BLDC do 24 V.
5. Elektroniczne bezpieczniki i przełączniki obciążenia w urządzeniach mobilnych lub automotive (12 V).

4. Dobór lub zamiana

Dobierając zamiennik należy zachować:
• VDSS ≥ 40 V, • ID ≥ 80 A, • RDS(on) ≤ 2,8 mΩ, • zgodną obudowę/footprint, • Qg porównywalne (≤ 60 nC).
Popularne kompatybilne układy: Infineon BSC010N04, Vishay SIC462EDB, AOS AON7528, Nexperia PSMN2R0-40YL.

Aktualne informacje i trendy

• Trend rynkowy: przejście z klasycznego Si-MOSFET do układów SuperJunction lub SiC/GaN dla wyższych napięć, lecz w segmencie 40 V kluczowy pozostaje niski RDS(on) przy niskim koszcie – dokładnie specyfika SFS04R02PN.
• Nowe rewizje układów (2023-2024) obniżają RDS(on) poniżej 1,5 mΩ przy zachowaniu 40 V, jednak często tylko w większych obudowach PQFN 8 × 8.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Technologia trench polega na pionowych „rowkach” w strukturze krzemu, co zwiększa gęstość komórek i redukuje RDS(on).
• Niska wartość Qg + niski RDS(on) = niskie straty przełączania i przewodzenia, krytyczne dla sprawności ≥ 95 % w przetwornicach synchronicznych.
• Wersja DFN wymaga dużych pól miedzianych na PCB (thermal pad) – bez nich parametry prądowe są nieosiągalne.

Aspekty etyczne i prawne

• W aplikacjach automotive element powinien mieć kwalifikację AEC-Q101; należy zweryfikować czy konkretna seria (Oriental, Silan) ją posiada.
• Wysokie prądy wymagają projektu zgodnego z normami bezpieczeństwa (UL/IEC 62368-1 dla SMPS).

Praktyczne wskazówki

1. Zaprojektuj pólko miedziane ≥ 50 mm² pod termopadem DFN, wielokrotnie przelotowane do warstwy masy.
2. Zmierz rzeczywiste temperatury IR-kamerą; dopuszczalne Tc ≤ 125 °C dla niezawodności MTBF > 100 k h.
3. Przy częstotliwości > 500 kHz rozważ driver o prądzie ≥ 2 A, by skrócić czasy przełączania i ograniczyć straty Qg.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Parametry ID w notach katalogowych zakładają idealne chłodzenie (Tc), a nie temperaturę otoczenia (Ta). W obudowie DFN w praktyce prąd ciągły spada do ~35 A przy ΔT ≤ 60 K.
• Istnieją różnice między notami producentów (Oriental vs Silan); przed projektem warto potwierdzić aktualną wersję datasheet i PCB-footprint.

Sugestie dalszych badań

• Porównanie z nowymi MOSFETami 40 V w technologii Shield-Gate (OnSemi), czy lepiej wypadną pod względem FOM = RDS(on) × Qg.
• Analiza termiczna transient-thermal-impedance (Zth-jc) tego układu i jego zamienników.
• Możliwość zastąpienia przez niskonapięciowe eGaN FET w mobilnych VRM (większa sprawność powyżej 1 MHz).

Krótkie podsumowanie

SFS04R02PN jest nowoczesnym, 40-woltowym n-MOSFET-em mocy o ekstremalnie małej rezystancji kanału (~2 mΩ) i dużej obciążalności prądowej (do 120 A w wersji przewlekanej). Dzięki temu doskonale sprawdza się w przetwornicach DC-DC i zasilaczach o wysokiej sprawności. Przy projektowaniu należy zwrócić uwagę na odpowiednie chłodzenie, dopasowanie sterownika bramki oraz kwalifikację AEC-Q101, jeżeli element ma trafić do aplikacji motoryzacyjnych.