Zamienniki tranzystora 2N60 – FQP2N60C, STP2N60, IRFBC20, superjunction 600V MOSFET

Pytanie

Zamiennik za 2n60

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• Najczęściej stosowanymi, pewnymi zamiennikami dla tranzystora 2N60 (N-MOSFET 600 V / 2 A, TO-220/TO-220FP) są m.in.:
  • FQP2N60C / FQPF2N60C (onsemi)
  • STF2N60 / STP2N60 (ST Microelectronics)
  • IRFBC20, IRFBC30, IRFBC40 (Infineon/IR)
  • SSS2N60B, SSW2N60B (Jilin, Sino‐Micro)
  • SPA02N60C3, SPA03N60C3 (Infineon CoolMOS C3)
  • TK2A60DA, TK3A60DA (Toshiba)
• Wybieraj element o: V_DS ≥ 600 V, I_D ≥ 2 A, R_DS(on) ≤ 5 Ω (przy V_GS = 10 V) i tej samej obudowie/pinoucie.

Kluczowe punkty

1. Zgodność napięciowa (600 … 650 V) i prądowa (≥ 2 A).
2. R_DS(on) jak równe lub niższe od 5 Ω.
3. Zbliżone Q_g, C_iss i czasy przełączania w układach impulsowych.
4. Ta sama obudowa (TO-220/TO-220FP) i pinout G-D-S.

Szczegółowa analiza problemu

1. Charakterystyka oryginału (typowe wartości 2N60/FQP2N60C)
   • V_DS = 600 V • I_D = 2 A (@ T_c = 25 °C) • R_DS(on)_max ≈ 4,7 Ω
   • Q_g ≈ 9 … 12 nC • C_oss ≈ 145 pF • T_r ≈ 35 ns • P_d = 50 W (TO-220)

2. Dobór zamiennika – kryteria hierarchiczne
   a) Parametry statyczne (V_DS, I_D, R_DS(on), P_d).
   b) Parametry dynamiczne (Q_g, C_iss, czasy przełączania) – kluczowe w SMPS.
   c) Termiczne (R_thJC, typ obudowy).
   d) Bezpieczeństwo pracy (SOA, avalanche energy E_AS).

3. Analiza wybranych zamienników

4. Elementy, których NIE należy traktować jako zamienników
   • IRF740 (400 V) – zbyt niskie napięcie.
   • BUZ71 / BUZ72 (50 V / 100 V) – zupełnie inna klasa napięciowa.

5. Zastosowania i wrażliwość na parametry
   • Zasilacze impulsowe (flyback/forward ≤ 100 kHz) – krytyczne: R_DS(on), Q_g, C_oss.
   • Układy liniowe (np. klasa A/B, proste ściemniacze) – ważniejsze: SOA, termika, P_d.
   • Aplikacje wysokoprądowe – rozważ mocniejsze wersje 3N60, 4N60, 5N60 z niższym R_DS(on).

6. Test kompatybilności
   • Porównaj pełne noty katalogowe (w tym wykresy SOA).
   • Zmierz wydajność drivera bramki: I_gate_peak ≥ Q_g·f_sw·2.
   • Sprawdź temperaturę złącza w warunkach maksymalnych – symulacja lub pomiar termowizją.

Aktualne informacje i trendy

• Superjunction MOSFETy 600 / 650 V (Infineon CoolMOS, ST SuperMESH, onsemi FDsuper) oferują R_DS(on) nawet poniżej 0,4 Ω przy tej samej obudowie, redukując straty i temperaturę.
• Pojawiają się 650 V tranzystory GaN-HEMT, które przy prądach 2 A mają ekstremalnie niski Q_g (< 2 nC) i znacznie mniejsze straty przełączania – możliwe, choć droższe ulepszenie w SMPS ≥ 100 kHz.
• Trend RoHS3/REACH – nowe serie (np. SPA02N60C3) są w pełni zgodne; stare 2N60 bywa już EoL.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• RDS(on) wpływa liniowo na stratę przewodzenia: \(P_{cond}=I_D^2·R\{DS(on)}·D\) (D – cykl pracy).
• Q_g i Ciss decydują o stracie przełączania: \(P_{sw}=Q_g·V_{GS}·f_{sw}\) + \(0,5·C_{oss}·V_{DS}^2·f\{sw}\).
• Obudowy TO-220FP mają ~4 × większą rezystancję termiczną niż TO-220 – ograniczenie mocy.

Aspekty etyczne i prawne

• W urządzeniach podlegających certyfikacji (CE, UL) wymiana elementu na niekwalifikowany odpowiednik może unieważnić deklarację zgodności.
• Tranzystory wysokonapięciowe pracują bezpośrednio na sieci – należy zachować wymagania bezpieczeństwa dotykowego (Basic / Reinforced insulation) i odstępy na płytce.
• Zgodność z dyrektywą RoHS oraz brak chińskich podróbek – korzystaj ze sprawdzonych dystrybutorów (Digi-Key, Mouser, TME, Farnell).

Praktyczne wskazówki

1. Jeśli oryginał był w TO-220FP, a nowy element jest w TO-220, zamontuj podkładkę mikową i tulejkę izolującą.
2. Przy zamianie na MOSFET z dużo niższym R_DS(on) zmniejsz rezystor bramkowy lub dodaj „snubber” RC – ograniczysz oscylacje.
3. Po wymianie wykonaj pomiar temperatury radiatora przy maksymalnym obciążeniu; T_case < 90 °C zalecane dla długiej żywotności.
4. W SMPS przetestuj przebiegi napięć i prądów oscyloskopem ≥ 200 MHz, aby wykryć ewentualne oscylacje bramki.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Same podstawowe parametry (V_DS, I_D, R_DS(on)) nie gwarantują pełnej zamienności; w układach wysokoczęstotliwościowych kluczowe są Q_g i C_oss.
• Różne technologie (planar vs. superjunction) mają różne przebiegi odzyskiwania diody wewnętrznej – może to wpływać na emisję EMI.
• Niektóre listy internetowe (np. BUZ71, IRF740) zawierają elementy niekompatybilne napięciowo – przed zakupem zawsze weryfikuj datasheet!

Sugestie dalszych badań

• Analiza superjunction vs. GaN dla aplikacji > 50 kHz pod kątem sprawności i emisji.
• Modelowanie termiczne 3D z użyciem narzędzi FEM (ANSYS, Simcenter) dla radiatorów o ograniczonej przestrzeni.
• Charakterystyka SOA tranzystorów 600 V w zwarciu do szyny – przydatne w zasilaczach aktywnego PFC.
• Badania niezawodnościowe (HTRB, H3TRB) nowych serii 650 V superjunction podniesionych do 175 °C.

Krótkie podsumowanie

Tranzystor 2N60 to klasyczny 600 V/2 A N-MOSFET. Bezpieczne zamienniki to FQP2N60C, STP/STF2N60, IRFBC20-40 oraz nowsze superjunction 02-03N60C3. Kluczowa jest zgodność napięciowa, prądowa, R_DS(on) i parametrów dynamicznych; stare propozycje typu IRF740 czy BUZ71 nie spełniają wymagań. Zawsze porównuj pełne datasheety, uwzględnij chłodzenie, a w obwodach impulsowych zweryfikuj Q_g i czasy przełączania.