ورقة بيانات الترانزستور الضوئي LTR-5888DH - غلاف أخضر داود - جهد المجمع-الباعث 30 فولت - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد LTR-5888DH ترانزستورًا ضوئيًا عالي الأداء للأشعة تحت الحمراء، مُصممًا لتطبيقات الاستشعار التي تتطلب كشفًا موثوقًا للضوء تحت الأحمر. وظيفته الأساسية هي تحويل الإشعاع تحت الأحمر الساقط إلى تيار كهربائي. يتميز الجهاز بوجوده داخل غلاف بلاستيكي أخضر داود خاص، وهي ميزة رئيسية تُقلل بشكل كبير من حساسيته للضوء المرئي. هذا التأثير الترشيحي يقلل من التداخل الناتج عن مصادر الضوء المرئي المحيط، مما يعزز نسبة الإشارة إلى الضوضاء والموثوقية في أنظمة الاستشعار المخصصة للأشعة تحت الحمراء. يتميز المكون بنطاق تشغيل واسع لتيار المجمع، وحساسية عالية للضوء تحت الأحمر، وأوقات تبديل سريعة، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب استجابة سريعة.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

تم تصنيف الجهاز للعمل تحت ظروف قصوى محددة لضمان الموثوقية ومنع التلف. الحد الأقصى لتبديد الطاقة هو 100 ملي واط. يمكن لجهد المجمع-الباعث (V_CEO) أن يتحمل حتى 30 فولت، بينما يقتصر جهد الباعث-المجمع (V_ECO) على 5 فولت. يتراوح نطاق درجة حرارة التشغيل من -40°C إلى +85°C، ويمكن تخزينه في بيئات تتراوح من -55°C إلى +100°C. بالنسبة للحام، يمكن لأطراف التوصيل تحمل درجة حرارة 260°C لمدة 5 ثوانٍ عند القياس على بعد 1.6 مم من جسم المكون.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

يتم تحديد معايير الأداء التفصيلية عند درجة حرارة محيطة (T_A) تبلغ 25°C. جهد الانهيار للمجمع-الباعث (V_(BR)CEO) يبلغ عادةً 30 فولت عند تيار مجمع (I_C) بقيمة 1 مللي أمبير بدون إشعاع. يتراوح جهد تشبع المجمع-الباعث (V_CE(SAT)) من 0.1 فولت إلى 0.4 فولت عندما يكون تيار المجمع 100 ميكرو أمبير تحت إشعاع بقوة 1 ملي واط/سم². يتم تعريف سرعة التبديل بزمن الصعود (T_r) وزمن الهبوط (T_f)، والمحددين بـ 15 ميكرو ثانية و 18 ميكرو ثانية على التوالي تحت ظروف الاختبار V_CC=5V, I_C=1mA, ومقاومة حمل (R_L) بقيمة 1 كيلو أوم. يتراوح تيار الظلام للمجمع (I_CEO)، وهو تيار التسرب في حالة عدم وجود ضوء، بين 0.1 نانو أمبير و 100 نانو أمبير عند V_CE=10V.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

يستخدم LTR-5888DH نظام تصنيف (binning) لتصنيف الأجهزة بناءً على تيار المجمع في حالة التشغيل (I_C(ON)). هذه المعلمة هي متوسط التيار الناتج عن الترانزستور الضوئي تحت ظروف قياسية (V_CE= 5V, E_e= 1 mW/cm²). توفر ورقة البيانات مجموعتين من جداول التصنيف: واحدة لـ "إعداد الإنتاج" وأخرى لنطاق "تيار المجمع في حالة التشغيل" المضمون.

كل تصنيف (من A إلى H) يتوافق مع نطاق محدد لـ I_C(ON)ويتم تحديده بواسطة علامة لونية على المكون. على سبيل المثال، التصنيف A (المُعلَم بالأحمر) في إعداد الإنتاج له نطاق I_C(ON)من 0.20 مللي أمبير إلى 0.26 مللي أمبير، بينما نطاقه المضمون هو 0.16 مللي أمبير إلى 0.31 مللي أمبير. يسمح هذا التصنيف للمصممين باختيار مكونات ذات حساسية متسقة لمتطلبات دارتهم المحددة، مما يضمن أداءً يمكن التنبؤ به في الإنتاج الضخم. تتقدم التصنيفات من الحساسية الأقل (التصنيف A) إلى الحساسية الأعلى (التصنيف H).

4. تحليل منحنيات الأداء

تتضمن ورقة البيانات عدة منحنيات مميزة توضح سلوك الجهاز تحت ظروف متغيرة.

4.1 تيار الظلام للمجمع مقابل درجة الحرارة المحيطة

يوضح الشكل 1 أن تيار الظلام للمجمع (I_CEO) يزداد بشكل أسي مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة. هذا اعتبار بالغ الأهمية للتطبيقات ذات درجات الحرارة العالية، حيث يمكن أن يؤثر تيار التسرب المتزايد على مستوى الإشارة في حالة الإيقاف وأرضية الضوضاء لدائرة الاستشعار.

4.2 تبديد طاقة المجمع مقابل درجة الحرارة المحيطة

يصور الشكل 2 منحنى التخفيض لأقصى تبديد طاقة مسموح به للمجمع (P_C). مع زيادة درجة الحرارة المحيطة، يقل أقصى تبديد طاقة آمن بشكل خطي. هذا الرسم البياني ضروري لإدارة الحرارة وضمان عمل الجهاز ضمن منطقة التشغيل الآمنة (SOA).

4.3 زمن الصعود والهبوط مقابل مقاومة الحمل

يوضح الشكل 3 العلاقة بين سرعة التبديل (زمن الصعود T_rوزمن الهبوط T_f) ومقاومة الحمل (R_L). كل من T_rو T_fيزدادان مع زيادة مقاومة الحمل. يمكن للمصممين استخدام هذا المنحنى لتحسين المقايضة بين سرعة التبديل وتأرجح جهد الخرج عن طريق اختيار R_L value.

مناسبة.

4.4 تيار المجمع النسبي مقابل الإشعاع_eيرسم الشكل 4 تيار المجمع النسبي مقابل الإشعاع تحت الأحمر (E

). يُظهر المنحنى علاقة شبه خطية، حيث يقل معدل الزيادة في تيار المجمع عند مستويات إشعاع أعلى. تحدد هذه الخاصية حساسية الترانزستور الضوئي ونطاقه الديناميكي.

5. معلومات الميكانيكا والغلاف

يستخدم المكون غلاف ترانزستور ضوئي قياسي. تشمل الملاحظات الأبعادية الرئيسية: جميع الأبعاد بالمليمترات، مع تسامح عام يبلغ ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. أقصى بروز للراتنج تحت الحافة هو 1.5 مم. يتم قياس تباعد الأطراف عند النقطة التي تخرج فيها الأطراف من جسم الغلاف. تم اختيار المادة البلاستيكية الخضراء الداكنة خصيصًا لخصائصها الترشيحية البصرية.

6. إرشادات اللحام والتجميع

يمكن لحام الأطراف عند درجة حرارة قصوى تبلغ 260°C لمدة لا تتجاوز 5 ثوانٍ. يجب قياس ذلك على مسافة 1.6 مم (0.063 بوصة) من جسم الغلاف لمنع التلف الحراري للشريحة شبه الموصلة بالداخل. يمكن استخدام عمليات اللحام بالموجة أو إعادة التدفق القياسية المتوافقة مع هذا المظهر الحراري. يجب الحرص على تجنب الإجهاد الميكانيكي المفرط على الأطراف أثناء التعامل والتركيب.

7. توصيات التطبيق

7.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

يعد LTR-5888DH مثاليًا لتطبيقات الكشف تحت الحمراء المتنوعة، بما في ذلك كشف الأشياء والعد، ومستشعرات الفتحات (مثل تلك الموجودة في الطابعات أو آلات البيع)، واستشعار القرب، والأتمتة الصناعية حيث يتم استخدام مبدأ قطع الشعاع. يجعل غلافه الأخضر الداود مناسبًا بشكل خاص للبيئات ذات الضوء المرئي المحيط العالي، مثل ضوء النهار أو الإضاءة الداخلية الساطعة.

7.2 اعتبارات التصميم_Lعند تصميم الدائرة، تكون قيمة مقاومة الحمل (R_L) حاسمة. توفر مقاومة حمل أصغر (R_L) تبديلًا أسرع (كما هو موضح في الشكل 3) ولكنها تؤدي إلى تأرجح جهد خرج أصغر لتيار ضوئي معين. تعطي مقاومة حمل أكبر (R

) تأرجح جهد أكبر ولكن استجابة أبطأ. يجب ألا يتجاوز جهد التشغيل القيم القصوى المطلقة. يجب أن يتوافق اختيار التصنيف مع الحساسية المطلوبة لقوة إشارة الأشعة تحت الحمراء المتوقعة للتطبيق. للتشغيل المستقر، ضع في اعتبارك اعتماد تيار الظلام على درجة الحرارة، خاصة في البيئات ذات درجات الحرارة العالية.

8. المقارنة والتمييز التقني

الميزة المميزة الأساسية لـ LTR-5888DH هي غلافه الأخضر الداود. مقارنة بالأغلفة الشفافة أو عديمة اللون القياسية، يعمل هذا الغلاف كمرشح ضوء مرئي مدمج. هذا يلغي أو يقلل الحاجة إلى مرشح بصري خارجي، مما يبسط عملية التجميع، ويقلل عدد المكونات، ويخفض التكلفة المحتملة. يجعل مزيجه من الحساسية العالية، والتبديل السريع، ونطاق تيار المجمع الواسع منه خيارًا متعدد الاستخدامات بين الترانزستورات الضوئية للأشعة تحت الحمراء.

9. الأسئلة الشائعة (FAQ)
س: ما هو الغرض من الغلاف الأخضر الداود؟

ج: يقوم البلاستيك الأخضر الداود بترشيح جزء كبير من الضوء المرئي، مما يسمح في المقام الأول للضوء تحت الأحمر بالوصول إلى المنطقة الحساسة للترانزستور الضوئي. هذا يحسن الأداء في البيئات ذات الضوء المحيط الساطع عن طريق تقليل المشغلات الخاطئة أو الضوضاء.
س: كيف أختار التصنيف المناسب لتطبيقي؟

ج: اختر تصنيفًا بناءً على قوة إشارة الأشعة تحت الحمراء المتوقعة في تطبيقك. إذا كان مصدر الأشعة تحت الحمراء ضعيفًا أو بعيدًا، فقد يكون التصنيف ذو الحساسية الأعلى (مثل H، البرتقالي) ضروريًا. للإشارات القوية، قد يكفي التصنيف ذو الحساسية الأقل (مثل A، الأحمر) وقد يوفر فوائد مثل تيار ظلام أقل. استشر دائمًا نطاق التيار المضمون، وليس فقط نطاق إعداد الإنتاج.
س: لماذا تعتمد سرعة التبديل على مقاومة الحمل؟

ج: تشكل مقاومة الحمل والسعة الداخلية للترانزستور الضوئي دائرة RC. تزيد المقاومة الأكبر من ثابت الوقت RC، مما يبطئ شحن وتفريغ هذه السعة أثناء أحداث التبديل، وبالتالي يزيد من أوقات الصعود والهبوط.

10. حالة تطبيق عملية
الحالة: كشف الورق في طابعة مكتبية

في مستشعر صينية ورق الطابعة، يتم وضع صمام ثنائي باعث للضوء تحت الأحمر على جانب واحد من مسار الورق، ويوضع LTR-5888DH مباشرة في المقابل. عندما يكون الورق موجودًا، فإنه يحجب شعاع الأشعة تحت الحمراء، مما يتسبب في انخفاض تيار الترانزستور الضوئي. الغلاف الأخضر الداود حاسم هنا لأن الطابعات تُستخدم غالبًا في مكاتب مضاءة جيدًا. يمنع أضواء الفلورسنت أو LED في الغرفة من أن تُفسر خطأً على أنها إشارة الأشعة تحت الحمراء من الصمام الثنائي، مما يضمن كشفًا موثوقًا لنفاد الورق. عادةً ما يتم اختيار تصنيف متوسط الحساسية (مثل C أو D)، وسيتم اختيار قيمة مقاومة الحمل لتوفير إشارة خرج رقمية نظيفة لوحدة التحكم الدقيقة للطابعة مع وقت استجابة مناسب لحركة الورق.

11. مبدأ التشغيل

يعمل الترانزستور الضوئي بشكل مشابه للترانزستور ثنائي القطب القياسي (BJT) ولكن مع منطقة قاعدة حساسة للضوء. بدلاً من تيار القاعدة، تولد الفوتونات الساقطة (جزيئات الضوء) أزواج إلكترون-فجوة في وصلة القاعدة-المجمع عندما تكون طاقتها كافية. تعمل هذه الحاملات الضوئية المتولدة كتيار قاعدة، يتم تضخيمه بعد ذلك بواسطة كسب تيار الترانزستور (بيتا، β). يؤدي هذا إلى تيار مجمع أكبر بكثير من التيار الضوئي الأصلي، مما يوفر حساسية عالية. تم تحسين LTR-5888DH للاستجابة للفوتونات في نطاق الطول الموجي للأشعة تحت الحمراء.

12. اتجاهات التكنولوجيا