Hoja de Datos Técnicos del Fototransistor Infrarrojo LTR-S971-TB - Paquete de Vista Lateral - Vce 30V

1. Descripción General del Producto

El LTR-S971-TB es un componente discreto de fototransistor infrarrojo (IR) diseñado para aplicaciones de detección. Pertenece a una amplia familia de dispositivos optoelectrónicos destinados a entornos que requieren una detección fiable de luz infrarroja. La función principal de este componente es convertir la radiación infrarroja incidente en una señal eléctrica, específicamente una corriente de colector proporcional a la densidad de potencia IR recibida.

Sus ventajas principales incluyen una lente de cúpula de vista lateral alojada en un encapsulado negro, lo que ayuda a dirigir el campo de visión y potencialmente reduce la interferencia de la luz ambiental desde otros ángulos. El dispositivo está empaquetado para procesos de montaje modernos, suministrado en cinta de 8 mm en carretes de 13 pulgadas de diámetro, haciéndolo compatible con equipos de colocación automática y procesos de soldadura por reflujo infrarrojo. También cumple con los estándares RoHS y de producto ecológico.

Los mercados y aplicaciones objetivo para este fototransistor son principalmente la electrónica de consumo y la detección industrial. Las áreas de aplicación clave incluyen servir como receptor infrarrojo en sistemas como controles remotos y permitir la detección infrarroja montada en PCB para funciones como detección de proximidad, detección de objetos y enlaces básicos de transmisión de datos donde el IR es el medio.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

El rendimiento del LTR-S971-TB está definido por un conjunto de especificaciones absolutas máximas y características eléctricas/ópticas detalladas, todas especificadas a una temperatura ambiente (TA) de 25°C.

2.1 Especificaciones Absolutas Máximas

Estas especificaciones definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente al dispositivo. No están destinadas para operación normal.

• Disipación de Potencia (Pd):100 mW. Esta es la potencia máxima que el dispositivo puede disipar como calor.
• Tensión Colector-Emisor (V_CE):30 V. La tensión máxima que se puede aplicar entre los terminales de colector y emisor.
• Tensión Emisor-Colector (V_EC):5 V. La tensión inversa máxima aplicable entre emisor y colector.
• Rango de Temperatura de Operación (T_op):-40°C a +85°C. El rango de temperatura ambiente para una operación confiable del dispositivo.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento (T_stg):-55°C a +100°C. El rango de temperatura para almacenamiento no operativo.
• Condición de Soldadura por Infrarrojos:Resiste 260°C durante un máximo de 10 segundos, definiendo su capacidad de soldadura por reflujo.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos parámetros definen el rendimiento del dispositivo bajo condiciones de prueba especificadas, representando el comportamiento operativo típico.

• Tensión de Ruptura Colector-Emisor (V_(BR)CEO):30 V (Mín). Medida con una corriente de fuga inversa (I_R) de 100µA y sin iluminación IR incidente (E_e= 0 mW/cm²).
• Tensión de Ruptura Emisor-Colector (V_(BR)ECO):5 V (Mín). Medida con I_E= 100µA y sin iluminación.
• Tensión de Saturación Colector-Emisor (V_CE(SAT)):0.4 V (Máx). La tensión a través del dispositivo cuando está completamente "encendido", probada a I_C= 100µA bajo una irradiancia de 0.5 mW/cm².
• Tiempo de Subida (T_r) y Tiempo de Bajada (T_f):15 µs (Típ). Estos parámetros de velocidad de conmutación se miden con V_CE=5V, I_C=1mA, y R_L=1kΩ, indicando su idoneidad para detección de velocidad moderada.
• Corriente de Oscuridad del Colector (I_CEO):100 nA (Máx). La corriente de fuga que fluye del colector al emisor cuando no hay luz, a V_CE=20V. Un valor más bajo es mejor para la relación señal-ruido.
• Corriente del Colector en Estado de Conducción (I_C(ON)):4.0 mA (Típ). La corriente de salida cuando el dispositivo está iluminado, probada a V_CE=5V bajo una irradiancia de 0.5 mW/cm² de una fuente de 940nm. Este es un parámetro clave de sensibilidad.

3. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia a una sección para curvas típicas de características eléctricas/ópticas. Estas representaciones gráficas son cruciales para que los ingenieros de diseño comprendan el comportamiento del dispositivo más allá de las especificaciones de un solo punto.

Si bien las curvas específicas no se detallan en el texto proporcionado, los gráficos típicos para un fototransistor como el LTR-S971-TB incluirían:

• Corriente del Colector (I_C) vs. Tensión Colector-Emisor (V_CE):Una familia de curvas parametrizadas por diferentes niveles de irradiancia infrarroja incidente (E_e). Esto muestra las características de salida y la región de saturación.
• Corriente del Colector (I_C) vs. Irradiancia Incidente (E_e):Este gráfico, a menudo a una V_CE fija, demuestra la linealidad (o no linealidad) de la respuesta del fototransistor a la intensidad de la luz, lo cual es central para su sensibilidad.
• Respuesta Espectral:Una curva que muestra la sensibilidad relativa del dispositivo a través de diferentes longitudes de onda de luz. Si bien la condición de prueba especifica 940nm, esta curva mostraría la longitud de onda de respuesta máxima y el ancho de banda de sensibilidad, importante para filtrar fuentes de luz no deseadas.
• Dependencia de la Temperatura:Gráficos que muestran cómo parámetros clave como la corriente de oscuridad (I_CEO) y la corriente del colector (I_C) varían con la temperatura ambiente, lo cual es crítico para diseños que operan fuera de la temperatura ambiente.

4. Información Mecánica y de Empaquetado

4.1 Dimensiones de Contorno

El dispositivo presenta un paquete de vista lateral con una lente de cúpula. Todas las dimensiones se proporcionan en milímetros con una tolerancia estándar de ±0.1 mm a menos que se especifique lo contrario. El dibujo mecánico exacto define el tamaño del cuerpo, el espaciado de los pines, la posición de la lente y la huella general crítica para el diseño del PCB.

4.2 Dimensiones Sugeridas para las Pistas de Soldadura

Se proporciona un patrón de pistas (huella) recomendado para el PCB. Adherirse a estas dimensiones asegura la formación adecuada de la junta de soldadura, la estabilidad mecánica y el alivio térmico durante el proceso de soldadura.

4.3 Dimensiones del Empaque en Cinta y Carrete

Los dibujos detallados especifican las dimensiones de la cinta portadora (tamaño del bolsillo, paso), la cinta de cubierta y las dimensiones del carrete. Esta información es esencial para la configuración de la línea de montaje automatizado. Las especificaciones clave señaladas son un carrete de 13 pulgadas que contiene 9000 piezas, con un máximo de dos componentes faltantes consecutivos permitidos, siguiendo los estándares ANSI/EIA 481-1-A-1994.

5. Pautas de Soldadura y Montaje

5.1 Condiciones de Almacenamiento

El dispositivo es sensible a la humedad. En su bolsa sellada a prueba de humedad con desecante, debe almacenarse a ≤30°C y ≤90% HR y usarse dentro de un año. Una vez abierta, el entorno de almacenamiento no debe exceder los 30°C y 60% HR. Los componentes fuera de su empaque original por más de una semana deben secarse en horno a aproximadamente 60°C durante al menos 20 horas antes de soldar para prevenir el "efecto palomita de maíz" durante el reflujo.

5.2 Parámetros de Soldadura

Soldadura por Reflujo:Se recomienda un perfil compatible con JEDEC.

• Precalentamiento: 150–200°C durante un máximo de 120 segundos.
• Temperatura Pico: Máximo de 260°C.
• Tiempo por encima de 260°C: Máximo de 10 segundos, con un máximo de dos ciclos de reflujo permitidos.

Soldadura Manual (Soldador):

• Temperatura del Soldador: Máximo de 300°C.
• Tiempo de Contacto: Máximo de 3 segundos por junta.

La hoja de datos enfatiza que el perfil óptimo depende del diseño específico del PCB, los componentes y la pasta de soldar utilizada.

5.3 Limpieza

Si es necesaria la limpieza después de soldar, solo deben usarse solventes a base de alcohol como alcohol isopropílico.

6. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

6.1 Diseño del Circuito de Excitación

Un fototransistor es fundamentalmente un dispositivo de salida de corriente. La hoja de datos proporciona una guía crucial para excitar múltiples dispositivos.El Modelo de Circuito (A)es la configuración recomendada, donde cada fototransistor tiene su propia resistencia limitadora de corriente en serie conectada al voltaje de alimentación. Esto asegura uniformidad de intensidad al compensar las variaciones menores en las características corriente-tensión (I-V) entre dispositivos individuales.El Modelo de Circuito (B), donde múltiples dispositivos comparten una sola resistencia, no se recomienda ya que puede conducir a un brillo desigual o a un reparto de corriente desigual debido a desajustes entre dispositivos.

6.2 Alcance de la Aplicación y Precauciones

El componente está destinado a equipos electrónicos estándar (oficina, comunicaciones, domésticos). La hoja de datos incluye una precaución específica contra su uso en aplicaciones críticas para la seguridad o de alta confiabilidad—como aviación, soporte vital médico o sistemas de control de transporte—sin consulta y calificación previas, ya que una falla podría poner en peligro la vida o la salud.

6.3 Escenarios de Aplicación Típicos

• Receptores de Control Remoto por Infrarrojos:Detección de señales IR moduladas desde controles remotos.
• Detección de Proximidad y Objetos:Detección de la presencia o ausencia de un objeto mediante la detección de luz IR reflejada o bloqueada.
• Enlaces de Datos IR Básicos:Para transmisión inalámbrica de datos de corto alcance y baja velocidad.
• Sensores de Alarma de Seguridad:Como parte de un sistema de detección de intrusos basado en interrupción de haz o reflexión.

7. Principio de Funcionamiento

Un fototransistor opera según el principio del efecto fotoeléctrico dentro de una estructura de transistor de unión bipolar (BJT). Los fotones incidentes con suficiente energía (en el espectro infrarrojo para este dispositivo) son absorbidos en la región de la unión base-colector, generando pares electrón-hueco. Estos portadores fotogenerados son efectivamente amplificados por la ganancia de corriente (beta, β) del transistor. El terminal de la base a menudo se deja desconectado o se usa con una resistencia para el control de polarización. La salida resultante es una corriente de colector (I_C) que es mucho mayor que la fotocorriente primaria, proporcionando una amplificación de señal inherente. La lente de vista lateral enfoca y dirige la luz IR entrante hacia el área sensible del semiconductor, definiendo el campo de visión del dispositivo.

8. Información de Empaquetado y Pedido

El empaquetado estándar es de 9000 piezas por carrete de 13 pulgadas. Las especificaciones de cinta y carrete cumplen con los estándares ANSI/EIA para garantizar la compatibilidad con maquinaria automática de pick-and-place. El número de parte LTR-S971-TB identifica de manera única esta variante específica (probablemente indicando el tipo de paquete 'TB' para vista lateral).

9. Preguntas Frecuentes Basadas en Parámetros Técnicos

P: ¿Cuál es la velocidad de respuesta típica de este sensor?

R: Los tiempos típicos de subida y bajada son 15 microsegundos, lo que lo hace adecuado para detectar señales IR moduladas comunes en controles remotos, que típicamente operan a frecuencias portadoras como 38 kHz.

P: ¿Qué tan sensible es el LTR-S971-TB?

R: Bajo una condición de prueba de 0.5 mW/cm² a 940nm y V_CE=5V, típicamente proporciona 4.0 mA de corriente de colector. Cuanto menor sea la irradiancia necesaria para producir una corriente de salida utilizable, mayor será la sensibilidad.

P: ¿Puedo usarlo al aire libre o en entornos de alta temperatura?

R: Su rango de temperatura de operación es de -40°C a +85°C, permitiendo su uso en una amplia gama de entornos. Sin embargo, los diseñadores deben considerar la dependencia de la temperatura de su corriente de oscuridad y corriente de salida, lo que puede afectar la relación señal-ruido en los extremos.

P: ¿Por qué se necesita una resistencia separada para cada fototransistor en paralelo?

R: Debido a las variaciones naturales de fabricación, las características I-V de los fototransistores individuales difieren ligeramente. Una resistencia compartida los obliga a tener el mismo voltaje, lo que puede causar un desequilibrio de corriente significativo. Las resistencias individuales permiten que cada dispositivo se autopolarice, asegurando un reparto de corriente y un rendimiento más uniformes.

10. Ejemplo de Caso de Diseño y Uso

Escenario: Diseñar un contador de objetos simple usando un sensor IR de haz interrumpido.

1. Configuración:Un emisor IR (IRED) se coloca en un lado de una cinta transportadora, y el fototransistor LTR-S971-TB se coloca directamente opuesto.
2. Circuito:El fototransistor se configura en una configuración de emisor común. Una resistencia de pull-up (por ejemplo, 1kΩ a 10kΩ) se conecta desde el colector a V_CC(por ejemplo, 5V). El emisor se conecta a tierra. La señal de salida se toma del nodo del colector.
3. Operación:Cuando el haz IR no está interrumpido, el fototransistor está iluminado, lo que hace que conduzca y baje el voltaje del colector (cerca de V_CE(SAT)). Cuando un objeto interrumpe el haz, la iluminación cesa, el fototransistor se apaga y el voltaje del colector es elevado por la resistencia.
4. Procesamiento de Señal:Esta transición de voltaje digital (de bajo a alto) puede alimentarse a un pin de entrada digital de un microcontrolador o a un comparador para activar una rutina de conteo.
5. Consideraciones de Diseño:El valor de la resistencia de pull-up afecta la velocidad de conmutación y el consumo de corriente. La luz IR ambiental (por ejemplo, de la luz solar) puede causar disparos falsos, por lo que el sistema puede requerir filtrado óptico, una carcasa para proteger de la luz ambiental o modulación/demodulación del haz IR.

Nota: La apariencia y las especificaciones del producto están sujetas a cambios sin previo aviso para su mejora.