LTR-C950-TB-T IR फोटोट्रांजिस्टर डेटाशीट - साइड व्यू पैकेज - Vce 30V - अंग्रेजी तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

LTR-C950-TB-T एक असतत इन्फ्रारेड (IR) फोटोट्रांजिस्टर घटक है जो संवेदन अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के एक व्यापक परिवार से संबंधित है, जिसे ऐसी प्रणालियों में उपयोग के लिए अभिप्रेत है जिन्हें इन्फ्रारेड प्रकाश का विश्वसनीय पता लगाने की आवश्यकता होती है। इस घटक का प्राथमिक कार्य आपतित इन्फ्रारेड विकिरण को इसके कलेक्टर टर्मिनल पर संबंधित विद्युत धारा में परिवर्तित करना है। ब्लैक हाउसिंग के साथ इसका साइड-व्यू, गुंबद लेंस पैकेज PCB माउंटिंग के लिए अनुकूलित है और परिवेशी प्रकाश हस्तक्षेप के प्रबंधन में सहायता करता है।

यह उपकरण आधुनिक स्वचालित असेंबली प्रक्रियाओं, जिसमें प्लेसमेंट उपकरण और अवरक्त रीफ्लो सोल्डरिंग शामिल हैं, के साथ संगतता के लिए इंजीनियर किया गया है। यह 940nm तरंगदैर्ध्य के अवरक्त प्रकाश के प्रति अपनी प्रतिक्रियाशीलता की विशेषता रखता है, जो दृश्यमान प्रकाश शोर से बचने के लिए विभिन्न रिमोट कंट्रोल और संवेदन प्रणालियों में आमतौर पर उपयोग किया जाता है।

1.1 मुख्य विशेषताएं और लाभ

• RoHS Compliant & Green Product: खतरनाक पदार्थों के बिना निर्मित, पर्यावरणीय मानकों का पालन करते हुए।
• ऑप्टिकल डिज़ाइन: एक काला, साइड-व्यू गुंबद लेंस की विशेषता है जो एक विशिष्ट दृश्य क्षेत्र प्रदान करता है और सेंसर को अवांछित परिवेशी प्रकाश से बचाने में मदद करता है।
• निर्माण संगतता: 7-इंच व्यास वाली रीलों पर 8mm टेप में आपूर्ति, जो इसे उच्च-गति स्वचालित प्लेसमेंट (पिक-एंड-प्लेस) मशीनों के साथ पूरी तरह संगत बनाती है।
• प्रक्रिया संगतता: सतह-माउंट प्रौद्योगिकी (एसएमटी) असेंबली लाइनों में प्रयुक्त मानक इन्फ्रारेड रीफ्लो सोल्डरिंग प्रोफाइल को सहने के लिए रेटेड।
• मानकीकृत पैकेज: ईआईए मानक पैकेज आउटलाइन के अनुरूप, जो पीसीबी फुटप्रिंट डिजाइन में पूर्वानुमेयता सुनिश्चित करता है।

1.2 लक्षित अनुप्रयोग

यह फोटोट्रांजिस्टर इलेक्ट्रॉनिक अनुप्रयोगों की एक श्रृंखला के लिए उपयुक्त है जहाँ गैर-संपर्क पहचान या संवेदन की आवश्यकता होती है। विशिष्ट उपयोग के मामलों में शामिल हैं:

• Infrared Receivers: उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स (टीवी, ऑडियो सिस्टम, सेट-टॉप बॉक्स) में रिमोट कंट्रोल से सिग्नल डिकोड करना।
• पीसीबी-माउंटेड प्रॉक्सिमिटी/ऑब्जेक्ट सेंसर्स: उपकरणों, स्वचालन उपकरणों और सुरक्षा उपकरणों में किसी वस्तु की उपस्थिति, अनुपस्थिति या स्थिति का पता लगाना।
• बेसिक ऑप्टिकल स्विचिंग: स्लॉट-प्रकार के इंटरप्टर या रिफ्लेक्टिव सेंसर में उपयोग किया जाता है।

2. गहन तकनीकी पैरामीटर विश्लेषण

निम्नलिखित अनुभाग निर्दिष्ट परीक्षण स्थितियों के तहत डिवाइस की परिचालन सीमाओं और प्रदर्शन विशेषताओं का विस्तृत विवरण प्रदान करते हैं।

2.1 Absolute Maximum Ratings

ये रेटिंग्स उन तनाव सीमाओं को परिभाषित करती हैं जिनके परे डिवाइस को स्थायी क्षति हो सकती है। इन सीमाओं पर या उससे अधिक पर संचालन की गारंटी नहीं है।

• शक्ति अपव्यय (P_D): 100 mW. डिवाइस द्वारा ऊष्मा के रूप में व्यय की जा सकने वाली अधिकतम सतत शक्ति।
• कलेक्टर-एमिटर वोल्टेज (V_CEO): 30 V. कलेक्टर और एमिटर टर्मिनलों के बीच लगाया जा सकने वाला अधिकतम वोल्टेज।
• एमिटर-कलेक्टर वोल्टेज (V_ECO): 5 V. उत्सर्जक और संग्राहक के बीच अधिकतम रिवर्स वोल्टेज।
• ऑपरेटिंग तापमान रेंज (T_A): -40°C से +85°C। सामान्य कार्यात्मक संचालन के लिए परिवेश का तापमान रेंज।
• भंडारण तापमान रेंज (T_stg): -55°C से +100°C। डिवाइस की सुरक्षित तापमान सीमा जब यह चालू न हो।
• इन्फ्रारेड सोल्डरिंग कंडीशन: रीफ्लो के दौरान अधिकतम 10 सेकंड के लिए 260°C के शिखर तापमान को सहन करता है।

2.2 Electrical & Optical Characteristics

ये मापदंड परिवेश के तापमान (T_A) 25°C पर मापे गए हैं और डिवाइस के सामान्य प्रदर्शन को परिभाषित करते हैं।

• Collector-Emitter Breakdown Voltage (V_(BR)CEO): 30 V (Min). The voltage at which a specified small reverse current (I_R = 100µA) flows with no illumination (E_e = 0 mW/cm²).
• Emitter-Collector Breakdown Voltage (V_(BR)ECO): 5 V (Min). Similar to V_(BR)CEO लेकिन रिवर्स बायस स्थिति के लिए।
• कलेक्टर-एमिटर संतृप्ति वोल्टेज (V_CE(SAT)): 0.4 V (Max). ट्रांजिस्टर के पूरी तरह से "चालू" (संचालन) होने पर कलेक्टर और एमिटर के बीच का वोल्टेज, जब 0.5 mW/cm² की विकिरणता और 100µA की कलेक्टर धारा (I_C) पर मापा जाता है। एक कम मान बेहतर प्रदर्शन को दर्शाता है।
• उदय काल (T_r) & Fall Time (T_f): 15 µs (Typ). एक स्पंदित प्रकाश इनपुट के प्रतिसाद में आउटपुट धारा के अपने अधिकतम मान के 10% से 90% तक बढ़ने (उदय काल) या 90% से 10% तक गिरने (पतन काल) में लगने वाला समय। V_CE=5V, I_C=1mA, and R_L=1kΩ.
• Collector Dark Current (I_CEO): 100 nA (Max). The small leakage current that flows from collector to emitter when no light is incident on the device (V_CE = 20V). Lower is better for sensitivity.
• On-State Collector Current (I_C(ON)): 1.5 से 9.2 mA. यह कलेक्टर करंट है जो डिवाइस को एक मानकीकृत इन्फ्रारेड स्रोत (E_e=0.5 mW/cm², λ=940nm, V_CE=5V) से प्रकाशित करने पर उत्पन्न होता है। यह मुख्य संवेदनशीलता पैरामीटर है।

3. बिनिंग प्रणाली स्पष्टीकरण

डिवाइसों को उनके ऑन-स्टेट कलेक्टर करंट (I_C(ON)) के आधार पर परफॉर्मेंस बिन में वर्गीकृत किया जाता है। यह डिजाइनरों को उनकी विशिष्ट सर्किट आवश्यकताओं के लिए सुसंगत संवेदनशीलता वाले घटकों का चयन करने की अनुमति देता है।

• BIN A: I_C(ON) 1.5 mA (न्यूनतम) से 2.9 mA (अधिकतम) तक की सीमा।
• BIN B: I_C(ON) 2.9 mA (न्यूनतम) से 5.5 mA (अधिकतम) तक की सीमा में है।
• BIN C: I_C(ON) 5.5 mA (न्यूनतम) से 9.2 mA (अधिकतम) तक की सीमा में है।

प्रत्येक बिन की सीमाओं पर ±15% की सहनशीलता लागू की जाती है। सर्किट लाभ और सीमा स्तरों की गणना करते समय डिजाइनरों को इस विविधता को ध्यान में रखना चाहिए।

4. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण

डेटाशीट कई विशेषता ग्राफ प्रदान करती है जो विभिन्न परिस्थितियों में डिवाइस के व्यवहार को दर्शाते हैं।

4.1 Spectral Sensitivity

एक ग्राफ (चित्र.1) तरंग दैर्ध्य के विरुद्ध सापेक्ष स्पेक्ट्रल संवेदनशीलता दर्शाता है। LTR-C950-TB-T लगभग 940nm पर चरम संवेदनशीलता प्रदर्शित करता है, जो सामान्य इन्फ्रारेड एमिटर्स (IREDs) से मेल खाता है। 800nm से कम और 1100nm से अधिक तरंग दैर्ध्य के लिए संवेदनशीलता तेजी से गिरती है, जो दृश्य प्रकाश स्पेक्ट्रम के अधिकांश भाग के विरुद्ध अंतर्निहित फ़िल्टरिंग प्रदान करती है।

4.2 कलेक्टर डार्क करंट बनाम तापमान

The curve (Fig.3) plots Collector Dark Current (I_CEO) against Ambient Temperature (T_A). I_CEO तापमान के साथ घातांकीय रूप से बढ़ता है। यह उच्च-तापमान अनुप्रयोगों के लिए एक महत्वपूर्ण विचार है, क्योंकि बढ़ी हुई डार्क करंट नॉइज फ्लोर को बढ़ाती है और सेंसर के सिग्नल-टू-नॉइज अनुपात को प्रभावित कर सकती है।

4.3 गतिशील प्रतिक्रिया बनाम लोड

ग्राफ़ (Fig.4) दिखाते हैं कि राइज़ टाइम (T_r) और फॉल टाइम (T_f) भार प्रतिरोध (R) के साथ परिवर्तित होता है_L). दोनों समय उच्च भार प्रतिरोध के साथ बढ़ते हैं। तीव्र स्विचिंग की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए, एक छोटा भार प्रतिरोधक लाभकारी है, हालांकि इससे आउटपुट वोल्टेज स्विंग कम हो जाएगा।

4.4 सापेक्ष कलेक्टर धारा बनाम विकिरण

यह ग्राफ (Fig.5) आउटपुट करंट और आपतित प्रकाश शक्ति (विकिरण) के बीच संबंध दर्शाता है। एक महत्वपूर्ण सीमा में प्रतिक्रिया आम तौर पर रैखिक होती है, जो एनालॉग सेंसिंग अनुप्रयोगों के लिए वांछनीय है। यह डिवाइस की आनुपातिक प्रकाश-से-धारा परिवर्तक के रूप में कार्य करने की क्षमता की पुष्टि करता है।

4.5 विकिरण पैटर्न

एक ध्रुवीय आरेख (Fig.6) साइड-व्यू पैकेज की कोणीय संवेदनशीलता को दर्शाता है। सापेक्ष विकिरण तीव्रता (या संवेदनशीलता) को आपतित प्रकाश के कोण के विरुद्ध आलेखित किया गया है। यह आरेख यांत्रिक डिजाइन के लिए आवश्यक है, जो प्रभावी दृश्य क्षेत्र (FOV) को दर्शाता है जिसके भीतर सेंसर एक IR स्रोत का विश्वसनीय रूप से पता लगाएगा।

5. Mechanical & Package Information

5.1 Outline Dimensions

The device has a standard side-view phototransistor package. Key dimensions include body size, lead spacing, and lens position. All dimensions are provided in millimeters with a typical tolerance of ±0.1mm unless otherwise specified. The pinout identifies the Collector and Emitter terminals.

5.2 अनुशंसित सोल्डर पैड डिज़ाइन

PCB डिज़ाइन के लिए एक लैंड पैटर्न (फुटप्रिंट) प्रदान किया गया है। माउंटिंग पैड के लिए अनुशंसित पैड आयाम 1.0mm x 1.8mm हैं, जिनके बीच 1.8mm का अंतर है। इस पैटर्न का पालन करने से रीफ्लो के दौरान एक विश्वसनीय सोल्डर जोड़ और उचित यांत्रिक संरेखण सुनिश्चित होता है।

6. Soldering & Assembly Guidelines

6.1 Reflow Soldering Profile

लीड-मुक्त (Pb-free) प्रक्रियाओं के लिए एक सुझाई गई रीफ्लो प्रोफाइल शामिल है। मुख्य पैरामीटर हैं:

• प्री-हीट: 150-200°C अधिकतम 120 सेकंड तक।
• पीक तापमान: अधिकतम 260°C.
• द्रव अवस्था से ऊपर का समय: डिवाइस को 260°C से अधिक तापमान के संपर्क में 10 सेकंड से अधिक समय तक नहीं रखना चाहिए।

प्रोफ़ाइल JEDEC मानकों पर आधारित है। इंजीनियरों को अपने विशिष्ट PCB डिज़ाइन, सोल्डर पेस्ट और ओवन के लिए प्रोफ़ाइल का चरित्रांकन करना चाहिए।

6.2 Hand Soldering

यदि Hand Soldering आवश्यक है, तो 300°C से अधिक तापमान वाले सोल्डरिंग आयरन का उपयोग करें, और प्रति जोड़ संपर्क समय 3 सेकंड तक सीमित रखें। घटक लीड्स पर तनाव लगाने से बचें।

6.3 Cleaning

यदि सोल्डरिंग के बाद सफाई आवश्यक है, तो केवल अल्कोहल-आधारित सॉल्वेंट्स जैसे आइसोप्रोपाइल अल्कोहल का उपयोग करें। आक्रामक या अज्ञात रासायनिक क्लीनरों से बचें जो प्लास्टिक पैकेज या लेंस को नुकसान पहुंचा सकते हैं।

7. पैकेजिंग और हैंडलिंग

7.1 टेप और रील विनिर्देश

घटकों को 8 मिमी चौड़ी उभरी हुई वाहक टेप में पैक किया जाता है, जिसे 7-इंच (178 मिमी) व्यास की रीलों पर लपेटा जाता है। प्रत्येक रील में 2000 टुकड़े होते हैं। पैकेजिंग ANSI/EIA 481-1-A-1994 मानकों का अनुपालन करती है। नोट्स में निर्दिष्ट है कि लगातार अधिकतम दो घटक पॉकेट खाली हो सकते हैं (टेप सीलिंग के अनुसार) और टेप के भीतर भागों की अभिविन्यास दिशा चिह्नित की गई है।

7.2 भंडारण की स्थितियाँ

सीलबंद पैकेज: सीलबंद नमी अवरोध बैग (डेसिकेंट के साथ) में शेल्फ लाइफ एक वर्ष है। ≤30°C और ≤90% सापेक्ष आर्द्रता (RH) पर संग्रहित करें।
खोला गया पैकेज: सीलबंद बैग से निकाले गए घटकों के लिए, भंडारण वातावरण 30°C / 60% RH से अधिक नहीं होना चाहिए। खोलने के एक सप्ताह के भीतर IR रीफ्लो सोल्डरिंग पूरी करने की दृढ़ता से सिफारिश की जाती है। मूल बैग के बाहर लंबे समय तक भंडारण के लिए, डेसिकेंट के साथ एक सीलबंद कंटेनर में या नाइट्रोजन डेसिकेटर में संग्रहित करें। एक सप्ताह से अधिक समय तक खुले में संग्रहीत घटकों को सोल्डरिंग से पहले अवशोषित नमी को हटाने और रीफ्लो के दौरान "पॉपकॉर्निंग" को रोकने के लिए लगभग 60°C पर कम से कम 20 घंटे तक बेक किया जाना चाहिए।

8. Application Notes & डिज़ाइन संबंधी विचार

8.1 ड्राइव सर्किट डिज़ाइन

फोटोट्रांजिस्टर एक करंट-आउटपुट डिवाइस है। एक सामान्य सर्किट में, इसे कॉमन-एमिटर कॉन्फ़िगरेशन में जोड़ा जाता है। एक लोड रेसिस्टर (R_L) कलेक्टर और सप्लाई वोल्टेज (V_CC). एमिटर ग्राउंड से जुड़ा है। आपतित प्रकाश कलेक्टर करंट (I_C) को प्रवाहित करता है, जिससे R_L. यह वोल्टेज (V_बाहर = V_CC - I_C*R_L) सिग्नल आउटपुट है।

प्रमुख डिज़ाइन विकल्प:

• लोड रेसिस्टर (R_L): एक उच्च R_L दी गई प्रकाश परिवर्तन के लिए एक बड़ा आउटपुट वोल्टेज स्विंग देता है लेकिन प्रतिक्रिया समय बढ़ाता है (Fig.4 देखें)। एक निम्न R_L तेज प्रतिक्रिया प्रदान करता है लेकिन एक छोटा सिग्नल।
• बायसिंग: इस उपकरण को आधार के लिए किसी बाहरी पूर्वाग्रह धारा की आवश्यकता नहीं है; यह पूरी तरह से प्रकाश द्वारा नियंत्रित होता है।
• एकाधिक उपकरण: यदि किसी अनुप्रयोग में एकाधिक फोटोट्रांजिस्टर को समानांतर में जोड़ने की आवश्यकता है, तो उन्हें सीधे एक साथ जोड़ने की अनुशंसा नहीं की जाती है। उनके I में भिन्नताएं_C(ON) (यहां तक कि एक बिन के भीतर भी) असमान धारा साझाकरण का कारण बनेगी। एक धारा-सीमित प्रतिरोधक को प्रत्येक उपकरण के साथ श्रृंखला में रखा जाना चाहिए ताकि एकसमान व्यवहार सुनिश्चित हो सके।

8.2 सिग्नल-टू-नॉइज़ रेशियो (SNR) में सुधार

• मॉड्यूलेशन: रिमोट कंट्रोल एप्लिकेशन के लिए, IR स्रोत (IRED) को एक विशिष्ट वाहक आवृत्ति (जैसे, 38kHz) पर स्पंदित किया जाता है। प्राप्त करने वाला सर्किट इस आवृत्ति पर ट्यून किए गए एक बैंडपास फ़िल्टर को शामिल करता है, जो निरंतर परिवेशी प्रकाश और शोर को अस्वीकार करता है।
• ऑप्टिकल फ़िल्टरिंग: काला पैकेज और प्राकृतिक वर्णक्रमीय संवेदनशीलता (940nm पर शिखर) दृश्य प्रकाश के विरुद्ध कुछ फ़िल्टरिंग प्रदान करते हैं। अत्यधिक शोर वाले वातावरण के लिए, सेंसर के ऊपर एक अतिरिक्त बाहरी आईआर-पास/विज़िबल-ब्लॉक फ़िल्टर का उपयोग किया जा सकता है।
• इलेक्ट्रिकल फ़िल्टरिंग: फोटोट्रांजिस्टर के बाद एक एम्पलीफायर स्टेज जिसमें हाई-पास या बैंड-पास फिल्टरिंग शामिल है, एसी-कपल्ड सिग्नल के लिए SNR को और बेहतर बना सकती है।

8.3 लेआउट संबंधी विचार

• सेंसर को गर्मी पैदा करने वाले घटकों से दूर रखें ताकि डार्क करंट में तापमान-प्रेरित ड्रिफ्ट को कम किया जा सके।
• सुनिश्चित करें कि रिफ्लो के दौरान टॉम्बस्टोनिंग या मिसअलाइनमेंट को रोकने के लिए अनुशंसित सोल्डर पैड ज्योमेट्री का उपयोग किया जाए।
• यांत्रिक हाउसिंग डिजाइन करते समय विकिरण पैटर्न (Fig.6) पर विचार करें ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि IR स्रोत सेंसर के संवेदनशील व्यूइंग एंगल के भीतर आता है।

9. कार्यशील सिद्धांत

एक फोटोट्रांजिस्टर मूल रूप से एक बाइपोलर जंक्शन ट्रांजिस्टर (BJT) होता है जहां बेस करंट विद्युत कनेक्शन के बजाय प्रकाश द्वारा उत्पन्न होता है। बेस-कलेक्टर जंक्शन एक फोटोडायोड के रूप में कार्य करता है। जब पर्याप्त ऊर्जा वाले फोटॉन (इस मामले में, इन्फ्रारेड) इस जंक्शन पर टकराते हैं, तो वे इलेक्ट्रॉन-होल युग्म बनाते हैं। इस फोटोजनरेटेड करंट को फिर ट्रांजिस्टर के करंट गेन (β या h_FE) द्वारा प्रवर्धित किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप एक बहुत बड़ा कलेक्टर करंट प्राप्त होता है जो आपतित प्रकाश की तीव्रता के समानुपाती होता है। साइड-व्यू पैकेज संवेदनशील सेमीकंडक्टर चिप को इस प्रकार स्थित करता है कि यह PCB सतह के समानांतर आने वाले प्रकाश का पता लगा सके।

10. व्यावहारिक डिज़ाइन उदाहरण

Scenario: Object Detection in a Vending Machine. A beam-breaking sensor is needed to detect when a product passes through a chute.

1. Component Selection: An LTR-C950-TB-T (BIN B) is chosen for its side-view package, suitable for mounting on the edge of a PCB facing across the chute. A matching 940nm IRED is selected as the light source.
2. Circuit Design: फोटोट्रांजिस्टर को V के साथ एक कॉमन-एमिटर सर्किट में कॉन्फ़िगर किया गया है_CC = 5V. एक लोड रेसिस्टर R_L = 2.2kΩ को इस अनुप्रयोग के लिए अच्छे वोल्टेज स्विंग और स्वीकार्य गति के बीच एक समझौते के रूप में चुना गया है। आउटपुट एक कम्पेरेटर को दिया जाता है, जिसकी सीमा "बीम उपस्थित" (उच्च आउटपुट) और "बीम अवरुद्ध" (निम्न आउटपुट) के बीच अंतर करने के लिए निर्धारित की गई है।
3. Mechanical Integration: IRED और फोटोट्रांजिस्टर उत्पाद च्यूट के विपरीत किनारों पर लगाए जाते हैं, जो उनके विकिरण/संवेदनशीलता पैटर्न के अनुसार संरेखित होते हैं। आवारा प्रकाश को सीमित करने के लिए प्रकाश बैफल जोड़े जा सकते हैं।
4. विचार: मशीन के अंदर के परिवेशी तापमान की निगरानी की जाती है ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि यह संचालन सीमा के भीतर रहे। प्रारंभिक आउटपुट वोल्टेज मापा जाता है और तुलनित्र सीमा को घटक सहनशीलता (बिन ±15%) और समय के साथ लेंस पर संभावित धूल जमाव को ध्यान में रखते हुए मार्जिन के साथ सेट किया जाता है।