LTR-301 फोटोट्रांजिस्टर डेटाशीट - साइड व्यू पैकेज - ट्रांसपेरेंट लेंस - 30V कलेक्टर-एमिटर वोल्टेज - सरलीकृत चीनी तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

LTR-301 एक सिलिकॉन NPN फोटोट्रांजिस्टर है, जो विशेष रूप से इन्फ्रारेड डिटेक्शन अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह एक पारदर्शी लेंस के साथ साइड-व्यू प्लास्टिक पैकेज में आता है और इन्फ्रारेड विकिरण (आमतौर पर 940nm तरंगदैर्ध्य) का पता लगाने के लिए अनुकूलित है। यह उपकरण आपतित इन्फ्रारेड प्रकाश को इसके कलेक्टर टर्मिनल पर संबंधित धारा में परिवर्तित करने के लिए बनाया गया है।

इस उपकरण का प्राथमिक कार्य एक प्रकाश-से-धारा परिवर्तक के रूप में कार्य करना है। जब इन्फ्रारेड प्रकाश ट्रांजिस्टर के प्रकाश-संवेदी बेस क्षेत्र पर पड़ता है, तो इलेक्ट्रॉन-होल युग्म उत्पन्न होते हैं। यह फोटोजेनरेटेड धारा बेस करंट के रूप में कार्य करती है, जिसे ट्रांजिस्टर के करंट गेन (β) द्वारा प्रवर्धित किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप काफी बड़ी कलेक्टर धारा उत्पन्न होती है। यह प्रवर्धित सिग्नल बाद के इलेक्ट्रॉनिक सर्किट (जैसे माइक्रोकंट्रोलर या एम्पलीफायर) से इंटरफेस करने में आसान होता है।

इसके मुख्य लाभों में कलेक्टर धारा का व्यापक कार्यशील रेंज शामिल है, जो विभिन्न संवेदनशीलता आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए डिज़ाइन लचीलापन प्रदान करता है। एकीकृत लेंस प्रभावी क्षेत्र पर आपतित प्रकाश को केंद्रित करके इसकी संवेदनशीलता को बढ़ाता है। साइड-व्यू पैकेज अभिविन्यास उन अनुप्रयोगों के लिए विशेष रूप से उपयुक्त है जहां प्रकाश स्रोत PCB सतह के समानांतर होता है, जैसे स्लॉट इंटरप्टर या रिफ्लेक्टिव सेंसर। पारदर्शी पैकेजिंग एक व्यापक स्पेक्ट्रल प्रतिक्रिया की अनुमति देती है, हालांकि यह इन्फ्रारेड प्रकाश के लिए अनुकूलित है।

इस घटक के लक्षित बाजारों में उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स, औद्योगिक स्वचालन, सुरक्षा प्रणालियाँ और विभिन्न संवेदन अनुप्रयोग शामिल हैं। विशिष्ट उपयोगों में वस्तु का पता लगाना, स्थिति संवेदन, रोटरी एनकोडर, प्रिंटर पेपर डिटेक्शन और नॉन-कॉन्टैक्ट स्विचिंग शामिल हैं।

2. गहन तकनीकी मापदंड विश्लेषण

2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग

ये रेटिंग्स उन तनाव सीमाओं को परिभाषित करती हैं जो डिवाइस को स्थायी क्षति पहुँचा सकती हैं। इन स्थितियों में संचालन की गारंटी नहीं है।

• शक्ति अपव्यय (P_D):100 mW। यह डिवाइस द्वारा ऊष्मा के रूप में अपव्यय की जा सकने वाली कुल अधिकतम शक्ति है। इस सीमा से अधिक होने पर थर्मल रनवे और विफलता का जोखिम होता है।
• कलेक्टर-एमिटर वोल्टेज (V_CEO):30 V। जब बेस खुला (बिना प्रकाश के) हो, तो कलेक्टर और एमिटर पिन के बीच लागू किया जा सकने वाला अधिकतम वोल्टेज।
• एमिटर-कलेक्टर वोल्टेज (V_ECO):5 V. एमिटर और कलेक्टर के बीच अधिकतम अनुमेय रिवर्स वोल्टेज।
• ऑपरेटिंग तापमान (T_A):-40°C से +85°C। विश्वसनीय संचालन सुनिश्चित करने के लिए परिवेश तापमान सीमा।
• भंडारण तापमान (T_stg):-55°C से +100°C।
• पिन सोल्डरिंग तापमान:पैकेज बॉडी से 1.6 मिमी की दूरी पर, 260°C पर 5 सेकंड के लिए। यह वेव सोल्डरिंग या हैंड सोल्डरिंग प्रक्रियाओं के लिए महत्वपूर्ण है।

2.2 विद्युत और प्रकाशीय विशेषताएँ

ये मापदंड परिवेश तापमान (T_A) 25°C पर निर्दिष्ट हैं, जो विशिष्ट परीक्षण स्थितियों में उपकरण के प्रदर्शन को परिभाषित करते हैं।

• कलेक्टर-एमिटर ब्रेकडाउन वोल्टेज, V_(BR)CEO:30 V (न्यूनतम)। I_C= 1mA और कोई प्रकाश (E_e= 0 mW/cm²) की स्थिति में परीक्षण किया गया। यह पूर्ण अधिकतम रेटिंग की पुष्टि करता है।
• एमिटर-कलेक्टर ब्रेकडाउन वोल्टेज, V_(BR)ECO:5 V (न्यूनतम)। I_E= 100µA और कोई प्रकाश न होने की स्थिति में परीक्षण किया गया।
• कलेक्टर-एमिटर संतृप्ति वोल्टेज, V_CE(SAT):0.4 V (अधिकतम)। यह वह वोल्टेज ड्रॉप है जब ट्रांजिस्टर 1 mW/cm² की विकिरण चमक, I_C= 0.1mA की स्थिति में पूरी तरह से "चालू" (संतृप्त) होता है। स्विचिंग अनुप्रयोगों के लिए, कम V_CE(SAT)शक्ति हानि को न्यूनतम करने में सहायक होता है।
• उदगम समय (T_r) और पतन समय (T_f):) क्रमशः 10 µs (विशिष्ट) और 15 µs (विशिष्ट) हैं। ये पैरामीटर स्विचिंग गति को परिभाषित करते हैं। V_CC=5V, I_C=1mA, R_L=1kΩ की स्थिति में मापा गया। चार्ज स्टोरेज प्रभाव के कारण, यह असममितता फोटोट्रांजिस्टर में आम है।
• कलेक्टर डार्क करंट (I_CEO):100 nA (अधिकतम)। यह डिवाइस का लीकेज करंट है जो पूर्ण अंधकार (E_e= 0 mW/cm²) और V_CE= 10V पर, कलेक्टर से एमिटर की ओर प्रवाहित होता है। कम डार्क करंट अच्छा सिग्नल-टू-नॉइज़ अनुपात प्राप्त करने के लिए महत्वपूर्ण है, विशेष रूप से कम रोशनी वाली सेंसिंग में।

3. ग्रेडिंग प्रणाली विवरण

LTR-301 ने अपने महत्वपूर्ण पैरामीटर - संचालन स्थिति कलेक्टर करंट (I_C(ON)) - के लिए एक ग्रेडिंग सिस्टम अपनाया है। ग्रेडिंग एक गुणवत्ता नियंत्रण प्रक्रिया है जो मापे गए प्रदर्शन के आधार पर घटकों को विशिष्ट श्रेणियों या "ग्रेड" में वर्गीकृत करती है। यह अंतिम उपयोगकर्ता के लिए स्थिरता सुनिश्चित करता है।

ग्रेडिंग के लिए पैरामीटर I है_C(ON), जिसे मानकीकृत परिस्थितियों में मापा जाता है: V_CE= 5V, E_e= 1 mW/cm², λ = 940nm। मापे गए करंट आउटपुट के आधार पर, डिवाइस को आठ ग्रेड (A से H) में से एक में वर्गीकृत किया जाता है।

• ग्रेड A:0.20 - 0.60 mA
• रेंज B:0.40 - 1.08 mA
• रेंज C:0.72 - 1.56 mA
• रेंज D:1.04 - 1.80 mA
• रेंज E:1.20 - 2.40 mA
• रेंज F:1.60 - 3.00 mA
• रेंज G:2.00 - 3.84 mA
• रेंज H:2.56 mA (न्यूनतम)

डिज़ाइन प्रभाव:सर्किट डिजाइन करते समय, उपयोग किए जाने वाले ग्रेड को ध्यान में रखना चाहिए। उदाहरण के लिए, ग्रेड H के उपकरण, ग्रेड A के उपकरणों की तुलना में उच्चतर न्यूनतम संवेदनशीलता की गारंटी देते हैं। यह तुलनित्र सीमा या एनालॉग लाभ चरण सेट करने के लिए महत्वपूर्ण है। यदि आपके डिजाइन को न्यूनतम सिग्नल स्तर की आवश्यकता है, तो आपको उस आवश्यकता को पूरा करने वाला ग्रेड कोड निर्दिष्ट करना होगा।

4. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण

डेटाशीट में कई विशेषता वक्र प्रदान किए गए हैं, जो दर्शाते हैं कि पैरामीटर परिचालन स्थितियों के साथ कैसे बदलते हैं।

4.1 कलेक्टर डार्क करंट vs. परिवेश तापमान (चित्र 1)

ग्राफ दर्शाता है कि I_CEOतापमान के साथ घातांकीय रूप से बढ़ता है। 85°C पर, डार्क करंट 25°C की तुलना में कई गुना अधिक हो सकता है। यह एक अर्धचालक की मूलभूत विशेषता है (लीकेज करंट लगभग प्रत्येक 10°C पर दोगुना हो जाता है)।डिजाइन विचार:उच्च तापमान वाले वातावरण में, बढ़ी हुई डार्क करंट को वास्तविक प्रकाश संकेत के रूप में गलत समझा जा सकता है। सर्किट को तापमान क्षतिपूर्ति या उच्च पहचान सीमा की आवश्यकता हो सकती है।

4.2 कलेक्टर पावर डेरेटिंग vs. परिवेश तापमान (चित्र 2)

यह वक्र दर्शाता है कि अधिकतम अनुमेय शक्ति क्षय (P_C) परिवेश तापमान (T_A) के 25°C से ऊपर बढ़ने के साथ रैखिक रूप से घटता है। 85°C पर, अधिकतम शक्ति क्षय काफी कम हो जाता है।डिजाइन विचार:यह सुनिश्चित करें कि परिचालन शक्ति (V_CE* I_C) अपेक्षित अधिकतम T_Aपर डेरेटिंग रेखा से नीचे बनी रहे, ताकि थर्मल ओवरलोड को रोका जा सके।

4.3 राइज/फॉल टाइम vs. लोड रेजिस्टेंस (चित्र 3)

यह ग्राफ स्विचिंग गति और सिग्नल आयाम के बीच ट्रेड-ऑफ को दर्शाता है। लोड रेसिस्टर (R_L) के बढ़ने पर, राइज़ और फॉल टाइम भी बढ़ जाते हैं। एक बड़ा R_Lएक बड़ा आउटपुट वोल्टेज स्विंग (ΔV = I_C* R_L) प्रदान कर सकता है, लेकिन इससे प्रतिक्रिया गति धीमी हो जाती है।डिजाइन विचार:उच्च-गति अनुप्रयोगों (जैसे डेटा कम्युनिकेशन) के लिए, एक छोटे R_Lका उपयोग करें। धीमे अनुप्रयोगों में वोल्टेज आउटपुट को अधिकतम करने (जैसे एंबिएंट लाइट सेंसिंग) के लिए, एक बड़े R_L。

4.4 सापेक्ष कलेक्टर धारा बनाम विकिरणता (चित्र 4)

यह एक ट्रांसफर करैक्टरिस्टिक कर्व है, जो दर्शाता है कि जब V_Cफिक्स्ड (5V) हो, तो एक निश्चित रेंज में, कलेक्टर करंट (I_e) आपतित प्रकाश शक्ति (इर्रेडिएंस, E_CE) लगभग रैखिक संबंध दर्शाता है। एनालॉग प्रकाश मापन अनुप्रयोगों के लिए यह रैखिकता महत्वपूर्ण है।

4.5 संवेदनशीलता दिशा आरेख (चित्र 5)

यह ध्रुवीय आरेख डिवाइस की कोणीय संवेदनशीलता को दर्शाता है। फोटोट्रांजिस्टर लेंस (0°) के लंबवत आपतित प्रकाश के प्रति सबसे अधिक संवेदनशील होता है। आपतन कोण बढ़ने के साथ संवेदनशीलता कम होती जाती है, जो आमतौर पर एक विशिष्ट कोण (जैसे कि आरेख में सुझाए गए ±10° से ±20°) पर 50% (अर्ध-कोण) तक गिर जाती है।डिजाइन विचार:यह दृष्टि क्षेत्र को परिभाषित करता है। एमिटर और डिटेक्टर के बीच यांत्रिक संरेखण सही होना आवश्यक है। इसका उपयोग अवांछित दिशाओं से आने वाले परावर्तित प्रकाश को दबाने के लिए भी किया जा सकता है।

5. यांत्रिक एवं पैकेजिंग जानकारी

यह डिवाइस एक साइड-व्यू, पारदर्शी प्लास्टिक पैकेज में निर्मित है। "साइड-व्यू" शब्द का अर्थ है कि प्रकाश-संवेदी क्षेत्र पैकेज के किनारे पर, पिन के समानांतर स्थित है, शीर्ष पर नहीं। यह PCB तल के भीतर संवेदन के लिए आदर्श है।

मुख्य आयाम विवरण:

• सभी आयाम मिलीमीटर में हैं, जब तक कि अन्यथा निर्दिष्ट न हो, सामान्य सहनशीलता ±0.25mm है।
• पिन पिच को उस स्थान पर मापा जाता है जहां पिन पैकेज बॉडी से बाहर निकलती है, यह PCB पैकेज डिजाइन के लिए महत्वपूर्ण है।
• ऑप्टिकल संग्रह दक्षता बढ़ाने के लिए पैकेज में प्लास्टिक में ढला हुआ एक लेंस शामिल है।

ध्रुवीयता पहचान:लंबा पिन आमतौर पर कलेक्टर होता है। हालांकि, अंतिम पहचान के लिए हमेशा पूर्ण डेटाशीट में पैकेज ड्राइंग देखें, जो आमतौर पर पैकेज पर एक फ्लैट या लेंस पर एक निशान द्वारा इंगित किया जाता है।

6. सोल्डरिंग एवं असेंबली मार्गदर्शिका

प्रदान किया गया प्रमुख पैरामीटर पिन सोल्डरिंग तापमान है: अधिकतम 260°C, 5 सेकंड के लिए, माप बिंदु पैकेज बॉडी से 1.6mm (0.063 इंच) दूर। यह थ्रू-होल घटकों के लिए मानक रेटिंग है।

प्रक्रिया सिफारिशें:

• वेव सोल्डरिंग:सुनिश्चित करें कि तापमान प्रोफ़ाइल पिन/पैकेज जंक्शन पर निर्दिष्ट सीमा से अधिक न हो। थर्मल शॉक को कम करने के लिए प्रीहीटिंग महत्वपूर्ण है।
• हैंड सोल्डरिंग:तापमान-नियंत्रित सोल्डरिंग आयरन का उपयोग करें। पिन/पैड जंक्शन को जल्दी और प्रभावी ढंग से गर्म करें, घटक बॉडी के साथ लंबे समय तक संपर्क से बचें।
• सफाई:प्लास्टिक एनकैप्सुलेशन सामग्री के साथ संगत क्लीन्ज़र का उपयोग करें। अल्ट्रासोनिक क्लीनिंग से तब तक बचें जब तक कि यह घटक की सुरक्षा के लिए सत्यापित न हो।
• भंडारण:निर्दिष्ट तापमान सीमा (-55°C से +100°C) के भीतर, नमी अवशोषण (जो रिफ्लो सोल्डरिंग के दौरान "पॉपकॉर्न" प्रभाव का कारण बन सकता है) और इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज क्षति को रोकने के लिए शुष्क, इलेक्ट्रोस्टैटिक-सुरक्षित वातावरण में भंडारित करें।

7. एप्लीकेशन नोट्स और डिज़ाइन विचार

7.1 टाइपिकल एप्लीकेशन सर्किट

1. डिजिटल स्विच (वस्तु पहचान):फोटोट्रांजिस्टर एक पुल-अप रेसिस्टर (R_L) के साथ श्रृंखला में V से जुड़ा होता है_CC। कलेक्टर नोड एक डिजिटल इनपुट (जैसे माइक्रोकंट्रोलर GPIO या श्मिट ट्रिगर) से जुड़ा होता है। अंधेरे में, I_Cबहुत कम (I_CEO) होता है, इसलिए आउटपुट हाई वोल्टेज V_CCतक पुल-अप हो जाता है। जब प्रकाशित किया जाता है, तो I_Cबढ़ जाता है, जिससे आउटपुट वोल्टेज V_CE(SAT)के निकट तक नीचे खिंच जाता है। R_Lका मान वांछित स्विचिंग गति (चित्र 3 देखें) और वांछित लॉजिक लो वोल्टेज स्तर के आधार पर चुना जाता है: R_L≈ (V_CC- V_CE(SAT)) / I_C(ON).

2. एनालॉग लाइट इंटेंसिटी मीटर:फोटोट्रांजिस्टर एक समान कॉन्फ़िगरेशन में जुड़ा होता है, लेकिन कलेक्टर वोल्टेज को एनालॉग-टू-डिजिटल कन्वर्टर (ADC) इनपुट को दिया जाता है। चित्र 4 में दिखाए गए लगभग रैखिक संबंध के कारण, ADC रीडिंग को प्रकाश तीव्रता से जोड़ा जा सकता है। उच्च R_Lबेहतर ADC रिज़ॉल्यूशन के लिए अधिक वोल्टेज स्विंग प्रदान करता है, लेकिन बैंडविड्थ कम कर देता है।

7.2 मुख्य डिज़ाइन कारक

• प्रकाश स्रोत मिलान:इष्टतम प्रदर्शन के लिए, फोटोट्रांजिस्टर को समान चरम तरंगदैर्ध्य (940nm) वाले इन्फ्रारेड LED एमिटर के साथ जोड़कर उपयोग करें।
• विद्युत लोड:फोटोट्रांजिस्टर एक करंट स्रोत है। लोड रेसिस्टर इस करंट को वोल्टेज में बदलता है। R चुनें_Lसंतुलित सिग्नल स्तर, गति और बिजली खपत के लिए।
• परिवेशी प्रकाश दमन:यह उपकरण सभी प्रकाश पर प्रतिक्रिया करता है, न कि केवल अवरक्त प्रकाश पर। परिवेशी 50/60Hz प्रकाश शोर और DC परिवेशी प्रकाश को दबाने के लिए ऑप्टिकल फिल्टर (काला अवरक्त-पारदर्शी प्लास्टिक) या मॉड्यूलेटेड (पल्स) प्रकाश स्रोत को सिंक्रोनस डिटेक्शन के साथ उपयोग करें।
• बायस:कार्यशील V_CEसुनिश्चित करें कि अनुशंसित सीमा के भीतर (30V से काफी नीचे) है, और बिजली की खपत (V_CE* I_C) विशेष रूप से उच्च तापमान पर, सीमा के भीतर है।

8. तकनीकी तुलना और विभेदन

फोटोडायोड की तुलना में, फोटोट्रांजिस्टर आंतरिक लाभ प्रदान करता है, जो समान प्रकाश इनपुट पर एक बड़ा आउटपुट सिग्नल उत्पन्न करता है, जिससे बाद के एम्पलीफायर डिजाइन को सरल बनाया जाता है। हालाँकि, यह धीमी प्रतिक्रिया समय (फोटोट्रांजिस्टर के लिए µs स्तर, फोटोडायोड के लिए ns स्तर) और डार्क करंट की उच्च तापमान संवेदनशीलता की कीमत पर आता है।

LTR-301 की विशिष्ट भिन्नता इसकेसाइड-व्यू पैकेज(टॉप-व्यू प्रकार की तरह आम नहीं) और इसकेपारदर्शी लेंस(रंगीन या काले लेंस के सापेक्ष) में निहित है। पारदर्शी लेंस एक व्यापक स्पेक्ट्रल प्रतिक्रिया प्रदान करता है, जो लाभ या हानि हो सकता है, यह इस पर निर्भर करता है कि दृश्य प्रकाश को दबाने की आवश्यकता है या नहीं। विस्तृत बिनिंग प्रणाली संवेदनशीलता के सटीक चयन की अनुमति देती है, जो सुसंगत प्रदर्शन की आवश्यकता वाले उच्च-मात्रा उत्पादन के लिए एक महत्वपूर्ण लाभ है।

9. सामान्य प्रश्न (FAQ)

प्रश्न: विभिन्न बिन के बीच क्या अंतर है? मुझे कौन सा चुनना चाहिए?
उत्तर: गियर स्तरों को डिवाइस की संवेदनशीलता (I_C(ON)) के आधार पर वर्गीकृत किया जाता है। सर्किट के लिए आवश्यक न्यूनतम सिग्नल करंट के आधार पर गियर स्तर चुनें। उच्च संवेदनशीलता/लंबी दूरी के लिए, उच्च गियर स्तर (जैसे H) चुनें। लागत-संवेदनशील और कम संवेदनशीलता स्वीकार्य अनुप्रयोगों के लिए, कम गियर स्तर (जैसे A) पर्याप्त हो सकता है।

प्रश्न: मेरा आउटपुट सिग्नल शोरयुक्त या अस्थिर क्यों है?
उत्तर: यह आमतौर पर परिवेशी प्रकाश (सूरज की रोशनी, फ्लोरोसेंट लाइट) या विद्युत शोर के कारण होता है। समाधानों में शामिल हैं: 1) मॉड्यूलेटेड इन्फ्रारेड लाइट स्रोत का उपयोग करना और प्राप्त सिग्नल को फ़िल्टर करना। 2) लोड रेसिस्टर R_Lके पार एक कैपेसिटर (10nF - 100nF) जोड़कर उच्च-आवृत्ति शोर को फ़िल्टर करना (इससे प्रतिक्रिया गति धीमी हो जाएगी)। 3) उचित शील्डिंग और ग्राउंडिंग सुनिश्चित करना।

प्रश्न: क्या मैं इसे दृश्यमान प्रकाश स्रोत के साथ उपयोग कर सकता हूँ?
उत्तर: हाँ, पारदर्शी पैकेजिंग का मतलब है कि यह इन्फ्रारेड प्रकाश के साथ-साथ दृश्यमान प्रकाश पर भी प्रतिक्रिया करेगा। हालाँकि, इसकी संवेदनशीलता आमतौर पर 940nm इन्फ्रारेड प्रकाश के लिए चरित्रित और अनुकूलित की जाती है। दृश्यमान प्रकाश के प्रति प्रतिक्रिया भिन्न होगी, और डेटाशीट में इसकी गारंटी नहीं दी जाती है।

प्रश्न: प्रतिसादशीलता या संवेदनशीलता की गणना कैसे करें?
उत्तर: प्रतिसादशीलता सीधे प्रदान नहीं की गई है। आप इसे I_C(ON)विनिर्देशों से अनुमान लगा सकते हैं। उदाहरण के लिए, ग्रेड E के लिए (1 mW/cm² पर न्यूनतम 1.20mA), न्यूनतम प्रतिसादशीलता लगभग 1.20 mA / (1 mW/cm²) = 1.20 mA/(mW/cm²) है। कृपया ध्यान दें, क्योंकि प्रभावी क्षेत्र निर्दिष्ट नहीं है, यह एक मोटा अनुमान है।

10. व्यावहारिक उपयोग के उदाहरण

परिदृश्य: प्रिंटर में कागज का पता लगाना।LTR-301 और एक इन्फ्रारेड LED का उपयोग करके एक परावर्ती सेंसर बनाएं। उन्हें कागज के पथ की ओर साथ-साथ रखा जाता है। इन्फ्रारेड LED लगातार चमकती है। जब कोई कागज नहीं होता है, तो प्रकाश दूर की सतह से कमजोर रूप से परावर्तित होता है, फोटोट्रांजिस्टर का आउटपुट कम होता है। जब कागज सीधे सेंसर के नीचे से गुजरता है, तो यह फोटोट्रांजिस्टर पर एक मजबूत सिग्नल वापस परावर्तित करता है, जिससे I_Cतेजी से बढ़ता है, और कलेक्टर नोड वोल्टेज तदनुसार गिर जाती है।

डिज़ाइन चरण:
1. एक ग्रेड (जैसे ग्रेड D या E) चुनें जो अपेक्षित कागज परावर्तन से पर्याप्त सिग्नल करंट प्रदान कर सके।
2. R चुनें_L5V पावर सप्लाई के लिए, लक्ष्य लॉजिक लो वोल्टेज 0.8V है, और रेंज D के I_C(ON,min)(1.04mA): R_L≤ (5V - 0.8V) / 1.04mA ≈ 4.0kΩ। एक मानक 3.3kΩ रेसिस्टर उपयुक्त होगा, जो अच्छा सिग्नल मार्जिन प्रदान करेगा।
3. कलेक्टर नोड को कंपेरेटर या माइक्रोकंट्रोलर इंटरप्ट पिन से कनेक्ट करें। कंपेरेटर के इनवर्टिंग इनपुट पर एक थ्रेशोल्ड वोल्टेज (जैसे 2.5V) सेट करें ताकि कागज की उपस्थिति/अनुपस्थिति का विश्वसनीय रूप से पता लगाया जा सके।
4. सेंसर को यांत्रिक रूप से संरेखित करें ताकि IR LED की किरण और फोटोट्रांजिस्टर का दृश्य क्षेत्र कागज की सतह पर प्रतिच्छेद करें।

11. कार्य सिद्धांत

एक फोटोट्रांजिस्टर अनिवार्य रूप से एक बाइपोलर जंक्शन ट्रांजिस्टर (BJT) होता है, जिसका बेस करंट विद्युत कनेक्शन के बजाय प्रकाश द्वारा उत्पन्न होता है। LTR-301 जैसे NPN फोटोट्रांजिस्टर में:

1. पर्याप्त ऊर्जा वाले (सिलिकॉन के लिए, तरंगदैर्ध्य ≤1100nm) इन्फ्रारेड फोटॉन पारदर्शी एनकैप्सुलेशन में प्रवेश करते हैं और सेमीकंडक्टर सामग्री (मुख्य रूप से बेस-कलेक्टर डिप्लेशन क्षेत्र में) द्वारा अवशोषित हो जाते हैं।
2. यह अवशोषण इलेक्ट्रॉन-होल युग्म उत्पन्न करता है।
3. रिवर्स-बायस्ड बेस-कलेक्टर जंक्शन में विद्युत क्षेत्र इन वाहकों को अलग कर देता है: इलेक्ट्रॉन कलेक्टर की ओर, होल बेस की ओर।
4. बेस क्षेत्र में होल का संचय बेस-एमिटर बैरियर को कम कर देता है, जो प्रभावी रूप से एक धनात्मक बेस करंट (I_B) के रूप में कार्य करता है।
5. इसके बाद, इस फोटोजेनरेटेड बेस करंट को ट्रांजिस्टर के करंट गेन (β या h_FE) द्वारा प्रवर्धित किया जाता है, जिससे कलेक्टर करंट उत्पन्न होता है: I_C= β * I_B(photo)यही डिवाइस लाभ का स्रोत है।

साइड-व्यू पैकेजिंग इस फोटोसेंसिटिव जंक्शन को किनारे पर रखती है और दक्षता बढ़ाने के लिए आपतित प्रकाश को केंद्रित करने के लिए एक लेंस से लैस होती है।

12. तकनीकी रुझान

LTR-301 जैसे फोटोट्रांजिस्टर एक परिपक्व, लागत-प्रभावी तकनीक का प्रतिनिधित्व करते हैं। फोटोसेंसिंग की वर्तमान प्रवृत्तियों में शामिल हैं:

• Integration:एकीकृत समाधानों की ओर बढ़ना, जहां फोटोडिटेक्टर, एम्पलीफायर, डिजिटाइज़र और लॉजिक सर्किट (जैसे I²C आउटपुट ऑप्टिकल सेंसर) एक ही चिप पर एकीकृत होते हैं, जिससे बाहरी घटकों की संख्या कम होती है और डिज़ाइन सरल होता है।
• लघुरूपण:स्थान-सीमित अनुप्रयोगों के लिए छोटे सतह-माउंट डिवाइस (एसएमडी) पैकेज में फोटोट्रांजिस्टर विकसित करना।
• विशिष्टीकरण:अंतर्निहित स्पेक्ट्रल फिल्टर (जैसे आरजीबी संवेदन या विशिष्ट अवरक्त बैंड के लिए) या डेलाइट ब्लॉकिंग फिल्टर वाले उपकरण विभिन्न वातावरणों में मजबूत संचालन के लिए तेजी से आम होते जा रहे हैं।
• उच्च गति:हालांकि फोटोट्रांजिस्टर आमतौर पर फोटोडायोड की तुलना में धीमे होते हैं, डेटा संचार अनुप्रयोगों (जैसे अवरक्त रिमोट कंट्रोल, सरल ऑप्टिकल डेटा लिंक) के लिए उनकी बैंडविड्थ बढ़ाने के लिए निरंतर विकास जारी है।

इन रुझानों के बावजूद, अपनी सरलता, कम लागत, उच्च संवेदनशीलता और बाहरी घटकों के माध्यम से लाभ और बैंडविड्थ को कॉन्फ़िगर करने की डिज़ाइन लचीलेपन के कारण, असतत फोटोट्रांजिस्टर अत्यधिक प्रासंगिक बने हुए हैं।