Scheda Tecnica Fototransistor LTR-5888DH - Involucro Verde Scuro - Tensione Collettore-Emettitore 30V - Documentazione Tecnica in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTR-5888DH è un fototransistor infrarosso (IR) ad alte prestazioni progettato per applicazioni di sensing che richiedono un rilevamento affidabile della luce infrarossa. La sua funzione principale è convertire la radiazione infrarossa incidente in una corrente elettrica. Il dispositivo è alloggiato in un speciale involucro plastico verde scuro, una caratteristica chiave che riduce significativamente la sua sensibilità alla luce visibile. Questo effetto di filtraggio minimizza le interferenze delle sorgenti di luce visibile ambientale, migliorando il rapporto segnale-rumore e l'affidabilità nei sistemi di sensing infrarosso dedicati. Il componente è caratterizzato da un'ampia gamma operativa per la corrente di collettore, alta sensibilità alla luce IR e tempi di commutazione rapidi, rendendolo adatto per applicazioni che richiedono una risposta veloce.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

Il dispositivo è classificato per funzionare in condizioni massime specifiche per garantire l'affidabilità e prevenire danni. La massima dissipazione di potenza è di 100 mW. La tensione collettore-emettitore (V_CEO) può sopportare fino a 30V, mentre la tensione emettitore-collettore (V_ECO) è limitata a 5V. L'intervallo di temperatura operativa va da -40°C a +85°C e può essere conservato in ambienti da -55°C a +100°C. Per la saldatura, i terminali possono tollerare una temperatura di 260°C per 5 secondi quando misurata a 1,6 mm dal corpo del componente.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

I parametri di prestazione dettagliati sono specificati a una temperatura ambiente (T_A) di 25°C. La tensione di breakdown collettore-emettitore (V_(BR)CEO) è tipicamente di 30V con una corrente di collettore (I_C) di 1mA senza irradianza. La tensione di saturazione collettore-emettitore (V_CE(SAT)) varia da 0,1V a 0,4V quando la corrente di collettore è 100μA sotto un'irradianza di 1 mW/cm². La velocità di commutazione è definita dal tempo di salita (T_r) e dal tempo di discesa (T_f), specificati rispettivamente come 15 μs e 18 μs in condizioni di test di V_CC=5V, I_C=1mA e una resistenza di carico (R_L) di 1 kΩ. La corrente di buio del collettore (I_CEO), che è la corrente di dispersione in assenza di luce, è compresa tra 0,1 nA e 100 nA a V_CE=10V.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Il LTR-5888DH utilizza un sistema di binning per classificare i dispositivi in base alla loro Corrente di Collettore in Stato di Accensione (I_C(ON)). Questo parametro è la corrente media generata dal fototransistor in condizioni standardizzate (V_CE= 5V, E_e= 1 mW/cm²). La scheda tecnica fornisce due serie di tabelle di binning: una per l'"Impostazione di Produzione" e un'altra per la "Gamma Garantita della Corrente di Collettore in Stato di Accensione".

Ogni bin (da A a H) corrisponde a un intervallo specifico di I_C(ON) ed è identificato da una marcatura a colori sul componente. Ad esempio, il Bin A (marcato Rosso) nell'impostazione di produzione ha un intervallo I_C(ON) da 0,20 mA a 0,26 mA, mentre il suo intervallo garantito è da 0,16 mA a 0,31 mA. Questo binning consente ai progettisti di selezionare componenti con sensibilità coerente per i requisiti specifici del loro circuito, garantendo prestazioni prevedibili nella produzione di massa. I bin progrediscono da sensibilità più bassa (Bin A) a sensibilità più alta (Bin H).

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica include diverse curve caratteristiche che illustrano il comportamento del dispositivo in condizioni variabili.

4.1 Corrente di Buio del Collettore vs. Temperatura Ambiente

La Figura 1 mostra che la corrente di buio del collettore (I_CEO) aumenta esponenzialmente con l'aumentare della temperatura ambiente. Questa è una considerazione critica per applicazioni ad alta temperatura, poiché una maggiore corrente di dispersione può influenzare il livello del segnale in stato di spegnimento e il rumore di fondo del circuito di sensing.

4.2 Dissipazione di Potenza del Collettore vs. Temperatura Ambiente

La Figura 2 mostra la curva di derating per la massima dissipazione di potenza del collettore ammissibile (P_C). All'aumentare della temperatura ambiente, la massima dissipazione di potenza sicura diminuisce linearmente. Questo grafico è essenziale per la gestione termica e per garantire che il dispositivo operi all'interno della sua area di funzionamento sicura (SOA).

4.3 Tempi di Salita e Discesa vs. Resistenza di Carico

La Figura 3 dimostra la relazione tra la velocità di commutazione (tempo di salita T_r e tempo di discesa T_f) e la resistenza di carico (R_L). Sia T_r che T_f aumentano con una resistenza di carico più alta. I progettisti possono utilizzare questa curva per ottimizzare il compromesso tra velocità di commutazione e escursione della tensione di uscita selezionando un R_L value.

appropriato.

4.4 Corrente Relativa del Collettore vs. Irradianza_eLa Figura 4 traccia la corrente relativa del collettore rispetto all'irradianza infrarossa (E

). La curva mostra una relazione sub-lineare, dove il tasso di aumento della corrente di collettore diminuisce a livelli di irradianza più elevati. Questa caratteristica definisce la sensibilità e la gamma dinamica del fototransistor.

5. Informazioni Meccaniche e sull'Involucro

Il componente utilizza un involucro standard per fototransistor. Le note dimensionali chiave includono: tutte le dimensioni sono in millimetri, con una tolleranza generale di ±0,25 mm se non diversamente specificato. La massima sporgenza della resina sotto la flangia è di 1,5 mm. La spaziatura dei terminali è misurata nel punto in cui i terminali escono dal corpo dell'involucro. Il materiale plastico verde scuro è scelto appositamente per le sue proprietà di filtraggio ottico.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

I terminali possono essere saldati a una temperatura massima di 260°C per una durata non superiore a 5 secondi. Questa misurazione deve essere effettuata a una distanza di 1,6 mm (0,063 pollici) dal corpo dell'involucro per prevenire danni termici al die del semiconduttore all'interno. Possono essere utilizzati processi di saldatura a onda o a rifusione standard compatibili con questo profilo termico. Occorre prestare attenzione per evitare stress meccanici eccessivi sui terminali durante la manipolazione e il posizionamento.

7. Raccomandazioni per l'Applicazione

7.1 Scenari Applicativi Tipici

Il LTR-5888DH è ideale per varie applicazioni di rilevamento infrarosso, inclusi il rilevamento e il conteggio di oggetti, sensori a fessura (ad es., in stampanti o distributori automatici), sensing di prossimità e automazione industriale dove viene utilizzato il principio di interruzione del fascio. Il suo involucro verde scuro lo rende particolarmente adatto per ambienti con elevata luce visibile ambientale, come alla luce del giorno o sotto illuminazione interna intensa.

7.2 Considerazioni di Progettazione_LDurante la progettazione di un circuito, il valore del resistore di carico (R_L) è cruciale. Un R_L più piccolo fornisce una commutazione più veloce (come visto nella Figura 3) ma risulta in un'escursione della tensione di uscita più piccola per una data fotocorrente. Un R

più grande fornisce un'escursione di tensione maggiore ma una risposta più lenta. La tensione operativa non deve superare i valori massimi assoluti. La selezione del binning deve allinearsi con la sensibilità richiesta per l'intensità del segnale IR prevista dall'applicazione. Per un funzionamento stabile, considerare la dipendenza dalla temperatura della corrente di buio, specialmente in ambienti ad alta temperatura.

8. Confronto e Differenziazione Tecnica

La caratteristica differenziante primaria del LTR-5888DH è il suo involucro verde scuro. Rispetto agli involucri standard trasparenti o incolori, questo involucro funge da filtro della luce visibile integrato. Ciò elimina o riduce la necessità di un filtro ottico esterno, semplificando l'assemblaggio, riducendo il numero di componenti e potenzialmente abbassando i costi. La sua combinazione di alta sensibilità, commutazione veloce e un'ampia gamma di corrente di collettore lo rende una scelta versatile tra i fototransistor infrarossi.

9. Domande Frequenti (FAQ)
D: Qual è lo scopo dell'involucro verde scuro?

R: La plastica verde scuro filtra una parte significativa della luce visibile, permettendo principalmente alla luce infrarossa di raggiungere l'area sensibile del fototransistor. Ciò migliora le prestazioni in ambienti con luce ambientale intensa riducendo i falsi trigger o il rumore.
D: Come scelgo il bin giusto per la mia applicazione?

R: Scegli un bin in base all'intensità prevista del segnale infrarosso nella tua applicazione. Se la sorgente IR è debole o distante, potrebbe essere necessario un bin a sensibilità più alta (es. H, Arancione). Per segnali forti, potrebbe bastare un bin a sensibilità più bassa (es. A, Rosso) e potrebbe offrire vantaggi come una corrente di buio inferiore. Consultare sempre l'intervallo di corrente garantito, non solo l'intervallo di impostazione di produzione.
D: Perché la velocità di commutazione dipende dal resistore di carico?

R: Il resistore di carico e la capacità interna del fototransistor formano un circuito RC. Un resistore più grande aumenta la costante di tempo RC, rallentando la carica e la scarica di questa capacità durante gli eventi di commutazione, aumentando così i tempi di salita e discesa.

10. Caso Pratico di Applicazione
Caso: Rilevamento della Carta in una Stampante da Ufficio

In un sensore della cassetta della carta di una stampante, un LED infrarosso è posizionato su un lato del percorso della carta e il LTR-5888DH è posizionato direttamente di fronte. Quando è presente la carta, questa blocca il fascio IR, causando la caduta della corrente del fototransistor. L'involucro verde scuro è fondamentale qui perché le stampanti sono spesso utilizzate in uffici ben illuminati. Impedisce che le luci fluorescenti o a LED della stanza vengano interpretate erroneamente come il segnale IR del LED, garantendo un rilevamento affidabile dell'esaurimento carta. Tipicamente verrebbe selezionato un bin a sensibilità media (es. C o D) e verrebbe scelto un valore del resistore di carico per fornire un segnale di uscita digitale pulito al microcontrollore della stampante con un tempo di risposta appropriato per il movimento della carta.

11. Principio di Funzionamento

Un fototransistor funziona in modo simile a un transistor a giunzione bipolare (BJT) standard ma con una regione di base sensibile alla luce. Invece di una corrente di base, i fotoni incidenti (particelle di luce) generano coppie elettrone-lacuna nella giunzione base-collettore quando la loro energia è sufficiente. Questi portatori fotogenerati agiscono come una corrente di base, che viene poi amplificata dal guadagno di corrente del transistor (beta, β). Ciò risulta in una corrente di collettore molto più grande della fotocorrente originale, fornendo alta sensibilità. Il LTR-5888DH è ottimizzato per rispondere ai fotoni nella gamma di lunghezze d'onda infrarosse.

La tendenza nei sensori ottici discreti come i fototransistor è verso una maggiore integrazione, involucri più piccoli e funzionalità potenziate. Mentre i componenti discreti rimangono vitali per applicazioni sensibili ai costi o con prestazioni specifiche, c'è una tendenza verso soluzioni integrate che combinano il fotodetettore, l'amplificatore e talvolta un'interfaccia digitale (come I2C) in un unico involucro. Questi sensori integrati offrono uscite digitali calibrate e possono essere più facili da usare ma possono avere un costo più elevato. Per esigenze di sensing puro, ad alta velocità o analogico, i fototransistor discreti come il LTR-5888DH continuano a essere una soluzione affidabile ed efficace. L'uso di materiali specializzati per l'involucro per il filtraggio ottico, come visto qui, è un metodo chiave per migliorare le prestazioni senza aumentare la complessità del circuito.