LTR-C950-TB-T 赤外線フォトトランジスタ データシート - サイドビュー型パッケージ - Vce 30V - 日本語技術文書

1. 製品概要

LTR-C950-TB-Tは、センシングアプリケーション向けに設計された個別型赤外線（IR）フォトトランジスタ部品です。これは、信頼性の高い赤外光の検出を必要とするシステムで使用されることを目的とした、広範なファミリーの光電子デバイスに属します。この部品の主な機能は、入射する赤外線放射をコレクタ端子で対応する電気電流に変換することです。黒色ハウジングのサイドビュー型ドームレンズパッケージは、PCB実装に最適化されており、周囲光の干渉を管理するのに役立ちます。 このデバイスは、実装装置や赤外線リフローはんだ付けを含む、現代の自動化組立プロセスとの互換性を考慮して設計されています。可視光ノイズを避けるために様々なリモコンやセンシングシステムで一般的に使用される940nm波長の赤外光に対する応答性が特徴です。

1.1 主要な特徴と利点

RoHS準拠 & グリーン製品:

• 有害物質を使用せずに製造され、環境基準に準拠しています。光学設計:
• 特定の視野角を提供し、センサーを不要な周囲光から保護するのに役立つ黒色のサイドビュー型ドームレンズを備えています。製造互換性:
• 7インチ径のリールに巻かれた8mm幅のテープで供給され、高速自動実装（ピックアンドプレース）マシンと完全に互換性があります。プロセス互換性:
• 表面実装技術（SMT）組立ラインで使用される標準的な赤外線リフローはんだ付けプロファイルに耐える定格を持ちます。標準化されたパッケージ:
• EIA標準パッケージ外形に準拠しており、PCBフットプリント設計における予測可能性を確保します。1.2 対象アプリケーション

このフォトトランジスタは、非接触検出またはセンシングが必要な様々な電子アプリケーションに適しています。典型的な使用例は以下の通りです:

赤外線受信機:

• 民生電子機器（テレビ、オーディオシステム、セットトップボックス）のリモコンからの信号を復調します。PCB実装型近接/物体センサー:
• 家電製品、自動化機器、セキュリティデバイスにおける物体の存在、不在、または位置を検出します。基本的光スイッチング:
• スロット型インタラプタや反射型センサーで使用されます。2. 詳細な技術パラメータ分析

以下のセクションでは、指定された試験条件下でのデバイスの動作限界と性能特性について詳細に説明します。

2.1 絶対最大定格

これらの定格は、デバイスに永久的な損傷が発生する可能性のある応力限界を定義します。これらの限界以下または限界での動作は保証されません。

消費電力（P

• ）:_D100 mW。デバイスが熱として放散できる最大連続電力です。コレクタ-エミッタ間電圧（V
• ）:_CEO30 V。コレクタ端子とエミッタ端子間に印加できる最大電圧です。エミッタ-コレクタ間電圧（V
• ）:_ECO5 V。エミッタとコレクタ間の最大逆電圧です。動作温度範囲（T
• ）:_A-40°C から +85°C。通常の機能動作のための周囲温度範囲です。保管温度範囲（T
• stg_）:-55°C から +100°C。電源が入っていない状態でのデバイスの安全な温度範囲です。赤外線はんだ付け条件:
• リフロー中、最大10秒間、ピーク温度260°Cに耐えます。2.2 電気的・光学的特性

これらのパラメータは、周囲温度（T

）25°Cで測定され、デバイスの代表的な性能を定義します。_Aコレクタ-エミッタ間降伏電圧（V

• (BR)CEO_）:30 V（最小）。照明なし（E= 0 mW/cm²）の状態で、指定された小さな逆電流（I_R= 100µA）が流れる電圧です。_eエミッタ-コレクタ間降伏電圧（V
• (BR)ECO_）:5 V（最小）。V(BR)CEO_{と同様ですが、逆バイアス条件に対するものです。}コレクタ-エミッタ間飽和電圧（V
• CE(SAT)_）:0.4 V（最大）。放射照度0.5 mW/cm²、コレクタ電流（I）100µAの条件下で、トランジスタが完全にオン（導通）状態にあるときのコレクタとエミッタ間の電圧です。値が低いほど性能が優れていることを示します。_C立ち上がり時間（T
• ） & 立ち下がり時間（T_r）:_f15 µs（代表値）。パルス光入力に応答して、出力電流が最大値の10%から90%まで上昇する（立ち上がり時間）または90%から10%まで下降する（立ち下がり時間）のに必要な時間です。V=5V、I_CE=1mA、R_C=1kΩの条件で測定されます。_Lコレクタ暗電流（I
• ）:_CEO100 nA（最大）。光がデバイスに入射していない状態（V= 20V）で、コレクタからエミッタに流れる小さなリーク電流です。感度のためには低いほど良いです。_CEオン状態コレクタ電流（I
• C(ON)_）:1.5 から 9.2 mA。標準化された赤外線光源（E=0.5 mW/cm²、λ=940nm、V_e=5V）でデバイスを照射したときに発生するコレクタ電流です。これは主要な感度パラメータです。_CE3. ビニングシステムの説明

デバイスは、オン状態コレクタ電流（I

C(ON)_{）に基づいて性能ビンに分類されます。これにより、設計者は特定の回路要件に合わせて一貫した感度を持つ部品を選択できます。}BIN A:

• C(ON) I_{の範囲は 1.5 mA（最小）から 2.9 mA（最大）です。}BIN B:
• C(ON) I_{の範囲は 2.9 mA（最小）から 5.5 mA（最大）です。}BIN C:
• C(ON) I_{の範囲は 5.5 mA（最小）から 9.2 mA（最大）です。}各ビンの限界には±15%の許容差が適用されます。設計者は、回路ゲインとしきい値レベルを計算する際にこの変動を考慮する必要があります。

4. 性能曲線分析

データシートには、様々な条件下でのデバイスの動作を示すいくつかの特性グラフが提供されています。

4.1 分光感度特性

グラフ（図1）は、波長に対する相対分光感度を示しています。LTR-C950-TB-Tは、一般的な赤外線発光ダイオード（IRED）と一致する約940nm付近でピーク感度を示します。800nmより短い波長と1100nmより長い波長では感度が急激に低下し、可視光スペクトルの大部分に対して固有のフィルタリングを提供します。

4.2 コレクタ暗電流と温度の関係

曲線（図3）は、コレクタ暗電流（I

）と周囲温度（T_CEO）の関係をプロットしています。I_Aは温度とともに指数関数的に増加します。これは高温アプリケーションにおける重要な考慮事項であり、暗電流の増加はノイズフロアを上昇させ、センサーの信号対雑音比に影響を与える可能性があります。_CEO4.3 負荷抵抗に対する動的応答特性

グラフ（図4）は、立ち上がり時間（T

）と立ち下がり時間（T_r）が負荷抵抗（R_f）によってどのように変化するかを示しています。両方の時間は、負荷抵抗が高くなるほど増加します。高速スイッチングを必要とするアプリケーションでは、出力電圧振幅は減少しますが、小さな負荷抵抗が有利です。_L4.4 相対コレクタ電流と放射照度の関係

このグラフ（図5）は、出力電流と入射光パワー（放射照度）の関係を示しています。応答は広い範囲で一般的に線形であり、これはアナログセンシングアプリケーションにとって望ましい特性です。これは、デバイスが比例的な光-電流変換器として機能することを確認します。

4.5 指向性パターン

極座標図（図6）は、サイドビュー型パッケージの角度感度を示しています。相対放射強度（または感度）が入射光の角度に対してプロットされています。この図は機械設計において不可欠であり、センサーが確実にIR光源を検出する有効視野角（FOV）を示します。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 外形寸法

デバイスは標準的なサイドビュー型フォトトランジスタパッケージを備えています。主要寸法には、本体サイズ、リード間隔、レンズ位置が含まれます。特に指定がない限り、すべての寸法はミリメートル単位で提供され、代表的な公差は±0.1mmです。ピン配置はコレクタ端子とエミッタ端子を示しています。

5.2 推奨はんだパッド設計

PCB設計用のランドパターン（フットプリント）が提供されています。推奨されるパッド寸法は、実装パッドに対して1.0mm x 1.8mmで、それらの間の間隔は1.8mmです。このパターンに従うことで、リフロー中の信頼性の高いはんだ接合と適切な機械的位置合わせが確保されます。

6. はんだ付け・実装ガイドライン

6.1 リフローはんだ付けプロファイル

無鉛（Pbフリー）プロセス用の推奨リフロープロファイルが含まれています。主要なパラメータは以下の通りです:

予熱:

• 150-200°C、最大120秒まで。ピーク温度:
• 最大260°C。液相線以上時間:
• デバイスは260°Cを超える温度に10秒以上さらされてはなりません。このプロファイルはJEDEC標準に基づいています。エンジニアは、特定のPCB設計、はんだペースト、およびオーブンに対してプロファイルを特性評価する必要があります。

6.2 手はんだ付け

手はんだ付けが必要な場合は、温度が300°Cを超えないはんだごてを使用し、接点ごとの接触時間を3秒以内に制限してください。部品のリードに応力を加えないように注意してください。

6.3 洗浄

はんだ付け後の洗浄が必要な場合は、イソプロピルアルコールなどのアルコール系溶剤のみを使用してください。プラスチックパッケージやレンズを損傷する可能性のある強力なまたは不明な化学洗浄剤は避けてください。

7. 梱包と取り扱い

7.1 テープ＆リール仕様

部品は、7インチ（178mm）径のリールに巻かれた8mm幅のエンボスキャリアテープに梱包されています。各リールには2000個が含まれています。梱包はANSI/EIA 481-1-A-1994標準に準拠しています。注記には、連続する部品ポケットが最大2つ空である可能性があること（テープシーリングによる）、およびテープ内の部品の向きがマークされていることが指定されています。

7.2 保管条件

未開封パッケージ:

温度≤30°C、相対湿度（RH）≤90%で保管してください。密閉された防湿バッグ（乾燥剤入り）での保管寿命は1年です。開封済みパッケージ:
密閉バッグから取り出した部品については、保管環境が30°C / 60% RHを超えてはなりません。開封後1週間以内にIRリフローはんだ付けを完了することを強くお勧めします。元のバッグの外で長期間保管する場合は、乾燥剤入りの密閉容器または窒素デシケーターで保管してください。開封状態で1週間以上保管された部品は、はんだ付け前に約60°Cで少なくとも20時間ベーキングして、吸収した湿気を除去し、リフロー中のポップコーン現象を防止する必要があります。8. アプリケーションノートと設計上の考慮点

8.1 駆動回路設計

フォトトランジスタは電流出力デバイスです。典型的な回路では、エミッタ接地構成で接続されます。負荷抵抗（R

）はコレクタと電源電圧（V_L）の間に配置されます。エミッタはグランドに接続されます。入射光によりコレクタ電流（I_CC）が流れ、R_Cの両端に電圧降下が生じます。この電圧（V_L= V_OUT- I_CC*R_C）が信号出力となります。_L主要な設計選択:

負荷抵抗（R

• ）:_L高いRは、与えられた光の変化に対してより大きな出力電圧振幅をもたらしますが、応答時間を増加させます（図4参照）。低いR_Lはより高速な応答を提供しますが、信号は小さくなります。_Lバイアス:
• このデバイスはベースに外部バイアス電流を必要とせず、完全に光によって制御されます。複数デバイスの接続:
• アプリケーションで複数のフォトトランジスタを並列に接続する必要がある場合、それらを直接一緒に接続することは推奨されません。それらのIC(ON)_{のばらつき（同じビン内でも）により、電流の均等な分担が妨げられます。各デバイスと直列に電流制限抵抗を配置して、均一な動作を確保する必要があります。}8.2 信号対雑音比（SNR）の改善

変調:

• リモコンアプリケーションでは、IR光源（IRED）が特定の搬送波周波数（例：38kHz）でパルス化されます。受信回路にはこの周波数に同調したバンドパスフィルタが含まれており、一定の周囲光やノイズを除去します。光学フィルタリング:
• 黒色パッケージと自然の分光感度特性（ピーク940nm）により、可視光に対してある程度のフィルタリングが提供されます。非常にノイズの多い環境では、センサーの上に追加の外部IR透過/可視光遮断フィルタを使用することができます。電気的フィルタリング:
• フォトトランジスタの後に、ハイパスまたはバンドパスフィルタを含む増幅段を配置することで、AC結合信号に対するSNRをさらに改善できます。8.3 レイアウト上の考慮点

センサーを発熱部品から離して配置し、温度による暗電流のドリフトを最小限に抑えます。

• リフロー中のトゥームストーニングや位置ずれを防ぐために、推奨されるはんだパッド形状を使用してください。
• 機械的ハウジングを設計する際には、指向性パターン（図6）を考慮し、IR光源がセンサーの感度視野角内に収まるようにします。
• 9. 動作原理

フォトトランジスタは基本的にバイポーラ接合トランジスタ（BJT）であり、ベース電流が電気的接続ではなく光によって生成されます。ベース-コレクタ接合はフォトダイオードとして機能します。十分なエネルギー（この場合は赤外線）を持つ光子がこの接合に衝突すると、電子-正孔対が生成されます。この光生成電流は、トランジスタの電流増幅率（βまたはh

）によって増幅され、入射光強度に比例するはるかに大きなコレクタ電流となります。サイドビュー型パッケージは、感光性半導体チップをPCB表面と平行に入射する光を検出できるように配置しています。_FE10. 実践的な設計例

シナリオ: 自動販売機における物体検出

商品がシュートを通過するのを検出するために、ビーム遮断センサーが必要です。部品選定:

1. サイドビュー型パッケージでシュートを横切るようにPCBの端に実装するのに適したLTR-C950-TB-T（BIN B）が選択されます。光源として一致する940nm IREDが選択されます。回路設計:
2. フォトトランジスタはV= 5Vのエミッタ接地回路で構成されます。このアプリケーションでは、良好な電圧振幅と許容可能な速度の妥協点として、負荷抵抗R_CC= 2.2kΩが選択されます。出力はコンパレータに入力され、ビームあり（高出力）とビーム遮断（低出力）を区別するために設定されたしきい値が適用されます。_L機械的統合:
3. IREDとフォトトランジスタは、製品シュートの反対側に、それらの放射/感度パターンに従って整列して実装されます。迷光を制限するためにライトバッフルが追加される場合があります。考慮点:
4. 機械内部の周囲温度を監視し、動作範囲内に収まるようにします。初期出力電圧を測定し、部品の許容差（ビン±15%）や経時的なレンズ上のほこりの蓄積を考慮してマージンを持たせてコンパレータのしきい値を設定します。The ambient temperature inside the machine is monitored to ensure it stays within the operating range. The initial output voltage is measured and the comparator threshold is set with margin to account for component tolerance (bin ±15%) and potential dust accumulation on the lenses over time.