LTR-526AB フォトトランジスタ データシート - ダークブルー パッケージ - 赤外線検出器 - 技術文書

1. 製品概要

LTR-526ABは、赤外線（IR）検出アプリケーション向けに設計された高性能シリコンNPNフォトトランジスタです。その中核機能は、入射する赤外線を電流に変換することです。この部品の主な特徴は、可視光フィルターとして機能する特殊なダークブルーのプラスチック パッケージです。この設計により、センサーの周囲の可視光に対する感度が大幅に低減され、検出信号が純粋に赤外線スペクトルであるアプリケーションに特に適しており、信号対雑音比と信頼性を向上させます。

中核的な利点：本デバイスは、高速応答に不可欠な低接合容量と組み合わされた高感度を提供し、データ通信やセンシングに適しています。高い遮断周波数は、高速信号変調を必要とするアプリケーションをサポートします。高速スイッチング時間（立ち上がり/立ち下がり時間 標準50 ns）と堅牢な構造の組み合わせにより、過酷な環境下での使用に理想的です。

ターゲット市場：このフォトトランジスタは、赤外線ベースのシステムに取り組む設計者やエンジニアを対象としています。典型的なアプリケーションには、赤外線リモコン受信機、近接センサー、物体検出、産業オートメーション（例：計数、選別）、遮光式光学スイッチ（例：プリンター、エンコーダー）、および基本的な光データリンクが含まれます。

2. 詳細な技術パラメータ分析

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生じる可能性がある限界を定義します。これらの条件下での動作は保証されません。

• 電力損失（P_D）：最大150 mW。これはデバイスが熱として安全に放散できる総電力であり、主にコレクタ-エミッタ電圧とコレクタ電流の積によって決まります。
• 逆電圧（V_R）：最大30 V。これは、エミッタ-コレクタ接合部に降伏を引き起こさずに逆バイアスで印加できる最大電圧です。
• 動作温度範囲（T_A）：-40°C から +85°C。デバイスは、この産業用温度範囲内で指定されたパラメータ内で機能することが保証されています。
• 保存温度範囲（T_stg）：-55°C から +100°C。デバイスはこれらの限界内で劣化することなく保存できます。
• リードはんだ付け温度：260°C、5秒間（パッケージ本体から1.6mmの位置で測定）。これは、フローはんだ付けや手はんだ付けの条件を定義します。

2.2 電気光学特性

これらのパラメータは、周囲温度（T_A）25°Cで測定され、特定の試験条件下でのデバイスの性能を定義します。

• 逆降伏電圧（V_(BR)R）：最小30 V（I_R= 100 µA）。これはデバイスの堅牢な電圧耐力を確認し、絶対最大定格と一致します。
• 逆暗電流（I_D(R)）：最大30 nA（V_R= 10V、E_e= 0 mW/cm²）。これは光が入射していないときのリーク電流です。弱い信号に対する高感度が求められるアプリケーションでは、この値が低いことが極めて重要であり、検出器のノイズフロアを表します。
• 開放電圧（V_OC）：標準350 mV（λ = 940nm、E_e= 0.5 mW/cm²）。これは、光が当たったときに開放端子間に発生する電圧であり、光起電力モード動作に関連するパラメータですが、ここで規定されています。
• 立ち上がり時間（T_r）および立ち下がり時間（T_f）：標準50 ns 各々（V_R= 10V、λ = 940nm、R_L= 1 kΩ）。これらのパラメータはスイッチング速度を定義します。50 nsの仕様は、中速データ伝送および高速センシングアプリケーションへの適合性を示しています。
• 短絡電流（I_S）：1.7 µA（最小）、2 µA（標準）（V_R= 5V、λ = 940nm、E_e= 0.1 mW/cm²）。これは、出力が短絡された（またはトランスインピーダンスアンプによって仮想的に短絡された）ときに生成される光電流です。これは、所定の放射照度における応答度の直接的な尺度です。
• 総容量（C_T）：最大25 pF（V_R= 3V、f = 1 MHz）。低い接合容量は、高帯域幅と高速応答時間を実現するために重要であり、回路のRC時定数を制限します。
• ピーク感度波長（λ_SMAX）：標準900 nm。デバイスはこの波長の赤外線に最も敏感です。一般的な赤外線発光素子（GaAs LEDなど、通常880-950 nm付近で発光）とよくマッチしています。

3. 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重要なグラフが提供されています。

3.1 暗電流 vs. 逆電圧

この曲線は、逆暗電流（I_D）が最大定格電圧30Vまで非常に低い（pAから低いnAの範囲）ままであることを示しています。これは、優れた接合品質と低リークを確認し、暗条件での安定動作に不可欠です。

3.2 容量 vs. 逆電圧

このグラフは、接合容量（C_T）が逆バイアス電圧（V_R）の増加とともに減少することを示しています。これは半導体接合の特性です。より高い逆電圧（例：スイッチング試験での10V）で動作させることで容量を最小化し、帯域幅と速度を最大化します。

3.3 光電流 vs. 放射照度

これは重要な伝達特性です。光電流（I_P）が、広範囲にわたって入射赤外線放射照度（E_e）と高度に線形な関係にあることを示しています。この直線性は、光の強度を単に検出するだけでなく正確に測定する必要があるアナログセンシングアプリケーションにおいて極めて重要です。

3.4 相対分光感度

この曲線は、異なる波長にわたるデバイスの正規化された応答度をプロットしています。約900 nmでピークを持ち、おおよそ800 nmから1050 nmに及ぶ有意な帯域幅を持ちます。ダークブルーパッケージは、曲線の左側の急激な低下が示すように、約700 nm以下（可視光）の感度を効果的に減衰させます。

3.5 温度依存性

別々の曲線が、暗電流と光電流が周囲温度とともにどのように変化するかを示しています。暗電流は温度とともに指数関数的に増加し（半導体の基本的な特性）、高温動作でのノイズフロアを上昇させる可能性があります。光電流も変動を示し、通常、温度が上昇するとわずかに減少します。これらの要因は、-40°Cから+85°Cの全範囲で動作することを意図した設計では考慮する必要があります。

4. 機械的およびパッケージ情報

4.1 パッケージ寸法

LTR-526ABは、標準的な3mmラジアルリードパッケージです。主な寸法には、本体直径約3.0 mm、およびリードがパッケージから出る位置での標準的なリード間隔2.54 mm（0.1インチ）が含まれます。全高にはレンズドームが含まれます。ダークブルーの色調はプラスチック成形体に一体となっています。

4.2 極性識別

デバイスには2本のリードがあります。長いリードは通常コレクタ、短いリードはエミッタです。これは、このパッケージスタイルのフォトトランジスタの標準的な慣例です。取り付け前には、必ず特定のデータシート図面で極性を確認してください。

4.3 パッケージに関する注記

• 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、公差は通常±0.25mmです。
• フランジ下部の樹脂の小さな突出は許容され、最大高さは1.5mmです。
• リード間隔は、パッケージ本体からの出口点で測定されます。これはPCBフットプリント設計において重要です。

5. はんだ付けおよび組立ガイドライン

手はんだ付けまたはフローはんだ付けの場合、リードは260°Cの温度に最大5秒間さらすことができます。この温度の測定点は、パッケージ本体から1.6mm（0.063インチ）です。標準的なPCBはんだ付け手法を使用することを推奨します。特にパッケージ本体付近でのリードへの過度の機械的ストレスは避けてください。デバイスは、使用前の劣化を防ぐために、指定された保存温度条件（-55°Cから+100°C）下で、元の防湿バッグに保管する必要があります。

6. アプリケーション提案および設計上の考慮事項

6.1 典型的なアプリケーション回路

最も一般的な構成は、スイッチング（またはデジタル）モードです。ここでは、フォトトランジスタはエミッタ接地構成で接続されます：コレクタはプルアップ抵抗（R_CC）を介して正電源電圧（V_L）に、エミッタはグランドに接続します。出力はコレクタから取り出します。光がないときはトランジスタはオフで、出力はハイ（V_CC）です。十分なIR光がベースに当たると、トランジスタがオンになり、出力をローに引き下げます。R_Lの値は、スイッチング速度（R_Lが小さいほど速度は速いが出力振幅は小さくなる）と消費電流に影響します。

アナログまたは線形センシングの場合、トランスインピーダンスアンプ（TIA）回路が推奨されます。このオペアンプベースの回路は、光電流を直接電圧（Vout_{= I}photo_{* R}feedback_{）に変換しながら、フォトトランジスタを仮想短絡状態（バイアス電圧ゼロ）に保ち、接合容量の影響を最小限に抑え、直線性を拡張します。}6.2 設計上の考慮事項

バイアス：

• 逆バイアス（V）を印加すると接合容量が減少し、速度が向上します。データシートのスイッチングパラメータはV_CE=10Vで与えられています。_R負荷抵抗（R
• ）：_L必要な速度と出力電圧振幅に基づいてRを選択します。R_Lが小さいほど応答は速くなりますが、出力電圧変化は小さくなります。_L周囲光耐性：
• ダークブルーパッケージは可視光に対して良好な除去特性を提供します。しかし、強い白熱光（IRを含む）や直射日光が存在する環境で動作させる場合、追加の光学フィルター（IR透過フィルター）や変調/復調技術が必要になることがあります。光学的アライメント：
• IR発光素子とフォトトランジスタの間の適切なアライメントを確保してください。レンズには指向性感度パターンがあります；最大信号を得るには、光源をドームの中心に向けてください。電気的ノイズ：
• 電気的にノイズの多い環境では、配線を短く保ち、デバイス近くにデカップリングコンデンサを使用し、センサーアセンブリをシールドすることを検討してください。7. 技術比較および差別化

標準的なクリアパッケージのフォトトランジスタと比較して、LTR-526ABの主な差別化要因は、ダークブルーパッケージによる

可視光除去です。これにより、周囲の可視光が存在するアプリケーションで優れており、室内照明などによる誤動作や飽和を防ぎます。フォトダイオードと比較して、フォトトランジスタは内部増幅（トランジスタのh

）を提供し、同じ光レベルでずっと高い出力電流が得られるため、後段の増幅回路を簡素化します。ただし、フォトトランジスタはベース電荷蓄積効果のため、一般にフォトダイオードよりも低速です。LTR-526ABの50 nsの速度は、高感度と適度に高速な応答の間の良好なバランスを表しています。_FE8. よくある質問（FAQ）

Q: ダークブルーパッケージの目的は何ですか？

A: これは内蔵フィルターとして機能し、ほとんどの可視光を遮断しながら、赤外線波長（特に約900 nm付近）を通します。これにより、IRのみのアプリケーションでの信号対雑音比が大幅に向上します。

Q: 850 nmのIR LEDと一緒に使用できますか？

A: はい。ピーク感度は900 nmですが、分光感度曲線は850 nmでも十分な応答度を示しています。900 nm光源よりもわずかに少なくなりますが、強い信号が得られます。

Q: 負荷抵抗（R

）の値はどのように選べばよいですか？_LA: トレードオフが関係します。最大出力電圧振幅を得るには、大きなR

（例：10kΩ）を使用します。最大速度（最速の立ち上がり/立ち下がり時間）を得るには、小さなR_L（例：1kΩ以下）を使用します。これは、デバイスの接合容量と形成されるRC時定数を減少させるためです。立ち上がり/立ち下がり時間の試験条件（R_L=1kΩ）を参照してください。_LQ: このデバイスは動作に逆バイアス電圧が必要ですか？

A: ゼロバイアス（光起電力モード）で動作可能で、小さな電圧を生成します。ただし、ほとんどの回路構成（エミッタ接地スイッチまたはTIA使用時）で最適な速度と直線性を得るには、逆バイアス電圧（例：データシート条件に従って5Vから10V）を印加することを推奨します。

9. 実用的なアプリケーション例

例1: 赤外線リモコン受信機。

LTR-526ABは、テレビやエアコンのリモコン受信機の検出器として理想的な候補です。ダークブルーパッケージは室内照明からの干渉を除去します。適切なRを持つエミッタ接地構成で接続されます。出力パルス列はその後、デコーダICに供給されます。50 nsの応答時間は、標準的なリモコン搬送波周波数（通常36-40 kHz）には十分すぎるほどです。_L例2: 物体近接センサー。

自動販売機や産業用カウンターでは、IR LEDとLTR-526ABをシュートの反対側（スルービームモード）または同じ方向を向いて隣接させて配置（反射モード）できます。物体がIRビームを遮断または反射すると、フォトトランジスタの出力状態の変化がマイクロコントローラによって検出され、カウントやアクションがトリガーされます。光電流対放射照度の線形特性は、反射モードで距離や反射率を大まかに測定するためにも使用できます。10. 動作原理

フォトトランジスタは、基本的に光がベース領域に作用するバイポーラ接合トランジスタ（BJT）です。LTR-526AB（NPN型）では、シリコンのバンドギャップより大きいエネルギーを持つ光子（約1100 nmより短い波長に対応）が、ベース-コレクタ接合領域で吸収されます。この吸収により電子-正孔対が生成されます。逆バイアスされたコレクタ-ベース接合部の電界がこれらのキャリアを掃引し、ベース電流を生成します。この光生成ベース電流は、トランジスタの電流増幅率（h

）によって増幅され、はるかに大きなコレクタ電流となります。したがって、小さな光入力が大きな電気出力電流を生み出します。ダークブルーパッケージ材料は、より高エネルギーの光子（可視光）を吸収してキャリア生成を防ぎながら、より低エネルギーの赤外線光子をシリコンチップに透過させます。_FE11. 技術トレンド

LTR-526ABのような個別光電子部品のトレンドは、さらなる小型化（より小さな表面実装パッケージ）、高集積化（光検出器と増幅回路、論理回路を単一パッケージに統合）、および機能強化（例：統合された太陽光フィルター、データ通信向けのより高速化）に向かっています。また、現代のデジタルシステムとの互換性のために、より低い電圧で動作する部品への動きもあります。基本的なフォトトランジスタは、コスト重視の大量生産アプリケーションで依然として非常に重要ですが、統合光学センサーや環境光センサーのようなより複雑なソリューションが、よりスマートでデジタルインターフェースを持つセンシングのニーズに対応しています。

The trend in discrete optoelectronic components like the LTR-526AB is towards further miniaturization (smaller surface-mount packages), higher integration (combining the photodetector with amplification and logic circuits in a single package), and enhanced functionality (e.g., integrated daylight filters, higher speed for data communication). There is also a drive for components that operate at lower voltages to be compatible with modern digital systems. While basic phototransistors remain highly relevant for cost-sensitive, high-volume applications, more complex solutions like integrated optical sensors and ambient light sensors are addressing needs for smarter, digitally interfaced sensing.