LTR-C951-TB 적외선 발광 다이오드 및 검출기 데이터시트 - 5mm 패키지 - 30V 콜렉터-이미터 - 940nm - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

LTR-C951-TB는 센싱 응용 분야를 위해 설계된 이산 적외선(IR) 포토트랜지스터 부품입니다. 이 부품은 신뢰할 수 있는 적외선 감지가 필요한 시스템에 사용하기 위한 광전자 소자 계열에 속합니다. 이 부품의 주요 기능은 입사하는 적외선 빛을 콜렉터-이미터 단자에서 해당 전기 신호로 변환하는 것입니다. 이 설계는 자동화 조립 공정 및 표준 표면 실장 기술(SMT) 라인에 통합되도록 최적화되어 있습니다.

이 소자의 핵심 장점은 포토트랜지스터 구조를 사용하여 내부 이득을 제공함으로써 기본 포토다이오드에 비해 더 높은 감도를 얻을 수 있다는 점에 있습니다. 통합된 블랙 에폭시 돔 렌즈는 시야각을 정의하는 데 도움을 주며, 이 특정 모델에서는 가시광선 노이즈 감소를 위한 전용 필터가 명시되어 있지는 않지만, 어느 정도의 주변광 제거 기능을 제공할 수 있습니다. 이 부품은 RoHS 및 친환경 제품 규정을 준수하는 것으로 명시되어 있습니다.

목표 시장과 응용 분야는 비용 효율적이고 대량 생산되는 소비자 및 산업용 전자제품에 명확히 초점이 맞춰져 있습니다. 주요 응용 분야로는 리모컨 시스템용 적외선 수신기, 근접 감지 및 물체 감지, 고속 성능이 주요 요구사항이 아닌 기본적인 데이터 전송 링크를 위한 PCB 실장형 적외선 센서 등이 포함됩니다.

2. 기술 사양 심층 분석

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 소자에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 이 값을 초과하는 조건에서 소자를 동작시키는 것은 권장되지 않습니다.

• 전력 소산 (P_D):100 mW. 이는 주변 온도(T_A) 25°C에서 소자가 열로 방출할 수 있는 최대 전력량입니다. 이 한계를 초과하면 열 폭주 및 고장의 위험이 있습니다.
• 콜렉터-이미터 전압 (V_CEO):30 V. 베이스가 개방된 상태(포토트랜지스터 모드)에서 콜렉터와 이미터 핀 사이에 인가할 수 있는 최대 전압입니다.
• 이미터-콜렉터 전압 (V_ECO):5 V. 이미터와 콜렉터 사이에 적용 가능한 최대 역전압입니다.
• 동작 온도 범위 (T_opr):-40°C ~ +85°C. 소자가 공표된 전기적 사양을 충족하도록 보장되는 주변 온도 범위입니다.
• 보관 온도 범위 (T_stg):-55°C ~ +100°C. 전원을 인가하지 않고 소자를 보관할 수 있는 온도 범위입니다.
• 적외선 리플로우 솔더링 조건:최대 10초 동안 피크 온도 260°C. 이는 SMT 조립을 위한 열 프로파일 허용 오차를 정의합니다.

2.2 전기 및 광학 특성

이 매개변수들은 T_A=25°C의 특정 테스트 조건에서 측정되며, 소자의 일반적인 성능을 정의합니다.

• 콜렉터-이미터 항복 전압 (V_(BR)CEO):30 V (최소). 특정 테스트 조건(I_R= 100µA, 무조명)에서의 절대 최대 정격을 확인합니다.
• 이미터-콜렉터 항복 전압 (V_(BR)ECO):5 V (최소). 역전압 정격을 확인합니다.
• 콜렉터-이미터 포화 전압 (V_CE(SAT)):0.4 V (최대). 포토트랜지스터가 조명 하에서(E_e=0.5 mW/cm² at 940nm) 완전히 "켜진"(포화) 상태이고 콜렉터 전류(I_C)가 100µA일 때, 콜렉터와 이미터 사이의 전압 강하는 0.4V 이하가 됩니다. 더 낮은 V_CE(SAT)은 일반적으로 스위칭 응용에 더 유리합니다.
• 상승 시간 (T_r) 및 하강 시간 (T_f):15 µs (일반). 이 매개변수들은 소자의 속도를 지정합니다. V_CE=5V, I_C=1mA, R_L=1kΩ의 테스트 조건에서, 출력은 조명이 비칠 때 최종 값의 10%에서 90%까지 상승하는 데 약 15마이크로초가 걸리며, 빛이 제거될 때 다시 하강하는 데 또 다른 15 µs가 걸립니다. 이는 고속 데이터 전송이 아닌 중저주파 응용(수십 kHz까지)에 적합한 소자임을 나타냅니다.
• 콜렉터 암전류 (I_CEO):100 nA (최대). 이는 소자가 완전한 암흑 상태(E_e= 0 mW/cm²)이고 V_CE=20V일 때 콜렉터-이미터 접합을 통해 흐르는 누설 전류입니다. 저조도 조건에서 더 나은 신호 대 잡음비를 위해 더 낮은 암전류가 바람직합니다.
• 온-상태 콜렉터 전류 (I_C(ON)):5.5 mA (일반). 이는 940nm 적외선의 특정 조사도 0.5 mW/cm²로 소자를 조명하고 V_CE=5V로 바이어스했을 때 생성되는 일반적인 콜렉터 전류입니다. 이 매개변수는 소자의 감도와 직접적으로 관련이 있습니다.

3. 성능 곡선 분석

데이터시트는 "일반적인 전기/광학 특성 곡선" 섹션을 참조합니다. 특정 그래프는 본문에 제공되지 않지만, 설계를 위한 표준 내용과 중요성을 추론할 수 있습니다.

LTR-C951-TB와 같은 포토트랜지스터의 일반적인 곡선에는 다음이 포함됩니다:

• 콜렉터 전류 (I_C) 대 조사도 (E_e):이것은 가장 중요한 곡선으로, 입사광 파워와 서로 다른 콜렉터-이미터 전압(V_CE)에 대한 출력 전류의 관계를 보여줍니다. 응답의 선형성(또는 비선형성)을 보여주며, 설계자가 원하는 출력 전류를 달성하는 데 필요한 조사도를 계산할 수 있게 합니다.
• 콜렉터 전류 (I_C) 대 콜렉터-이미터 전압 (V_CE):이는 서로 다른 조사도 수준에 대해 그려진 출력 특성 곡선입니다. 포토트랜지스터의 동작 영역(포화 및 활성)을 보여주며 적절한 부하 저항(R_L)을 선택하는 데 도움을 줍니다.
• 스펙트럼 응답:소자가 서로 다른 파장의 빛에 대해 상대적인 감도를 보여주는 곡선입니다. 소자는 940nm 빛으로 테스트되지만, 이 곡선은 다른 IR 파장(예: 850nm, 880nm) 및 잠재적으로 가시광선에 대한 응답을 보여주어, 특정 파장 분리가 필요한 경우 광학 필터링의 필요성을 나타냅니다.
• 온도 의존성:암전류(I_CEO) 및 감도와 같은 주요 매개변수가 동작 온도 범위에 걸쳐 어떻게 변화하는지 보여주는 곡선입니다. 암전류는 일반적으로 온도에 따라 기하급수적으로 증가하며, 이는 고온 또는 정밀 응용에서 중요한 요소가 될 수 있습니다.

설계자는 표로 제공된 일반 값이 25°C에서의 단순한 스냅샷만을 제공하기 때문에, 특정 회로 및 환경 조건에서 소자의 동작을 정확하게 모델링하기 위해 이러한 그래프를 참조해야 합니다.

4. 기계적 및 패키지 정보

4.1 외형 치수

이 소자는 표준 패키지 외형을 따릅니다. 제공된 치수 도면(데이터시트 참조)은 물리적 크기, 리드 간격 및 렌즈 형상을 지정합니다. 주요 특징으로는 센서의 방향 응답(시야각)을 제어하는 데 도움이 되는 돔 렌즈가 있는 블랙 에폭시 본체가 포함됩니다. 이 패키지는 자동 픽 앤 플레이스 장비와 호환되도록 설계되어 대량 생산을 용이하게 합니다.

4.2 극성 식별

포토트랜지스터는 극성을 가진 소자입니다. 데이터시트의 외형 도면은 핀아웃, 즉 콜렉터(C)와 이미터(E)를 명확히 표시할 것입니다. PCB 조립 중 잘못된 극성 연결은 소자가 작동하지 못하게 합니다.

4.3 권장 솔더링 패드 레이아웃 및 패키지 치수

데이터시트에는 "권장 솔더링 패드 치수" 다이어그램이 포함되어 있습니다. 이는 PCB 레이아웃 설계자에게 중요한 참고 자료입니다. 리플로우 솔더링 중에 신뢰할 수 있는 솔더 접합 형성을 보장하면서 소자에 가해지는 응력을 최소화하기 위해 인쇄 회로 기판(PCB)에 권장되는 구리 패드 형상(크기 및 모양)을 제공합니다. 이러한 권장 사항을 준수하는 것은 제조 수율 및 장기 신뢰성에 필수적입니다.

또한, "테이프 및 릴 패키지 치수" 섹션은 자동화 조립을 위해 부품이 어떻게 공급되는지 자세히 설명합니다. 캐리어 테이프 치수, 포켓 간격, 릴 직경(7인치) 및 테이프 내 부품의 방향을 지정합니다. 이 정보는 SMT 실장기를 올바르게 프로그래밍하는 데 매우 중요합니다.

5. 조립, 보관 및 취급 지침

5.1 솔더링 및 리플로우 프로파일

이 소자는 적외선 리플로우 솔더링 공정에 적합하도록 등급이 매겨져 있습니다. 절대 최대 조건은 최대 10초 동안 피크 온도 260°C입니다. 데이터시트는 일반적으로 예열 단계(150-200°C), 피크 온도까지의 제어된 상승, 제어된 냉각 단계를 포함하는 JEDEC 표준 리플로우 프로파일을 따를 것을 권장합니다. 솔더 페이스트 제조업체의 사양을 준수하는 것도 강조됩니다. 수동 수리의 경우, 솔더링 아이언 온도는 300°C를 초과하지 않아야 하며, 접합당 최대 3초의 접촉 시간을 유지해야 합니다.

5.2 보관 조건

습기 민감도는 플라스틱 SMD 부품의 중요한 요소입니다. LED/포토트랜지스터는 건조제와 함께 방습 봉지에 포장되어 공급됩니다.

• 밀봉 패키지:≤30°C 및 ≤90% 상대 습도(RH)에서 보관해야 합니다. 이러한 조건에서의 유통 기한은 1년입니다.
• 개봉 패키지:주변 공기에 노출된 부품은 ≤30°C 및 ≤60% RH에서 보관해야 합니다. 봉지를 개봉한 후 1주일(168시간) 이내에 IR 리플로우 공정을 완료하는 것이 강력히 권장됩니다. 원래 포장 외부에서 더 오래 보관할 경우, 부품은 건조제가 들어 있는 밀폐 용기나 질소 환경에 보관해야 합니다. 1주일 이상 보관된 경우, 솔더링 전에 흡수된 수분을 제거하고 리플로우 중 "팝콘" 현상 손상을 방지하기 위해 최소 20시간 동안 60°C에서 베이크아웃(건조)이 필요합니다.

5.3 세척

솔더링 후 세척이 필요한 경우, 이소프로필 알코올(IPA)과 같은 알코올 기반 용제만 사용해야 합니다. 강력하거나 공격적인 화학 세척제는 에폭시 렌즈나 패키지를 손상시킬 수 있습니다.

6. 포장 및 주문 정보

LTR-C951-TB는 자동화 조립을 위한 표준 EIA 포장으로 공급됩니다. 부품은 엠보싱된 캐리어 테이프에 적재된 후 7인치 직경의 릴에 감겨 있습니다. 각 릴에는 1500개의 부품이 들어 있습니다. 테이프에는 취급 및 운송 중 부품을 보호하기 위한 커버 실이 있습니다. 데이터시트는 테이프 및 릴 포장에 대한 ANSI/EIA 481-1-A-1994 사양 준수를 명시하고 있습니다.

7. 응용 설계 고려사항

7.1 일반적인 응용 회로

데이터시트는 기본적인 구동 회로 권장 사항을 제공합니다. 포토트랜지스터는 전류 출력 소자입니다. 일반적인 스위칭 응용에서는 공통 이미터 구성으로 연결됩니다:

• 콜렉터는 부하 저항(R_CC)을 통해 공급 전압(V_L)에 연결됩니다.
• 이미터는 접지에 연결됩니다.
• 출력 신호는 콜렉터 노드에서 가져옵니다.

빛이 입사하지 않을 때, 포토트랜지스터는 꺼져 있고(고임피던스), 콜렉터의 출력 전압은 V_CC(R_L에 걸리는 작은 암전류 강하를 뺀 값)로 높게 풀업됩니다. 조명이 비칠 때, 포토트랜지스터가 켜지고 전류가 흐르며, 출력 전압은 낮은 수준(V_CE(SAT)에 가까운 값)으로 떨어집니다. R_L의 값은 원하는 출력 전압 스윙, 속도(회로 기생 요소와 함께 RC 시정수를 형성함), 그리고 사용 가능한 광전류(I_C(ON))를 기반으로 선택됩니다.

7.2 설계 참고사항 및 주의사항

• 주변광 내성:블랙 렌즈는 일부 필터링을 제공하지만, 강한 주변 IR(햇빛, 백열등)이 있는 환경에서 동작할 경우, 신호 대 잡음비를 개선하기 위해 추가적인 외부 IR 통과/가시광선 차단 광학 필터가 필요할 수 있습니다.
• 속도 제한:수십 마이크로초의 상승/하강 시간을 가진 이 소자는 고속 데이터 통신(예: IrDA)에는 적합하지 않습니다. 리모컨 코드(예: RC-5, NEC) 및 간단한 켜기/끄기 감지에 이상적입니다.
• 선형 동작을 위한 바이어스:스위치가 아닌 선형(아날로그) 모드로 사용되는 경우, 소자는 활성 영역(V_CE> V_CE(SAT))에서 동작해야 합니다. I_C대 E_e곡선에 나타난 비선형 특성을 고려해야 합니다.
• 응용 범위:데이터시트에는 이 부품이 일반 목적의 전자제품용으로 의도되었다는 표준 주의사항이 포함되어 있습니다. 특히 생명 유지, 안전 또는 운송 시스템과 같이 예외적인 신뢰성이 필요한 응용 분야에서는 사전 협의 및 가능한 부품 수준의 검증이 필요합니다.

8. 동작 원리

포토트랜지스터는 베이스 영역이 전기적으로 접촉되는 대신 빛에 노출된 바이폴라 접합 트랜지스터(BJT)입니다. 베이스-콜렉터 접합은 포토다이오드 역할을 합니다. 충분한 에너지(이 경우 적외선)를 가진 광자가 이 접합에 충돌하면 전자-정공 쌍을 생성합니다. 이 광생성 전류는 트랜지스터의 베이스 전류(I_B) 역할을 합니다. 그런 다음 트랜지스터는 이 전류를 DC 전류 이득(h_FE)으로 증폭하여 훨씬 더 큰 콜렉터 전류(I_C= h_FE* I_B(photo))를 생성합니다. 이 내부 이득이 내부 증폭이 없는 단순한 포토다이오드에 비해 포토트랜지스터에 높은 감도를 부여하는 것입니다. 블랙 에폭시 패키지는 반도체 칩을 수용하고 돔 렌즈를 형성하여 들어오는 빛을 감지 영역에 집중시킵니다.

9. 기술 매개변수 기반 FAQ

Q1: 이 소자의 일반적인 시야각은 얼마입니까?

A1: 데이터시트는 수치적인 시야각을 명시하지 않습니다. 블랙 돔 렌즈는 일반적으로 중간 정도의 시야각(예: 이러한 패키지의 경우 일반적으로 ±20° ~ ±40°)을 제공하지만, 정확한 값은 상세한 외형 도면에서 확인하거나 제조업체에 문의해야 합니다.

Q2: 850nm IR LED와 함께 사용할 수 있습니까?

A2: 이 소자는 940nm에서 테스트되었으며 I_C(ON)이 명시되어 있습니다. 포토트랜지스터는 일반적으로 근적외선 범위에서 넓은 스펙트럼 응답을 가집니다. 850nm 빛에도 응답할 가능성이 있지만, 감도가 다를 수 있습니다. 최적의 성능과 예측 가능한 신호 수준을 위해, 피크 감도 파장(아마도 940nm 근처)의 IR 발광기와 함께 사용하는 것이 권장됩니다. 스펙트럼 응답 곡선을 참조하십시오.

Q3: 부하 저항(R_L)의 값을 어떻게 선택합니까?

A3: R_L은 공급 전압(V_CC), 원하는 출력 논리 레벨 및 필요한 속도를 기반으로 선택됩니다. 5V 공급 전압의 경우: 트랜지스터가 켜져 있을 때 좋은 논리 '낮음'(예:<0.8V)을 보장하려면, R_L≤ (V_CC- V_CE(SAT)) / I_C(ON)입니다. V_CC=5V, V_CE(SAT)=0.4V, I_C(ON)=5.5mA일 때, R_L≤ (5-0.4)/0.0055 ≈ 836Ω입니다. 표준 1kΩ 저항은 전류 소비와 출력 스윙 사이의 좋은 절충안을 제공하는 일반적인 선택입니다. 더 빠른 속도를 위해서는 더 작은 R_L이 더 좋지만(RC 시정수를 줄임), 전력 소비가 증가합니다.

Q4: 암전류가 왜 중요합니까?

A4: 암전류(I_CEO)는 센서의 잡음 바닥을 설정합니다. 어두운 환경에서도 이 전류는 R_L을 통해 흐르며 작은 전압 강하를 생성합니다. 이는 감지 가능한 최소 광 신호를 제한합니다. 고온 응용에서는 암전류가 크게 증가하여 출력을 포화시킬 수 있어 센서를 사용할 수 없게 만들 수 있습니다.