LTR-5576D 포토트랜지스터 데이터시트 - 패키지 3.0x2.8x1.9mm - Vce 30V - 전력 100mW - 다크 그린 필터 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

LTR-5576D는 적외선 감지 응용을 위해 설계된 실리콘 NPN 포토트랜지스터입니다. 이 부품의 주요 기능은 입사하는 적외선을 콜렉터 단자에서 전류로 변환하는 것입니다. 이 부품의 주요 특징은 특수한 다크 그린 플라스틱 패키지입니다. 이 패키지 재질은 가시광선 파장을 감쇠 또는 차단하도록 특별히 선택되어, 장치의 적외선 복사에 대한 감도와 선택성을 향상시킵니다. 이는 주변 가시광선과 의도된 적외선 신호를 구분해야 하는 응용 분야에 특히 적합합니다.

LTR-5576D의 핵심 장점은 설계 유연성을 제공하는 넓은 콜렉터 전류 동작 범위를 포함합니다. 적외선에 대한 높은 감도를 제공하여 낮은 조사도 수준에서도 신뢰할 수 있는 감지를 보장합니다. 또한, 마이크로초 범위의 상승 및 하강 시간으로 특징지어지는 빠른 스위칭 시간을 자랑하며, 데이터 통신 링크, 물체 감지 및 속도 감지와 같이 빠른 응답이 필요한 응용 분야에서 사용할 수 있습니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 주변 온도(T_A) 25°C에서 지정됩니다.

• 전력 소산(P_D):100 mW. 이는 장치가 열로 소산할 수 있는 최대 전력입니다. 이 한계를 초과하면 열 폭주 및 고장의 위험이 있습니다.
• 콜렉터-이미터 전압(V_CEO):30 V. 베이스가 개방(플로팅)된 상태에서 콜렉터와 이미터 사이에 인가할 수 있는 최대 전압입니다.
• 이미터-콜렉터 전압(V_ECO):5 V. 이미터와 콜렉터 사이에 인가 가능한 최대 역전압입니다.
• 동작 온도 범위:-40°C ~ +85°C. 장치가 전기적 사양에 따라 기능이 보장되는 주변 온도 범위입니다.
• 보관 온도 범위:-55°C ~ +100°C. 성능 저하 없이 비동작 상태로 보관할 수 있는 온도 범위입니다.
• 리드 솔더링 온도:패키지 본체에서 1.6mm 떨어진 지점에서 측정 시 5초 동안 260°C. 이는 리플로우 솔더링 프로파일 제약 조건을 정의합니다.

2.2 전기적 및 광학적 특성

이 파라미터들은 T_A=25°C의 특정 테스트 조건에서 장치의 성능을 정의합니다.

• 콜렉터-이미터 항복 전압, V_(BR)CEO:30 V (최소). I_C= 1mA, 조사도 제로(E_e= 0 mW/cm²) 조건에서 측정.
• 이미터-콜렉터 항복 전압, V_(BR)ECO:5 V (최소). I_E= 100μA, 조사도 제로 조건에서 측정.
• 콜렉터-이미터 포화 전압, V_CE(SAT):0.4 V (최대). 장치가 완전히 "켜진" 상태(전도 상태)일 때의 전압 강하로, I_C= 50μA 및 E_e= 0.5 mW/cm² 조건에서 테스트. 낮은 V_CE(SAT)은 효율적인 스위칭에 바람직합니다.
• 스위칭 시간:
  • 상승 시간(T_r):15 μs (전형적). 출력 전류가 최종 값의 10%에서 90%까지 상승하는 데 걸리는 시간입니다.
  • 하강 시간(T_f):18 μs (전형적). 출력 전류가 초기 값의 90%에서 10%까지 하강하는 데 걸리는 시간입니다. V_CC=5V, I_C=1mA, R_L=1kΩ 조건에서 테스트.
• 콜렉터 암전류(I_CEO):100 nA (최대). 빛이 입사하지 않을 때(E_e= 0 mW/cm²) V_CE= 10V 조건에서 콜렉터를 통해 흐르는 누설 전류입니다. 낮은 암전류는 저조도 감지에서 좋은 신호 대 잡음비에 중요합니다.
• 온-상태 콜렉터 전류 비율(R):I_L1/I_L2로 정의되며, 전형값은 1.0, 최소/최대는 0.8/1.25입니다. 이 파라미터는 특정 테스트 조건에서 전류 출력의 일관성과 관련이 있습니다.

3. 비닝 시스템 설명

LTR-5576D는 평균 온-상태 콜렉터 전류(I_C(ON))를 기준으로 한 비닝 시스템을 채택합니다. 이 전류는 표준화된 조건: V_CE= 5V 및 조사도(E_e) 1 mW/cm²에서 측정됩니다. 장치들은 측정된 I_C(ON)범위에 따라 다른 빈(A부터 F까지)으로 분류됩니다. 각 빈은 쉽게 식별할 수 있도록 특정 색상 마킹과 연관됩니다.

두 가지 한계치가 제공됩니다: 제조 분류 시 사용되는 더 엄격한생산 설정범위와 최종 수락 테스트에 사용되는 더 넓은품질 관리(Q.C.) 한계입니다.

이 비닝을 통해 설계자는 특정 회로 요구 사항에 맞는 일관된 감도의 장치를 선택할 수 있어, 대량 생산에서 예측 가능한 성능을 보장합니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 다양한 조건에서 장치의 동작을 설명하는 여러 특성 곡선을 제공합니다.

4.1 콜렉터 암전류 대 주변 온도 (그림 1)

이 곡선은 콜렉터 암전류(I_CEO)가 주변 온도 상승에 따라 지수적으로 증가함을 보여줍니다. 25°C에서는 나노암페어 범위이지만, 동작 온도 범위의 상한(+85°C)에서는 크게 증가할 수 있습니다. 증가하는 암전류는 오프셋 또는 잡음원으로 작용하므로, 넓은 온도 범위에서 안정성을 유지해야 하는 회로 설계에 이 특성은 중요합니다.

4.2 콜렉터 전력 디레이팅 대 주변 온도 (그림 2)

이 그래프는 주변 온도 증가에 따른 최대 허용 전력 소산의 디레이팅을 나타냅니다. 25°C에서는 장치가 전체 100 mW를 소산할 수 있습니다. 온도가 상승함에 따라 접합 온도 한계를 초과하지 않도록 이 최대 전력을 선형적으로 감소시켜야 합니다. 이 곡선은 열 관리 및 고온 환경에서의 신뢰할 수 있는 동작을 보장하는 데 필수적입니다.

4.3 상승 및 하강 시간 대 부하 저항 (그림 3)

이 그래프는 스위칭 속도(T_r, T_f)와 콜렉터에 연결된 부하 저항(R_L) 사이의 관계를 보여줍니다. 부하 저항이 감소함에 따라 스위칭 시간이 감소합니다. 이는 더 작은 R_L이 포토트랜지스터의 접합 커패시턴스 및 회로 내 기생 커패시턴스를 더 빠르게 충전 및 방전할 수 있기 때문입니다. 설계자는 이 곡선을 사용하여 스위칭 속도와 출력 신호 진폭 사이의 원하는 균형을 위해 R_L을 최적화할 수 있습니다.

4.4 상대 콜렉터 전류 대 조사도 (그림 4)

이 곡선은 포토트랜지스터의 전달 함수를 보여줍니다: 입사 적외선 조사도(E_e, 단위 mW/cm²)와 결과적인 콜렉터 전류(I_C) 사이의 관계입니다. 곡선은 특정 범위에서 일반적으로 선형입니다. 이 선형성은 출력 전류가 빛의 세기에 직접 비례해야 하는 아날로그 감지 응용에 중요합니다. 이 그래프는 V_CE= 5V 조건에서 취해졌습니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

LTR-5576D는 표준 3핀 사이드 룩킹 패키지로 제공됩니다. 주요 치수(밀리미터)는 다음과 같으며, 별도로 명시되지 않는 한 일반 공차는 ±0.15mm입니다:

• 패키지 본체: 길이 약 3.0mm, 높이 약 2.8mm, 깊이 약 1.9mm (리드 제외).
• 리드 간격: 리드 중심 간의 거리는 표준값이며, 패키지 본체에서 나오는 지점에서 측정됩니다.
• 수지 돌출: 플랜지 아래로 최대 1.5mm의 수지가 돌출될 수 있습니다.

패키지의 다크 그린 플라스틱 재질은 가시광선을 차단하는 기능에 필수적입니다.

5.2 극성 식별

장치에는 이미터, 콜렉터 및 베이스(종종 연결되지 않거나 일부 구성에서 바이어스 저항에 사용됨)의 세 리드가 있습니다. 핀아웃은 이 패키지 유형에 표준이지만, 설계자는 올바른 방향을 위해 항상 데이터시트의 상세 패키지 도면을 참조해야 합니다. 잘못된 연결은 장치를 손상시킬 수 있습니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

포토트랜지스터의 취급 및 조립은 정전기 방전(ESD) 및 과도한 열로 인한 손상을 피하기 위해 주의가 필요합니다.

• ESD 주의사항:장치는 ESD에 민감합니다. 접지된 손목 스트랩 및 도전성 작업대 사용을 포함한 적절한 ESD 안전 취급 절차를 따라야 합니다.
• 리플로우 솔더링:리드 솔더링의 절대 최대 정격은 패키지 본체에서 1.6mm 떨어진 지점에서 측정 시 5초 동안 260°C입니다. 이는 표준 무연 리플로우 프로파일에 해당합니다. 열 충격을 피하거나 이 한계를 초과하지 않도록 프로파일을 신중하게 제어해야 합니다.
• 웨이브 솔더링:사용하는 경우, 플라스틱 패키지에 가해지는 열 응력을 최소화하기 위해 적절한 예열과 함께 웨이브 솔더링을 수행해야 합니다.
• 세척:다크 그린 플라스틱 재질과 호환되는 세척 용매를 사용하여 변색 또는 열화를 피하십시오.
• 보관:지정된 온도 범위인 -55°C ~ +100°C 내의 건조하고 ESD 보호된 환경에 보관하십시오.

7. 응용 제안

7.1 전형적인 응용 시나리오

• 물체 감지 및 근접 감지:자동 수도꼭지, 핸드 드라이어, 페이퍼 타월 디스펜서 및 보안 시스템과 같은 장치에서 적외선 빔을 반사시켜 물체의 유무를 감지하는 데 사용됩니다.
• 산업 자동화:컨베이어 벨트 상의 물체 계수, 기계 부품 위치 감지 또는 속도 및 위치 피드백을 위한 광학 인코더에 사용됩니다.
• 소비자 가전:리모컨 수신기(전용 IC와 함께 사용되는 경우가 많음), 디스플레이 밝기 제어를 위한 주변광 센서, 프린터 또는 디스크 드라이브의 슬롯 센서에 사용됩니다.
• 기본 데이터 링크:간단한 단거리 적외선 데이터 전송(예: 낮은 속도의 IrDA 호환 시스템)에 사용됩니다.

7.2 설계 고려사항

• 바이어싱 회로:포토트랜지스터는 두 가지 일반적인 구성으로 사용될 수 있습니다: 간단한 스위치(풀업 저항 포함) 또는 아날로그 감지를 위한 선형 모드. 부하 저항(R_L)의 값은 이득, 대역폭(스위칭 속도) 및 출력 전압 스윙에 영향을 미치므로 매우 중요합니다.
• 주변광 제거:다크 그린 패키지는 가시광선을 상당히 제거하지만 완벽하지는 않습니다. 고주변광 환경에서는 신호 무결성을 향상시키기 위해 추가적인 광학 필터링, 변조된 IR 신호 또는 동기 검출 기술이 필요할 수 있습니다.
• 온도 보상:곡선에서 보여주듯이, 암전류는 온도와 함께 증가합니다. 정밀 아날로그 감지를 위해 회로는 온도 보상이 필요하거나 온도 의존적 오프셋을 상쇄하기 위해 차동 구성에서 장치를 사용해야 할 수 있습니다.
• 렌즈 및 하우징 설계:센서의 시야각은 패키지에 의해 결정됩니다. 외부 렌즈 또는 조리개를 사용하여 응용 분야에 필요에 따라 감지 영역을 초점 맞추거나 제한할 수 있습니다.

8. 기술 비교 및 차별화

LTR-5576D의 주요 차별화 요소는다크 그린 플라스틱 패키지입니다. 표준 투명 또는 무색 패키지와 비교하여, 이는 가시광선에 대한 내재적 필터링을 제공하여 변동하는 주변 가시광선 환경에서 광학 설계를 단순화합니다. 그빠른 스위칭 시간(15-18 μs 범위)은 수십에서 수백 마이크로초의 스위칭 시간을 가질 수 있는 일반적인 포토트랜지스터보다 더 빠른 응답이 필요한 응용 분야에 적합하게 만듭니다.포괄적인 비닝 시스템(빈 A-F)은 설계자에게 보장된 감도 범위를 제공하여, 더 넓은 파라미터 편차를 가진 비비닝 부품에 비해 대량 생산에서 더 일관된 성능을 가능하게 합니다.

9. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

Q: 다크 그린 패키지의 목적은 무엇입니까?
A: 다크 그린 플라스틱은 내장 광학 필터 역할을 합니다. 가시광선 스펙트럼의 대부분을 감쇠시키면서 적외선 파장이 실리콘 칩에 도달하도록 합니다. 이는 센서의 실내 조명, 햇빛 또는 기타 가시광선원에 대한 반응을 크게 줄여 주로 의도된 적외선 신호에 반응하도록 만듭니다.

Q: 올바른 부하 저항(R_L)을 어떻게 선택합니까?
A: 선택에는 절충이 필요합니다. 더 큰 R_L은 주어진 광전류에 대해 더 높은 출력 전압 스윙(더 높은 이득)을 제공하지만 더 느린 스위칭 속도(그림 3 참조)를 초래합니다. 더 작은 R_L은 더 빠른 응답을 제공하지만 더 낮은 이득을 제공합니다. 우선순위가 감도(아날로그 감지)인지 속도(디지털 스위칭)인지에 따라 R_L을 선택하십시오.

Q: 비닝(A-F)이 내 설계에 어떤 의미가 있습니까?
A: 비닝은 감도 일관성을 보장합니다. 회로가 특정 전류 임계값에 맞게 설계된 경우, 동일한 빈의 장치를 사용하면 모두 거의 동일한 빛 수준에서 트리거될 것임을 보장합니다. 빈을 혼합하면 일부 장치가 다른 장치보다 더 민감하거나 덜 민감해질 수 있습니다. 회로의 동작점에 맞는 I_C(ON)범위를 가진 빈을 선택하십시오.

Q: 이 센서를 직사광선 아래에서 사용할 수 있습니까?
A: 다크 그린 패키지가 도움이 되지만, 직사광선에는 센서를 포화시킬 수 있는 엄청난 양의 적외선 복사가 포함되어 있습니다. 실외 또는 고주변 IR 응용의 경우, 특정 IR 소스 파장에 맞춘 광학 대역통과 필터, 물리적 차폐 또는 동기 검출이 있는 변조 IR 소스 사용과 같은 추가 조치가 필요합니다.

10. 실용 설계 사례 연구

시나리오: 페이퍼 타월 디스펜서 센서 설계.
목표는 디스펜서 아래에 손을 감지하고 모터를 작동시키는 것입니다. IR LED 에미터는 LTR-5576D 검출기 반대편에 배치됩니다. 일반적으로 IR 빔이 검출기에 도달하여 전류를 생성합니다. 손이 빔을 차단하면 전류가 감소합니다.

설계 단계:
1. 회로 구성:포토트랜지스터를 공통 이미터 스위치 구성으로 사용합니다. 콜렉터를 부하 저항 R_L을 통해 공급 전압(예: 5V)에 연결합니다. 이미터는 접지에 연결됩니다. 출력 전압은 콜렉터 노드에서 취합니다.
2. R_L:선택:_C속도가 중요하지 않으므로(손 움직임은 느림), 좋은 신호 스윙을 우선시합니다. 그림 4에서, 합리적인 조사도에서 I_L는 ~500μA(빈 C)일 수 있습니다. R_C= 10kΩ을 선택하면 전압 스윙 ΔV = I_L* R
3. ≈ 5V가 되어 논리 입력 구동에 탁월합니다.비닝 선택:
4. 필요한 감지 거리에서 선택한 IR LED의 출력으로 충분한 전류를 제공하는 빈(예: 빈 C 또는 D)을 선택합니다. 이는 신뢰할 수 있는 트리거링을 보장합니다.주변광 내성:
5. LTR-5576D의 다크 그린 패키지는 실내 조명의 대부분의 변동을 자동으로 제거하여 복잡한 필터링 없이 시스템을 강력하게 만듭니다.출력 조정:

콜렉터 전압(빔이 있을 때 높음, 차단될 때 낮음)은 처리하기 위해 비교기 또는 마이크로컨트롤러 GPIO 핀에 직접 입력될 수 있습니다.

11. 동작 원리_B포토트랜지스터는 기본적으로 베이스 전류가 전기적 연결 대신 빛에 의해 생성되는 바이폴라 접합 트랜지스터(BJT)입니다. LTR-5576D(NPN 유형)에서 베이스-콜렉터 접합에 입사하는 적외선 광자는 전자-정공 쌍을 생성합니다. 이 광생성 캐리어는 역바이어스된 베이스-콜렉터 접합을 가로지르는 전기장에 의해 휩쓸려 광전류를 생성합니다. 이 광전류는 트랜지스터의 베이스 전류(I_FE) 역할을 합니다. 트랜지스터의 전류 이득(β 또는 h_C)으로 인해 콜렉터 전류(I_C)는 원래 광전류보다 훨씬 큽니다(I_B≈ β * I

). 이 내부 증폭이 단순한 포토다이오드에 비해 포토트랜지스터에 높은 감도를 부여하는 것입니다.

12. 기술 동향
광학 감지 분야는 계속 발전하고 있습니다. LTR-5576D와 같은 부품과 관련된 동향은 다음과 같습니다:통합:
광검출기를 아날로그 프론트엔드 회로(트랜스임피던스 증폭기, ADC) 및 디지털 논리와 함께 단일 칩 솔루션 또는 모듈로 통합하는 것이 증가하고 있습니다.파장 특이성:
가스 감지 또는 생물학적 분석과 같은 특정 응용을 위해 더 날카로운 스펙트럼 응답 곡선 또는 조정 가능성을 가진 검출기 개발.소형화:
점점 더 작아지는 소비자 및 의료 기기에 맞추기 위한 패키지 크기의 지속적인 축소.향상된 성능: