LTR-516AD 포토트랜지스터 데이터시트 - 암록색 패키지 - 30V 역방향 전압 - 150mW 소비 전력 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

LTR-516AD는 적외선 복사를 감지하도록 설계된 고성능 실리콘 NPN 포토트랜지스터입니다. 이 부품의 핵심 기능은 입사하는 적외선을 전류로 변환하는 것입니다. 이 부품의 주요 특징은 대부분의 가시광선 스펙트럼을 걸러내도록 설계된 특수한 암록색 플라스틱 패키지입니다. 이는 센서가 주로 적외선 신호에 반응해야 하고 주변 가시광선의 간섭을 최소화해야 하는 응용 분야에 특히 적합합니다. 이 장치는 높은 광감도, 낮은 접합 커패시턴스 및 빠른 스위칭 시간을 결합하여 다양한 적외선 감지 및 통신 시스템에 이상적인 선택지로 자리매김하고 있습니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

2.1 절대 최대 정격

이 장치는 신뢰성을 보장하고 손상을 방지하기 위해 특정 환경 및 전기적 한계 내에서 동작하도록 정격이 지정되어 있습니다. 주변 온도(T_A)가 25°C일 때 최대 소비 전력은 150 mW입니다. 최대 30 V의 역방향 전압(V_R)을 견딜 수 있습니다. 동작 온도 범위는 -40°C에서 +85°C이며, 저장 온도 범위는 -55°C에서 +100°C입니다. 조립 시, 리드는 최대 5초 동안 260°C에서 납땜할 수 있으며, 납땜 지점은 패키지 본체에서 최소 1.6mm 떨어져 있어야 합니다.

2.2 전기적 및 광학적 특성

모든 전기적 및 광학적 파라미터는 T_A= 25°C에서 지정됩니다. 역방항 항복 전압(V_(BR)R)은 역방향 전류(I_R) 100µA에서 일반적으로 30V입니다. 빛이 입사하지 않을 때의 누설 전류인 역방향 암전류(I_D(R))는 V_R= 10V에서 최대값이 30 nA입니다. 940nm 광원의 조사도(E_e) 0.5 mW/cm² 조건에서, 이 포토트랜지스터는 개방 회로 전압(V_OC) 350 mV를 생성합니다. 동적 성능은 V_r=10V, 940nm 펄스, 1 kΩ 부하 저항으로 테스트할 때 상승 및 하강 시간(T_f, T_R)이 각각 50나노초입니다. 감도의 핵심 척도인 단락 전류(I_S)는 V_R=5V, λ=940nm, E_e=0.1 mW/cm² 조건에서 2 µA(일반값)입니다. 총 접합 커패시턴스(C_T)는 V_R=3V 및 1 MHz에서 최대 25 pF입니다. 최대 스펙트럼 감도 파장(λ_SMAX)은 900 nm입니다.

3. 성능 곡선 분석

데이터시트는 회로 설계에 중요한 여러 특성 곡선을 제공합니다. 그림 1은 암전류(I_D)를 역방향 전압(V_R)에 대해 도시하여, 장치의 암흑 상태에서의 누설 동작을 보여줍니다. 그림 2는 접합 커패시턴스(C_T)가 역방향 전압 증가에 따라 감소하는 방식을 설명하며, 이는 고주파 응용에 중요합니다. 그림 3은 광전류가 주변 온도에 따라 어떻게 변하는지 보여주며, 센서 출력이 온도 변화에 따라 어떻게 드리프트할 수 있는지 나타냅니다. 그림 4는 유사하게 암전류를 온도에 대해 도시합니다. 그림 5는 상대 스펙트럼 감도 곡선으로, 900nm에서의 피크 응답과 암록색 패키지가 가시광선 범위에서 감도를 감쇠시키는 효과를 그래픽으로 확인시켜 줍니다. 그림 6은 광전류(I_p)와 적외선 조사도(E_e) 사이의 선형 관계를 보여줍니다. 그림 7은 감도의 각도 의존성을 보여주는 극좌표도입니다. 그림 8은 주변 온도가 25°C 이상으로 증가함에 따라 허용 가능한 최대 총 소비 전력이 어떻게 감소하는지 상세히 설명합니다.

4. 기계적 및 패키지 정보

LTR-516AD는 특수한 암록색 플라스틱 패키지에 수납되어 있습니다. 주요 치수 정보는 다음과 같습니다: 모든 치수는 밀리미터 단위이며, 별도로 명시되지 않는 한 일반 공차는 ±0.25mm입니다. 플랜지 아래 수지의 최대 돌출량은 1.5mm입니다. 리드 간격은 리드가 패키지 본체를 빠져나오는 지점에서 측정됩니다. 패키지는 스루홀 장착을 위해 설계되었습니다. 암록색은 가시광선 필터 역할을 하여 적외선 감지에 대한 신호 대 잡음비를 향상시키는 기능의 핵심 요소입니다.

5. 납땜 및 조립 지침

신뢰할 수 있는 납땜을 위해서는 지정된 조건을 준수하는 것이 중요합니다. 리드는 최대 5초 동안 260°C의 온도에서 납땜해야 합니다. 납땜 지점은 반도체 다이와 플라스틱 캡슐화에 대한 열 손상을 방지하기 위해 플라스틱 패키지 본체에서 최소 1.6mm(0.063 인치) 떨어져 있어야 합니다. 온도 및 시간 제한을 엄격히 준수하는 조건에서 표준 웨이브 납땜 또는 핸드 납땜 기술을 사용할 수 있습니다. 지정된 한계 이상의 온도에 장시간 노출되면 성능이 저하되거나 영구적인 고장이 발생할 수 있습니다.

6. 응용 제안

6.1 대표적인 응용 시나리오

LTR-516AD는 다양한 적외선 기반 응용 분야에 매우 적합합니다. 여기에는 자동화 및 보안 시스템의 물체 감지 및 근접 감지, 프린터 및 자판기의 슬롯 센서, 비접촉식 스위치, 적외선 데이터 통신 링크(이전 IRDA 인터페이스와 같은)가 포함됩니다. 빠른 스위칭 시간으로 인해 빠른 펄스 감지가 필요한 시스템에도 적용 가능합니다.

6.2 설계 고려사항

이 포토트랜지스터를 사용하여 설계할 때는 여러 가지 요소를 고려해야 합니다. 첫째, 필요한 감도와 속도를 고려하여 동작점을 선택해야 합니다. 일반적으로 더 높은 역방향 전압은 커패시턴스를 줄이고 속도를 향상시키지만 암전류를 증가시킵니다. 부하 저항(R_L) 값은 중요한 설계 선택 사항입니다: 더 큰 R_L은 더 높은 전압 출력을 제공하지만 응답 시간을 느리게 합니다(RC 시정수가 증가). 암록색 패키지는 주변 가시광선의 간섭을 줄여주지만, 설계자는 여전히 응용 환경의 적외선 배경을 고려해야 합니다. 온도에 걸쳐 안정적인 동작을 위해서는 그림 3과 4에 표시된 변동을 고려해야 하며, 신호 조정 회로에서 온도 보상을 통해 이를 처리할 수 있습니다.

7. 기술 비교 및 차별화

LTR-516AD의 주요 차별화 특징은 가시광선 억제를 위한 전용 암록색 패키지로, 모든 표준 포토트랜지스터에서 찾을 수 있는 것은 아닙니다. 이는 가시광선이 변동하는 환경에서 상당한 이점을 제공합니다. 상대적으로 높은 단락 전류(일반값 2 µA), 낮은 커패시턴스(최대 25 pF), 빠른 스위칭 시간(50 ns)의 조합은 감도와 중간 정도의 고속 응용 모두에 적합한 균형 잡힌 부품으로 만듭니다. 포토다이오드와 비교할 때, LTR-516AD와 같은 포토트랜지스터는 내부 이득을 제공하여 동일한 빛 입력에 대해 더 높은 출력 전류를 생성하므로 후속 증폭 단계를 단순화합니다.

8. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

Q: 암록색 패키지의 목적은 무엇입니까?

A: 암록색 플라스틱은 내장형 광학 필터 역할을 합니다. 가시광선 스펙트럼의 파장을 상당히 감쇠시키는 반면, 적외선(특히 900-940nm 근처)은 통과시킵니다. 이는 센서가 주변 실내 조명, 햇빛 또는 기타 가시광선원에 대한 응답을 최소화하여 전용 적외선 신호 감지에 더욱 신뢰할 수 있게 만듭니다.

Q: "단락 전류(I_S)" 파라미터를 어떻게 해석해야 합니까?

A: I_S는 콜렉터와 이미터가 단락된 상태(V_CE= 0V)에서 측정됩니다. 이는 특정 테스트 조건(940nm, 0.1 mW/cm²)에서 단위 조사도당 광생성 전류를 나타냅니다. 회로에서 실제 출력 전류는 부하 저항 또는 바이어스 전압이 인가될 때 I_S보다 작아지지만, I_S은 다른 장치의 기본 감도를 비교하는 핵심 수치입니다.

Q: 상승 및 하강 시간이 왜 중요합니까?

A: 이 파라미터들(T_r및 T_f)은 포토트랜지스터가 빛 강도 변화에 얼마나 빠르게 응답할 수 있는지를 정의합니다. 50 ns 값은 이 장치가 이론적으로 수 메가헤르츠까지의 신호 주파수를 처리할 수 있음을 의미하며, 펄스 IR 시스템, 데이터 전송 또는 고속 계수 응용에 적합합니다.

Q: 온도가 성능에 어떤 영향을 미칩니까?

A: 곡선에서 보여주듯이, 암전류(잡음)와 광전류(신호) 모두 온도가 증가함에 따라 증가합니다. 암전류 증가는 상당할 수 있어 잡음 바닥을 높일 가능성이 있습니다. 설계자는 특히 장치가 전체 -40°C ~ +85°C 범위에서 동작하는 경우, 신호 조정 회로가 이러한 변동을 처리할 수 있도록 해야 합니다.

9. 실용 설계 사례

간단한 적외선 물체 감지 회로를 설계하는 것을 고려해 보십시오. LTR-516AD는 적외선 LED 발광기와 쌍을 이룹니다. 포토트랜지스터는 공통 이미터 구성으로 연결됩니다: 콜렉터는 부하 저항 R_L을 통해 공급 전압(예: 5V)에 연결되고, 이미터는 접지됩니다. 물체가 없을 때, LED의 적외선이 포토트랜지스터에 도달하여 전도하게 만들고 콜렉터 전압(V_OUT)을 낮춥니다. 물체가 빔을 차단하면 포토트랜지스터가 꺼지고 V_OUT는 높아집니다. R_L의 값은 원하는 출력 전압 스윙과 속도를 기반으로 선택해야 합니다. 5V 공급 전압과 일반적인 I_S 2µA의 경우, 조명 시 약 20 mV의 전압 강하를 제공하는 10 kΩ의 R_L은 상당히 작습니다. 따라서 일반적으로 포토트랜지스터 뒤에 연산 증폭기 비교기 단계를 추가하여 깨끗한 디지털 출력을 제공합니다. 암록색 패키지는 주변광을 차단하는 데 도움이 되어 다양한 조명 조건에서 사용하기에 견고한 시스템을 만듭니다.

10. 동작 원리

포토트랜지스터는 근본적으로 베이스 전류가 전기적으로 공급되는 대신 빛에 의해 생성되는 바이폴라 접합 트랜지스터(BJT)입니다. LTR-516AD(NPN 타입)에서, 실리콘의 밴드갭보다 큰 에너지를 가진 입사 광자는 베이스-콜렉터 접합 영역에서 전자-정공 쌍을 생성합니다. 이 광생성 캐리어는 전기장에 의해 휩쓸려 효과적으로 베이스 전류를 생성합니다. 이 베이스 전류는 트랜지스터의 전류 이득(베타, β)에 의해 증폭되어 훨씬 더 큰 콜렉터 전류를 생성합니다. 이 장치는 일반적으로 베이스 단자를 개방 또는 연결하지 않은 상태로 동작하며, 감도와 속도를 향상시키기 위해 콜렉터-베이스 접합에 역방향 바이어스를 인가하여 공핍 영역을 넓힙니다.

11. 산업 동향

광학 감지 분야는 계속 발전하고 있습니다. 광검출기, 증폭기 및 디지털 논리가 단일 칩으로 결합되는 통합화 추세가 있습니다(예: 통합 주변광 센서, 근접 센서). 자동화 조립을 위해 스루홀 타입보다 표면 실장 장치(SMD) 패키지가 더욱 보편화되고 있습니다. 감도를 향상시키고, 잡음(암전류)을 줄이며, 스펙트럼 범위를 확장하기 위한 재료 및 설계 개발도 지속되고 있습니다. 그러나 LTR-516AD와 같은 이산 부품은 특정 성능 특성, 맞춤형 광 경로 또는 통합 솔루션에서 사용할 수 없는 고전압 처리가 필요한 응용 분야에서 여전히 중요합니다. 특정 스펙트럼 응답을 위해 필터링된 패키지를 사용하는 원리는 여전히 일반적이고 효과적인 설계 관행입니다.