LTR-C950-TB-T 적외선 포토트랜지스터 데이터시트 - 사이드 뷰 패키지 - Vce 30V - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

LTR-C950-TB-T는 센싱 응용 분야를 위해 설계된 개별 적외선(IR) 포토트랜지스터 부품입니다. 이 부품은 신뢰할 수 있는 적외선 감지가 필요한 시스템에서 사용하기 위한 광전자 소자군에 속합니다. 이 부품의 주요 기능은 입사하는 적외선 복사를 컬렉터 단자에서 해당 전류로 변환하는 것입니다. 검정색 하우징의 사이드 뷰 돔 렌즈 패키지는 PCB 장착에 최적화되어 있으며 주변광 간섭을 관리하는 데 도움이 됩니다.

이 소자는 현대 자동화 조립 공정(배치 장비 및 적외선 리플로우 솔더링 포함)과의 호환성을 위해 설계되었습니다. 가시광선 잡음을 피하기 위해 다양한 리모컨 및 센싱 시스템에서 일반적으로 사용되는 940nm 파장의 적외선에 대한 반응성이 특징입니다.

1.1 핵심 특징 및 장점

• RoHS 준수 및 친환경 제품:유해 물질 없이 제조되어 환경 표준을 준수합니다.
• 광학 설계:특정 시야각을 제공하고 센서를 원치 않는 주변광으로부터 차폐하는 데 도움이 되는 검정색 사이드 뷰 돔 렌즈를 특징으로 합니다.
• 제조 호환성:7인치 직경 릴에 8mm 테이프로 공급되어 고속 자동 배치(픽 앤 플레이스) 장비와 완벽하게 호환됩니다.
• 공정 호환성:표면 실장 기술(SMT) 조립 라인에서 사용되는 표준 적외선 리플로우 솔더링 프로파일을 견딜 수 있도록 정격화되었습니다.
• 표준화된 패키지:EIA 표준 패키지 외형을 준수하여 PCB 풋프린트 설계의 예측 가능성을 보장합니다.

1.2 목표 응용 분야

이 포토트랜지스터는 비접촉식 감지 또는 센싱이 필요한 다양한 전자 응용 분야에 적합합니다. 일반적인 사용 사례는 다음과 같습니다:

• 적외선 수신기:소비자 가전(텔레비전, 오디오 시스템, 셋톱박스)의 리모컨 신호 디코딩.
• PCB 장착 근접/물체 센서:가전 제품, 자동화 장비 및 보안 장치에서 물체의 존재, 부재 또는 위치 감지.
• 기본 광학 스위칭:슬롯형 차단기 또는 반사식 센서에 사용됩니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

다음 섹션에서는 지정된 테스트 조건에서 소자의 동작 한계 및 성능 특성에 대한 상세한 분석을 제공합니다.

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 소자에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 응력 한계를 정의합니다. 이 한계에서 또는 그 이상에서의 동작은 보장되지 않습니다.

• 전력 소산 (P_D):100 mW. 소자가 열로 방산할 수 있는 최대 연속 전력.
• 컬렉터-이미터 전압 (V_CEO):30 V. 컬렉터와 이미터 단자 사이에 인가될 수 있는 최대 전압.
• 이미터-컬렉터 전압 (V_ECO):5 V. 이미터와 컬렉터 사이의 최대 역전압.
• 동작 온도 범위 (T_A):-40°C ~ +85°C. 정상 기능 동작을 위한 주변 온도 범위.
• 보관 온도 범위 (T_stg):-55°C ~ +100°C. 전원이 공급되지 않을 때 소자의 안전한 온도 범위.
• 적외선 솔더링 조건:리플로우 중 최대 10초 동안 260°C의 피크 온도를 견딥니다.

2.2 전기 및 광학적 특성

이 파라미터들은 주변 온도(T_A) 25°C에서 측정되며 소자의 일반적인 성능을 정의합니다.

• 컬렉터-이미터 항복 전압 (V_(BR)CEO):30 V (최소). 조명이 없는 상태(E_R= 0 mW/cm²)에서 지정된 작은 역전류(I_e= 100µA)가 흐르는 전압.
• 이미터-컬렉터 항복 전압 (V_(BR)ECO):5 V (최소). V_(BR)CEO와 유사하지만 역바이어스 조건에 대한 것입니다.
• 컬렉터-이미터 포화 전압 (V_CE(SAT)):0.4 V (최대). 0.5 mW/cm²의 조도와 100µA의 컬렉터 전류(I_C) 하에서 트랜지스터가 완전히 "켜진" (전도) 상태일 때 컬렉터와 이미터 사이의 전압. 낮은 값이 더 나은 성능을 나타냅니다.
• 상승 시간 (T_r) 및 하강 시간 (T_f):15 µs (일반). 펄스 광 입력에 대한 응답으로 출력 전류가 최대값의 10%에서 90%로 상승(상승 시간)하거나 90%에서 10%로 하강(하강 시간)하는 데 필요한 시간. V_CE=5V, I_C=1mA, R_L=1kΩ 조건에서 측정됨.
• 컬렉터 암전류 (I_CEO):100 nA (최대). 소자에 빛이 입사하지 않을 때(V_CE= 20V) 컬렉터에서 이미터로 흐르는 작은 누설 전류. 감도 향상을 위해 낮을수록 좋습니다.
• 온 상태 컬렉터 전류 (I_C(ON)):1.5 ~ 9.2 mA. 표준화된 적외선 소스(E_e=0.5 mW/cm², λ=940nm, V_CE=5V)로 소자를 조사할 때 생성되는 컬렉터 전류. 이는 핵심 감도 파라미터입니다.

3. 빈닝 시스템 설명

소자들은 온 상태 컬렉터 전류(I_C(ON))에 따라 성능 빈으로 분류됩니다. 이를 통해 설계자는 특정 회로 요구 사항에 대해 일관된 감도를 가진 부품을 선택할 수 있습니다.

• BIN A: I_C(ON) 범위: 1.5 mA (최소) ~ 2.9 mA (최대).
• BIN B: I_C(ON) 범위: 2.9 mA (최소) ~ 5.5 mA (최대).
• BIN C: I_C(ON) 범위: 5.5 mA (최소) ~ 9.2 mA (최대).

각 빈의 한계에는 ±15%의 허용 오차가 적용됩니다. 설계자는 회로 이득 및 임계값 수준을 계산할 때 이 변동을 고려해야 합니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 다양한 조건에서 소자 동작을 설명하는 여러 특성 그래프를 제공합니다.

4.1 스펙트럼 감도

그래프(그림 1)는 파장 대비 상대 스펙트럼 감도를 보여줍니다. LTR-C950-TB-T는 일반적인 적외선 발광 소자(IRED)와 일치하는 940nm 근처에서 최대 감도를 나타냅니다. 감도는 800nm보다 짧고 1100nm보다 긴 파장에 대해 급격히 떨어져 가시광선 스펙트럼의 대부분에 대한 내재적 필터링을 제공합니다.

4.2 컬렉터 암전류 대 온도

곡선(그림 3)은 컬렉터 암전류(I_CEO)를 주변 온도(T_A)에 대해 도시합니다. I_CEO는 온도에 따라 지수적으로 증가합니다. 이는 암전류 증가가 노이즈 플로어를 높이고 센서의 신호 대 잡음비에 영향을 줄 수 있으므로 고온 응용 분야에서 중요한 고려 사항입니다.

4.3 동적 응답 대 부하

그래프(그림 4)는 상승 시간(T_r) 및 하강 시간(T_f)이 부하 저항(R_L)에 따라 어떻게 변하는지 보여줍니다. 두 시간 모두 더 높은 부하 저항에서 증가합니다. 고속 스위칭이 필요한 응용 분야에서는 더 작은 부하 저항이 유리하지만, 출력 전압 스윙은 감소합니다.

4.4 상대 컬렉터 전류 대 조도

이 그래프(그림 5)는 출력 전류와 입사 광 파워(조도) 사이의 관계를 보여줍니다. 응답은 상당한 범위에서 일반적으로 선형이며, 이는 아날로그 센싱 응용 분야에 바람직합니다. 이는 소자가 비례적인 광-전류 변환기로서의 기능을 확인시켜 줍니다.

4.5 방사 패턴

극좌표도(그림 6)는 사이드 뷰 패키지의 각도 감도를 설명합니다. 상대 방사 강도(또는 감도)는 입사광 각도에 대해 도시됩니다. 이 다이어그램은 센서가 IR 소스를 안정적으로 감지할 수 있는 유효 시야각(FOV)을 보여주므로 기계적 설계에 필수적입니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 외형 치수

이 소자는 표준 사이드 뷰 포토트랜지스터 패키지를 가지고 있습니다. 주요 치수에는 본체 크기, 리드 간격 및 렌즈 위치가 포함됩니다. 별도로 명시되지 않는 한 모든 치수는 일반적으로 ±0.1mm의 허용 오차를 가진 밀리미터 단위로 제공됩니다. 핀아웃은 컬렉터 및 이미터 단자를 식별합니다.

5.2 권장 솔더 패드 설계

PCB 설계를 위한 랜드 패턴(풋프린트)이 제공됩니다. 권장 패드 치수는 장착 패드의 경우 1.0mm x 1.8mm이며, 그 사이의 간격은 1.8mm입니다. 이 패턴을 따르면 리플로우 중 신뢰할 수 있는 솔더 접합과 적절한 기계적 정렬이 보장됩니다.

6. 솔더링 및 조립 가이드라인

6.1 리플로우 솔더링 프로파일

무연(Pb-free) 공정을 위한 제안된 리플로우 프로파일이 포함되어 있습니다. 주요 파라미터는 다음과 같습니다:

• 예열:150-200°C, 최대 120초.
• 피크 온도:최대 260°C.
• 액상선 이상 시간:소자는 260°C 이상의 온도에 10초 이상 노출되어서는 안 됩니다.

이 프로파일은 JEDEC 표준을 기반으로 합니다. 엔지니어는 특정 PCB 설계, 솔더 페이스트 및 오븐에 맞게 프로파일을 특성화해야 합니다.

6.2 핸드 솔더링

핸드 솔더링이 필요한 경우, 온도가 300°C를 초과하지 않는 솔더링 아이언을 사용하고 접합당 접촉 시간을 3초로 제한하십시오. 부품 리드에 응력을 가하지 마십시오.

6.3 세척

솔더링 후 세척이 필요한 경우, 이소프로필 알코올과 같은 알코올 기반 용제만 사용하십시오. 플라스틱 패키지나 렌즈를 손상시킬 수 있는 공격적이거나 알려지지 않은 화학 세정제는 피하십시오.

7. 포장 및 취급

7.1 테이프 및 릴 사양

부품들은 7인치(178mm) 직경 릴에 감긴 8mm 너비의 엠보싱 캐리어 테이프에 포장됩니다. 각 릴에는 2000개가 들어 있습니다. 포장은 ANSI/EIA 481-1-A-1994 표준을 준수합니다. 노트에는 최대 두 개의 연속 부품 포켓이 비어 있을 수 있으며(테이프 실링에 따라), 테이프 내 부품의 방향이 표시되어 있음이 명시되어 있습니다.

7.2 보관 조건

밀봉 포장:≤30°C 및 ≤90% 상대 습도(RH)에서 보관하십시오. 밀봉된 방습 백(건조제 포함) 내 유통 기한은 1년입니다.
개봉 포장:밀봉 백에서 꺼낸 부품의 경우, 보관 환경은 30°C / 60% RH를 초과해서는 안 됩니다. 개봉 후 1주일 이내에 IR 리플로우 솔더링을 완료하는 것이 강력히 권장됩니다. 원래 백 외부에서 더 오래 보관할 경우, 건조제가 들어 있는 밀봉 용기나 질소 데시케이터에 보관하십시오. 개봉 상태로 1주일 이상 보관된 부품은 솔더링 전에 흡수된 수분을 제거하고 리플로우 중 "팝콘 현상"을 방지하기 위해 약 60°C에서 최소 20시간 동안 베이킹해야 합니다.

8. 응용 노트 및 설계 고려사항

8.1 구동 회로 설계

포토트랜지스터는 전류 출력 소자입니다. 일반적인 회로에서는 공통 이미터 구성으로 연결됩니다. 부하 저항(R_L)은 컬렉터와 공급 전압(V_CC) 사이에 배치됩니다. 이미터는 접지에 연결됩니다. 입사광은 컬렉터 전류(I_C)를 흐르게 하여 R_L에 걸친 전압 강하를 생성합니다. 이 전압(V_OUT= V_CC- I_C*R_L)이 신호 출력입니다.

핵심 설계 선택 사항:

• 부하 저항 (R_L):더 높은 R_L은 주어진 광 변화에 대해 더 큰 출력 전압 스윙을 제공하지만 응답 시간을 증가시킵니다(그림 4 참조). 더 낮은 R_L은 더 빠른 응답을 제공하지만 더 작은 신호를 제공합니다.
• 바이어싱:이 소자는 베이스에 외부 바이어스 전류가 필요하지 않으며, 완전히 빛에 의해 제어됩니다.
• 다중 소자:응용 분야에서 여러 포토트랜지스터를 병렬로 연결해야 하는 경우, 직접 함께 연결하는 것은 권장되지 않습니다. 그들의 I_C(ON)(빈 내에서도)의 변동은 불균등한 전류 분배를 초래할 것입니다. 각 소자와 직렬로 전류 제한 저항을 배치하여 균일한 동작을 보장해야 합니다.

8.2 신호 대 잡음비(SNR) 개선

• 변조:리모컨 응용 분야의 경우, IR 소스(IRED)는 특정 반송파 주파수(예: 38kHz)로 펄스화됩니다. 수신 회로에는 이 주파수에 맞춰진 대역 통과 필터가 포함되어 있어 일정한 주변광과 잡음을 제거합니다.
• 광학 필터링:검정색 패키지와 자연적인 스펙트럼 감도(940nm에서 피크)는 가시광선에 대한 일부 필터링을 제공합니다. 극도로 잡음이 많은 환경의 경우, 센서 위에 추가적인 외부 IR 통과/가시광선 차단 필터를 사용할 수 있습니다.
• 전기적 필터링:포토트랜지스터 뒤에 고역 통과 또는 대역 통과 필터링을 포함하는 증폭 단을 배치하면 AC 결합 신호에 대한 SNR을 더욱 개선할 수 있습니다.

8.3 레이아웃 고려사항

• 온도에 의한 암전류 드리프트를 최소화하기 위해 센서를 발열 부품에서 멀리 배치하십시오.
• 리플로우 중 툼스토닝 또는 정렬 불량을 방지하기 위해 권장 솔더 패드 형상을 사용하십시오.
• IR 소리가 센서의 감지 시야각 내에 들어오도록 하기 위해 기계적 하우징을 설계할 때 방사 패턴(그림 6)을 고려하십시오.

9. 동작 원리

포토트랜지스터는 기본적으로 베이스 전류가 전기적 연결 대신 빛에 의해 생성되는 바이폴라 접합 트랜지스터(BJT)입니다. 베이스-컬렉터 접합은 포토다이오드 역할을 합니다. 충분한 에너지(이 경우 적외선)를 가진 광자가 이 접합에 충돌하면 전자-정공 쌍을 생성합니다. 이 광생성 전류는 트랜지스터의 전류 이득(β 또는 h_FE)에 의해 증폭되어 입사광 강도에 비례하는 훨씬 더 큰 컬렉터 전류가 됩니다. 사이드 뷰 패키지는 민감한 반도체 칩을 PCB 표면과 평행하게 도달하는 빛을 감지할 수 있도록 배치합니다.

10. 실용 설계 예시

시나리오: 자판기 내 물체 감지.상품이 슈트를 통과할 때 감지하기 위한 빔 차단 센서가 필요합니다.

1. 부품 선택:슈트를 가로질러 향하도록 PCB 가장자리에 장착하기에 적합한 사이드 뷰 패키지를 가진 LTR-C950-TB-T(BIN B)가 선택되었습니다. 일치하는 940nm IRED가 광원으로 선택되었습니다.
2. 회로 설계:포토트랜지스터는 V_CC= 5V의 공통 이미터 회로로 구성됩니다. 이 응용 분야에 대해 좋은 전압 스윙과 허용 가능한 속도 사이의 절충안으로 부하 저항 R_L= 2.2kΩ이 선택되었습니다. 출력은 "빔 존재" (높은 출력)와 "빔 차단" (낮은 출력)을 구분하도록 설정된 임계값을 가진 비교기에 공급됩니다.
3. 기계적 통합:IRED와 포토트랜지스터는 제품 슈트의 반대쪽에 장착되며, 그들의 방사/감도 패턴에 따라 정렬됩니다. 산란광을 제한하기 위해 광 배플이 추가될 수 있습니다.
4. 고려사항:기계 내부의 주변 온도를 모니터링하여 동작 범위 내에 유지되도록 합니다. 초기 출력 전압을 측정하고, 부품 허용 오차(빈 ±15%) 및 시간이 지남에 따라 렌즈에 먼지가 쌓일 가능성을 고려하여 여유를 두고 비교기 임계값을 설정합니다.