LTR-3208 포토트랜지스터 데이터시트 - 패키지 치수 - 콜렉터-이미터 전압 30V - 소비전력 100mW - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

LTR-3208은 적외선 감지 응용을 위해 설계된 실리콘 NPN 포토트랜지스터입니다. 고감도에 최적화된 통합 렌즈를 갖춘 저비용 플라스틱 패키지에 실장되어 있습니다. 이 부품은 입사하는 적외선을 콜렉터 단자에서 해당 전류로 변환하도록 설계되어, 신뢰할 수 있고 비용 효율적인 광 감지가 필요한 다양한 감지 및 검출 시스템에 적합합니다.

1.1 핵심 장점

이 소자는 설계자에게 몇 가지 주요 이점을 제공합니다. 주요 특징은 다양한 신호 레벨에서 회로 설계에 유연성을 제공하는 넓은 콜렉터 전류 동작 범위입니다. 패키지에 직접 통합된 렌즈는 입사하는 적외선 복사에 대한 감도를 향상시켜 신호 대 잡음비와 검출 범위를 개선합니다. 또한 표준 플라스틱 패키지 사용은 전체 부품 비용을 낮추어, 대량 생산 또는 비용 민감도가 높은 응용 분야에 매력적인 선택지가 됩니다.

1.2 목표 시장 및 응용 분야

이 포토트랜지스터는 비접촉식 감지가 필요한 응용 분야를 지원하는 광범위한 광전자 시장을 대상으로 합니다. 일반적인 사용 사례로는 물체 감지, 위치 감지, 슬롯 인터럽터(예: 프린터 및 인코더), 비접촉 스위치, 산업 자동화 시스템 등이 있습니다. 그 신뢰성과 간단한 인터페이스(일반적으로 풀업 저항과 공급 전압만 필요함)는 소비자 가전 및 산업 제어 시스템 모두에서 일반적인 선택이 되게 합니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

LTR-3208의 전기 및 광학 성능은 표준 주변 온도 조건(25°C)에서 특성화됩니다. 이러한 파라미터를 이해하는 것은 적절한 회로 설계와 소자의 지정된 한계 내에서 신뢰할 수 있는 동작을 보장하는 데 중요합니다.

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 소자에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 응력 한계를 정의합니다. 이 한계에서 또는 그 이하에서의 동작은 보장되지 않습니다. 최대 소비전력은 100mW로, 이는 응용 분야의 열 설계를 결정합니다. 콜렉터-이미터 전압 정격(V_CEO)는 30V인 반면, 이미터-콜렉터 전압 정격(V_ECO)는 5V로, 소자의 비대칭성을 나타냅니다. 동작 온도 범위는 -40°C에서 +85°C이며, 저장 환경은 -55°C에서 +100°C입니다. 납땜 시, 패키지 본체에서 1.6mm 떨어진 지점에서 측정할 때 리드는 260°C에서 5초 동안 견딜 수 있습니다.

2.2 전기 및 광학 특성

핵심 동작 파라미터는 특정 테스트 조건에서 소자의 성능을 정의합니다. 콜렉터-이미터 항복 전압(V_(BR)CEO)는 조명 없이 콜렉터 전류 1mA에서 일반적으로 30V입니다. 콜렉터-이미터 포화 전압(V_CE(SAT))는 매우 낮으며, 조도 1 mW/cm²에서 콜렉터 전류 100μA로 구동될 때 0.1V(최소)에서 0.4V(최대) 범위입니다. 이 낮은 포화 전압은 스위칭 응용에 바람직합니다. 스위칭 속도는 상승 시간(T_r)와 하강 시간(T_f)로 특성화되며, V_CC=5V, I_C=1mA, R_L=1kΩ의 테스트 조건에서 각각 10 μs와 15 μs로 지정됩니다. 빛이 없을 때의 누설 전류인 콜렉터 암전류(I_CEO)는 V_CE=10V에서 최대값이 100 nA입니다.

2.3 온-상태 콜렉터 전류 및 빈닝

중요한 파라미터는 소자가 조명될 때의 전류 출력인 온-상태 콜렉터 전류(I_C(ON))입니다. 이 파라미터는 빈닝되어 있으며, 이는 소자가 성능 그룹으로 분류됨을 의미합니다. 테스트 조건은 파장 940nm에서 조도 1 mW/cm², V_CE= 5V입니다. 빈은 다음과 같습니다: 빈 C: 0.8 ~ 2.4 mA; 빈 D: 1.6 ~ 4.8 mA; 빈 E: 3.2 ~ 9.6 mA; 빈 F: 6.4 mA (최소). 이 빈닝을 통해 설계자는 특정 응용 분야에 적합한 감도 범위를 가진 소자를 선택할 수 있어, 일관된 시스템 성능을 보장합니다.

3. 성능 곡선 분석

데이터시트는 주요 파라미터가 환경 및 동작 요인에 따라 어떻게 변하는지 보여주는 여러 특성 곡선을 제공합니다. 이러한 그래프는 표에 제공된 단일 지점 사양 이상으로 소자 동작을 이해하는 데 필수적입니다.

3.1 온도 의존성

그림 1은 콜렉터 암전류(I_CEO)와 주변 온도(T_a) 사이의 관계를 보여줍니다. 암전류는 온도에 따라 기하급수적으로 증가하는데, 이는 반도체 접합의 기본적인 특성입니다. 설계자는 고온 환경에서 이 증가된 누설 전류를 고려해야 합니다. 이는 오프 상태 신호 레벨과 잡음 바닥에 영향을 미칠 수 있기 때문입니다. 그림 2는 주변 온도가 상승함에 따라 최대 허용 콜렉터 소비전력(P_C)의 디레이팅을 나타냅니다. 100 mW 정격은 25°C 이하에서만 유효합니다. 이 온도 이상에서는 열 과부하를 방지하기 위해 최대 전력을 선형적으로 감소시켜야 합니다.

3.2 동적 및 응답 특성

그림 3은 상승 및 하강 시간(T_r, T_f)이 부하 저항(R_L)에 의해 어떻게 영향을 받는지 보여줍니다. 스위칭 시간은 부하 저항이 클수록 증가합니다. 이는 고속 감지 회로 설계에서 중요한 고려 사항입니다. 원하는 대역폭을 달성하기 위해 더 작은 부하 저항이 필요할 수 있지만, 이는 더 높은 전류 소비를 초래합니다. 그림 4는 상대 콜렉터 전류가 조도(E_e)의 함수로 어떻게 변하는지 보여줍니다. 이 관계는 일반적으로 동작 영역에서 선형적이며, 출력 전류가 입사 광 파워에 직접 비례함을 확인시켜 줍니다. 이는 아날로그 감지 응용에 이상적입니다.

3.3 스펙트럼 응답

그림 5와 6은 소자의 스펙트럼 감도와 관련이 있습니다. 그림 5는 감도의 각도 의존성을 보여주는 극좌표도로, 출력이 소자의 축에 대한 입사광의 각도에 따라 어떻게 변하는지 나타냅니다. 이는 광학 시스템에서 정렬 시 중요합니다. 그림 6인 스펙트럼 분포 곡선은 LTR-3208이 적외선에 가장 민감하며, 피크 응답도가 특정 파장(실리콘 포토트랜지스터의 일반적인 근적외선 영역으로 암시됨)에서 발생함을 보여줍니다. 가시광선에 대한 응답은 무시할 수 있어, 많은 경우 주변 실내 조명의 영향을 받지 않습니다.

4. 기계적 및 패키징 정보

4.1 패키지 치수

LTR-3208은 3개의 리드를 가진 표준 플라스틱 패키지를 사용합니다. 패키지에는 입사광을 감지 반도체 영역에 집중시키기 위한 상단의 성형 렌즈가 포함되어 있습니다. 중요한 치수로는 본체 크기, 리드 간격, 플랜지 아래 수지 돌출부(최대 1.5mm로 지정됨)가 있습니다. 리드 간격은 리드가 패키지 본체를 빠져나가는 지점에서 측정됩니다. 모든 치수는 달리 명시되지 않는 한 표준 공차 ±0.25mm로 밀리미터 단위로 제공됩니다. 물리적 외곽선과 치수는 PCB 풋프린트 설계 및 조립 내 적절한 장착을 보장하는 데 필수적입니다.

4.2 극성 식별 및 핀아웃

이 소자는 콜렉터, 이미터, 베이스(종종 연결되지 않거나 일부 구성에서 바이어싱에 사용됨)의 세 핀을 가지고 있습니다. 이 패키지의 포토트랜지스터에 대한 일반적인 핀아웃은 다음과 같습니다: 평평한 면 또는 노치가 특정 방향을 향하도록 상단(렌즈 측)에서 소자를 볼 때, 왼쪽에서 오른쪽으로의 핀은 일반적으로 이미터, 콜렉터, 베이스입니다. 그러나 설계자는 연결 오류를 피하기 위해 항상 데이터시트의 기계 도면에서 핀아웃을 확인해야 합니다. 패키지에는 핀 1을 식별하기 위한 표시 또는 들여쓰기가 있을 수도 있습니다.

5. 납땜 및 조립 지침

5.1 리플로우 납땜 파라미터

이 발췌문에서 구체적인 리플로우 프로파일 세부 사항은 제공되지 않지만, 절대 최대 정격은 중요한 제약 조건을 제공합니다: 패키지 본체에서 1.6mm 떨어진 지점에서 측정할 때 리드는 최대 5초 동안 260°C의 납땜 온도를 견딜 수 있습니다. 이는 일반적인 무연 리플로우 프로파일(보통 피크 온도가 245-260°C 정도)이 허용 가능함을 의미하지만, 패키지 손상을 방지하기 위해 액상선 위의 시간을 제어해야 합니다. 플라스틱 캡슐화 소자 납땜을 위해 JEDEC 또는 IPC 표준을 따르는 것이 좋습니다.

5.2 취급 및 보관 주의사항

반도체 접합은 정전기로 인해 손상될 수 있으므로, 이 소자는 표준 ESD(정전기 방전) 예방 조치와 함께 취급해야 합니다. 보관은 저습도 환경에서 지정된 온도 범위인 -55°C에서 +100°C 내에서 이루어져야 합니다. 렌즈는 조립 중에 깨끗하게 유지되고 긁힘, 오염물 또는 에폭시 블리드로부터 자유로워야 합니다. 이러한 것들은 광학 성능과 감도에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다.

6. 응용 제안

6.1 일반적인 응용 회로

가장 일반적인 회로 구성은 "스위치 모드"입니다. 포토트랜지스터의 콜렉터는 풀업 저항(R_CC)을 통해 양의 공급 전압(V_L)에 연결됩니다. 이미터는 접지에 연결됩니다. 출력 신호는 콜렉터 노드에서 가져옵니다. 빛이 없을 때 소자는 꺼지고, 출력은 V_CC로 하이로 풀업됩니다. 충분한 적외선이 소자에 조사되면, 소자가 켜져 출력 전압을 V_CE(SAT) 방향으로 로우로 끌어내립니다. R_L의 값은 성능 곡선에서 보여주듯이 출력 스윙, 전류 소비 및 스위칭 속도를 결정합니다.

6.2 설계 고려사항

주요 설계 요소는 다음과 같습니다:바이어싱:동작 V_CE가 최대 정격(30V) 내에 있는지 확인하십시오.부하 저항 선택:필요한 스위칭 속도(그림 3 참조), 출력 전압 스윙 및 전력 소비를 기반으로 R_L를 선택하십시오. 더 작은 R_L은 더 빠른 속도를 제공하지만 더 높은 전류를 소비합니다.광학 정렬:적외선 발광기와 검출기 사이의 광 경로를 설계할 때 각도 감도 다이어그램(그림 5)을 고려하십시오.주변광 내성:이 소자는 주로 적외선에 민감하지만, 강한 주변 적외선 소스(햇빛 또는 백열등과 같은)는 오작동을 유발할 수 있습니다. 변조된 적외선 신호와 동기 검출을 사용하면 잡음 내성을 크게 향상시킬 수 있습니다.온도 영향:온도에 따른 암전류 증가를 고려하십시오. 이는 감지 회로에서 임계값 조정이 필요할 수 있습니다.

7. 기술 비교 및 차별화

단순한 포토다이오드와 비교할 때, 포토트랜지스터는 내부 이득을 제공하여 동일한 광 입력에 대해 훨씬 더 큰 출력 전류를 생성하므로, 종종 추가 증폭 단계가 필요 없습니다. 다른 포토트랜지스터와 비교할 때, LTR-3208의 차별점은 패키지(더 높은 감도를 위한 통합 렌즈 포함), 감도 선택을 가능하게 하는 정의된 전류 빈, 그리고 균형 잡힌 전기 정격(30V V_CEO, 100mW P_D)의 특정 조합에 있습니다. 낮은 V_CE(SAT)도 깨끗한 디지털 스위칭에 유리한 특성입니다.

8. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

Q: I_C(ON)?

에 대한 다른 빈(C, D, E, F)의 목적은 무엇입니까? A: 빈닝은 소자를 감도에 따라 분류합니다. 빈 F 소자는 가장 높은 최소 출력 전류(가장 민감함)를 가지며, 빈 C 소자는 가장 낮습니다. 이를 통해 시스템에 필요한 신호 레벨과 일치하는 부품을 선택할 수 있어, 일관성을 보장하고 예측 가능한 신호 범위를 제공함으로써 회로 설계를 단순화할 수 있습니다.

Q: 이 센서를 햇빛 아래에서 사용할 수 있습니까?

A: 직사광선에는 상당한 양의 적외선 복사가 포함되어 있어 센서를 포화시켜 지속적인 "온" 상태를 유발할 가능성이 높습니다. 야외 사용 또는 밝게 조명된 환경에서는 의도된 적외선 신호와 주변 적외선 잡음을 구별하기 위해 광학 필터링(가시광선을 차단하는 적외선 통과 필터) 및/또는 신호 변조 기술을 적극 권장합니다.

Q: 상승 및 하강 시간을 어떻게 해석해야 합니까?

A: 이는 출력이 상태를 변경할 수 있는 속도를 지정합니다. 10μs의 상승 시간은 빛이 조사될 때 출력이 최종 값의 10%에서 90%로 가는 데 약 10마이크로초가 걸린다는 것을 의미합니다. 이는 정확하게 감지할 수 있는 변조광의 최대 주파수를 제한합니다. 단순한 물체 감지에는 이 속도가 충분합니다. 고속 통신에는 제한 요소가 될 수 있습니다.

9. 실제 사용 사례 예시

시나리오: 프린터 내 용지 감지.LTR-3208(적절한 감도 빈에서)과 적외선 LED는 용지 경로의 반대편에 배치되어 용지가 빔을 차단하도록 정렬됩니다. 포토트랜지스터는 5V에 10kΩ 풀업 저항이 있는 스위치 회로로 구성됩니다. 용지가 없을 때 적외선이 센서에 조사되어 켜지고 출력 핀을 낮은 전압(~0.2V)으로 끌어내립니다. 용지가 통과하면 빛을 차단하여 포토트랜지스터를 끄고 출력 핀이 5V로 하이로 풀업되도록 합니다. 이 디지털 신호는 마이크로컨트롤러에 공급되어 용지 존재 및 에지 감지를 추적합니다. LTR-3208의 렌즈는 적외선 빔을 집중시키는 데 도움이 되어 신뢰성을 향상시키고 발광기와 검출기 사이의 간격을 약간 더 크게 할 수 있게 합니다.

10. 동작 원리

포토트랜지스터는 베이스 영역이 빛에 노출된 바이폴라 접합 트랜지스터입니다. 반도체의 밴드갭보다 큰 에너지를 가진 입사 광자는 베이스-콜렉터 접합에서 전자-정공 쌍을 생성합니다. 이 광생성 캐리어는 베이스 전류와 동등합니다. 트랜지스터의 전류 증폭(베타 또는 h_FE)으로 인해, 이 작은 광전류가 증폭되어 훨씬 더 큰 콜렉터 전류가 됩니다. 이 소자는 기본적으로 포토다이오드의 광 감지 기능과 트랜지스터의 전류 이득을 단일 패키지로 결합합니다. 통합 렌즈는 더 많은 빛을 활성 반도체 영역에 집중시켜 효과적인 "베이스 전류"를 증가시키고, 따라서 출력 신호를 증가시킵니다.

11. 기술 동향

포토트랜지스터와 같은 개별 광전자 부품의 일반적인 동향은 소형화, 더 높은 통합도 및 향상된 성능을 향해 나아가고 있습니다. 여기에는 현대의 고밀도 PCB 설계 요구를 충족시키기 위한 더 작은 풋프린트와 낮은 프로파일을 가진 표면 실장 패키지 개발이 포함됩니다. 또한 더 잘 정의되고 일관된 성능 파라미터를 가진 소자로의 이동이 있어, 최종 응용 분야에서 보정의 필요성을 줄이고 있습니다. 일부 고급 응용 분야에서는 포토트랜지스터가 온칩 증폭 및 신호 조정 회로와 통합되어 더 완전한 "패키지 내 센서" 솔루션을 만들고 있지만, LTR-3208과 같은 개별 부품은 방대한 표준 감지 작업에서의 단순성, 신뢰성 및 비용 효율성으로 여전히 매우 관련성이 높습니다.