LTR-5888DHP1 포토트랜지스터 데이터시트 - 다크 그린 패키지 - Vce 30V - Pc 100mW - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

LTR-5888DHP1은 적외선(IR) 감지 응용 분야를 위해 설계된 고감도 포토트랜지스터입니다. 핵심 기능은 입사하는 적외선을 전류로 변환하는 것입니다. 주요 특징은 가시광선 파장을 감쇠시키거나 차단하도록 설계된 특수한 다크 그린 플라스틱 패키지입니다. 이 설계는 주변 가시광선원으로부터의 간섭을 최소화하여, 근접 감지, 물체 감지, IR 리모컨 수신기와 같이 관심 신호가 순수하게 적외선 스펙트럼에 있는 응용 분야에 특히 적합합니다.

이 소자는 넓은 콜렉터 전류 동작 범위를 제공하며, 빠른 스위칭 시간을 특징으로 하여 IR 조명 변화에 빠르게 반응할 수 있습니다. 이러한 광학적 필터링, 감도 및 속도의 조합은 신뢰할 수 있는 IR 감지가 필요한 다양한 전자 시스템을 위한 다용도 구성 요소로 만들어 줍니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 소자에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 이러한 조건에서의 동작은 보장되지 않습니다.

• 전력 소산 (P_C):100 mW. 이는 주변 온도(T_A) 25°C에서 소자가 열로 방출할 수 있는 최대 전력입니다. 이 한계를 초과하면 열 폭주 및 고장의 위험이 있습니다.
• 콜렉터-이미터 전압 (V_CEO):30 V. 베이스(광감응 영역)가 개방 상태일 때 콜렉터와 이미터 단자 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. 소자가 정상적으로 기능하도록 설계된 주변 온도 범위입니다.
• 보관 온도 범위:-55°C ~ +100°C. 비동작 상태에서 보관 가능한 온도 범위입니다.
• 리드 솔더링 온도:패키지 본체에서 1.6mm 거리에서 5초간 260°C. 이는 패키지 손상을 방지하기 위한 리플로우 솔더링 프로파일 제약 조건을 정의합니다.

2.2 전기적 및 광학적 특성

이 파라미터들은 T_A=25°C에서 지정되며 소자의 대표적인 성능을 정의합니다.

• 항복 전압: V_(BR)CEO(최소 30V) 및 V_(BR)ECO(최소 5V). 이는 조명이 없는 상태(E_e= 0 mW/cm²)에서 지정된 테스트 전류 하에서 접합이 항복하는 전압입니다.
• 콜렉터-이미터 포화 전압 (V_CE(SAT)):I_C= 100µA 및 E_e= 1 mW/cm² 조건에서 최대 0.4V. 이는 조명 하에서 트랜지스터가 완전히 "켜진"(포화) 상태일 때 트랜지스터 양단의 전압 강하입니다. 효율적인 스위칭을 위해서는 낮은 V_CE(SAT)가 바람직합니다.
• 스위칭 시간:상승 시간 (T_r)은 일반적으로 15 µs, 하강 시간 (T_f)은 일반적으로 18 µs이며, V_CC=5V, I_C=1mA, R_L=1kΩ 조건에서 측정됩니다. 이 시간들은 출력이 펄스 광 입력에 얼마나 빠르게 반응할 수 있는지를 결정합니다.
• 콜렉터 암전류 (I_CEO):조명 없이 V_CE=10V 조건에서 최대 100 nA. 이는 소자가 완전한 어둠 속에 있을 때 흐르는 작은 누설 전류입니다. 낮은 암전류는 저조도 감지에서 더 나은 신호 대 잡음비를 나타냅니다.
• 콜렉터 전류 비율 (R):0.8 ~ 1.25. 이 파라미터는 두 개의 포토트랜지스터 또는 채널 간의 매칭을 지정하는 것으로, 차동 감지 응용 분야에서 중요합니다.

3. 빈닝 시스템 설명

LTR-5888DHP1은 온-상태 콜렉터 전류(I_C(ON))를 기반으로 한 포괄적인 빈닝 시스템을 채택합니다. 빈닝은 유사한 성능 특성을 가진 구성 요소들을 그룹화하는 품질 관리 과정입니다. 두 개의 빈닝 테이블이 제공됩니다: 하나는 생산 설정 범위용이고, 다른 하나는 최종 보장 범위용입니다.

파라미터 I_C(ON)는 표준화된 조건(V_CE= 5V, E_e= 1 mW/cm²) 하에서의 평균 콜렉터 전류로 정의됩니다. 소자들은 A부터 H까지 레이블이 지정된 빈으로 분류되며, 각 빈은 특정 I_C(ON) 범위(예: 생산 설정용 빈 A: 0.20mA ~ 0.26mA)를 가집니다. 각 빈은 구별되는 색상 표시(빨강, 검정, 초록, 파랑, 하양, 보라, 노랑, 주황)와 연관됩니다. 이를 통해 설계자는 특정 회로 요구 사항에 맞게 엄격하게 제어된 감도를 가진 소자를 선택하여 일관된 시스템 성능을 보장할 수 있습니다. 예를 들어, 정밀한 트리거 임계값이 필요한 응용 분야는 단일하고 좁은 빈에서 나온 소자를 사용함으로써 이점을 얻을 수 있습니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트에는 여러 대표적인 특성 곡선이 포함되어 있으며, 이는 다양한 조건에서의 소자 동작에 대한 시각적 통찰력을 제공합니다.

• 그림 1: 콜렉터 암전류 대 주변 온도:이 그래프는 I_CEO가 온도 상승에 따라 기하급수적으로 증가하는 방식을 보여줍니다. 증가하는 암전류가 약한 광학 신호를 가릴 수 있으므로, 고온 응용 분야에서 이는 중요한 고려 사항입니다.
• 그림 2: 콜렉터 전력 소산 대 주변 온도:이 디레이팅 곡선은 최대 허용 전력 소산(P_C)이 주변 온도가 증가함에 따라 감소함을 보여줍니다. 85°C에서 소자가 처리할 수 있는 최대 전력은 25°C에서의 100mW 정격보다 현저히 적습니다. 설계자는 안전한 열 동작을 보장하기 위해 이 곡선을 사용해야 합니다.
• 그림 3: 상승 및 하강 시간 대 부하 저항:이 그래프는 스위칭 시간(T_r및 T_f)이 더 높은 부하 저항(R_L)과 함께 증가함을 보여줍니다. 최대 속도가 필요한 응용 분야에서는 R_L의 값을 낮게 선택해야 하지만, 이는 출력 전압 스윙에 영향을 미칠 것입니다.
• 그림 4: 상대 콜렉터 전류 대 조도:이것은 포토트랜지스터의 기본 전달 함수입니다. 이는 콜렉터 전류가 일정 범위 내에서 입사 적외선 조도(E_e)에 선형적으로 증가함을 보여줍니다. 이 선의 기울은 소자의 응답성 또는 감도를 나타냅니다.

5. 기계적 및 패키징 정보

이 소자는 특수한 다크 그린 플라스틱 패키지를 사용합니다. 패키지 치수는 데이터시트에 밀리미터 단위로 제공됩니다. 주요 치수 관련 참고 사항으로는: 달리 명시되지 않는 한 ±0.25mm의 공차, 플랜지 아래 최대 1.5mm의 수지 돌출부, 리드가 패키지를 빠져나가는 지점에서 측정된 리드 간격이 포함됩니다. 다크 그린 재질은 가시광선을 차단하여 IR 특화 성능을 향상시키는 광학적 필터링 특성에 있어 중요합니다.

6. 솔더링 및 조립 가이드라인

제공된 주요 가이드라인은 솔더링 열 응력과 관련이 있습니다. 리드는 패키지 본체에서 1.6mm(0.063인치) 지점에서 측정하여 최대 5초 동안 260°C의 온도에 노출될 수 있습니다. 이 사양은 안전한 리플로우 솔더링 프로파일을 정의하는 데 중요합니다. 이 시간-온도 한계를 초과하면 반도체 다이, 와이어 본드 또는 플라스틱 패키지 자체에 내부 손상을 일으켜 즉각적인 고장이나 장기 신뢰성 저하를 초래할 수 있습니다. 달리 명시되지 않는 한, 수분 민감 소자(MSL) 처리를 위한 표준 산업 관행도 따라야 합니다.

7. 응용 분야 권장사항

7.1 대표적인 응용 시나리오

• 적외선 리모컨 수신기:TV 리모컨, 에어컨 등으로부터 변조된 IR 신호를 감지합니다.
• 근접 및 물체 감지:자동 수도꼭지, 핸드 드라이어, 페이퍼 타월 디스펜서 및 로봇 공학에서 물체의 존재를 감지하는 데 사용됩니다.
• 산업용 계수 및 분류:IR 에미터와 함께 사용될 때 컨베이어 벨트 위의 물체를 감지합니다.
• 광학 인코더:위치 또는 속도 측정을 위해 회전 디스크의 슬롯 또는 표시를 감지합니다.
• 연기 감지기:일부 광학 챔버 설계에서 연기 입자에 의해 산란된 빛을 감지하는 데 사용됩니다.

7.2 설계 시 고려사항

• 바이어싱:포토트랜지스터는 스위치(포화) 모드 또는 선형(능동) 모드로 사용될 수 있습니다. 스위치 모드(풀업 저항이 있는 공통 이미터 구성)에서는 디지털 출력을 제공합니다. 선형 모드(종종 연산 증폭기와 함께)에서는 광 강도에 비례하는 아날로그 출력을 제공합니다.
• 부하 저항 (R_L):콜렉터 회로에서 R_L의 값은 핵심 설계 선택 사항입니다. 더 작은 R_L은 더 빠른 스위칭(그림 3 참조)을 제공하지만 주어진 광전류에 대해 더 작은 출력 전압 스윙을 초래합니다. 더 큰 R_L은 더 큰 전압 스윙을 제공하지만 응답 속도가 느려집니다.
• 주변광 제거:다크 그린 패키지가 도움이 되지만, 강한 주변 IR(예: 햇빛, 백열등)이 있는 환경에서는 추가적인 전기적 필터링이 필요할 수 있습니다. 변조된 IR 소스와 복조 수신기 회로를 사용하는 것은 매우 효과적인 기술입니다.
• 열 관리:예상 최대 동작 주변 온도에서 소자의 전력 소산이 안전 한계 내에 유지되도록 그림 2(디레이팅 곡선)를 참조하십시오.
• 빈닝 선택:필요한 신호 레벨과 예상 IR 소스 강도를 기반으로 적절한 감도 빈(A-H)을 선택하여 회로 성능과 일관성을 최적화하십시오.

8. 기술 비교 및 차별화

LTR-5888DHP1의 주요 차별화 요소는 가시광선 억제를 위한 전용 다크 그린 패키지입니다. 투명하거나 필터링되지 않은 포토트랜지스터와 비교하여, 주변 가시광선이 많은 환경에서 잘못된 트리거 가능성이 적어 우수한 성능을 제공합니다. 상대적으로 높은 V_CEO(30V), 빠른 스위칭 속도(µs 범위), 그리고 감도에 대한 상세한 빈닝 시스템의 조합은 다양한 IR 감지 작업을 위한 견고하고 설계자 친화적인 선택이 되게 합니다. 포괄적인 빈닝은 다중 센서나 매우 일관된 트리거 포인트가 필요한 응용 분야에서 정밀한 매칭을 가능하게 합니다.

9. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

Q: 다크 그린 패키지의 목적은 무엇입니까?

A: 가시광선 필터 역할을 합니다. 가시 스펙트럼(약 400-700nm)의 빛을 감쇠시키는 반면, 적외선 파장(일반적으로 >700nm)이 반도체 칩에 도달하도록 합니다. 이는 IR 전용 응용 분야에서 신호 대 잡음비를 향상시킵니다.

Q: 두 개의 다른 빈닝 테이블을 어떻게 해석해야 합니까?

A: "생산 설정" 테이블은 제조 과정에서 소자를 분류하는 데 사용되는 더 엄격한 내부 범위를 보여줍니다. "온 상태 범위" 테이블은 고객이 의존할 수 있는 더 넓은 보장 사양 범위를 보여줍니다. 단일 생산 빈에서 나온 소자는 단순히 더 넓은 보장 범위를 충족하는 소자보다 더 일관된 성능을 가집니다.

Q: 이 소자를 직사광선 아래에서 사용할 수 있습니까?

A: 패키지가 가시광선을 필터링하지만, 햇빛에는 상당한 양의 적외선 복사가 포함되어 있습니다. 이는 센서를 포화시킬 수 있습니다. 야외 사용이나 강한 주변 IR 환경에서는 광학적 차폐, 전기적 필터링 또는 변조된 IR 소스 시스템의 사용을 강력히 권장합니다.

Q: 리드 솔더링 온도/시간을 초과하면 어떻게 됩니까?

A: 되돌릴 수 없는 손상을 일으킬 수 있습니다: 패키지 용융, 내부 와이어 본드 파손 또는 반도체 특성 저하. 항상 본체에서 1.6mm 거리에서 5초간 260°C 가이드라인을 준수하십시오.

10. 실용 설계 사례 연구

시나리오: 자동 비누 디스펜서용 근접 센서 설계.

목표는 노즐 아래 약 5-10cm에 위치한 손을 감지하는 것입니다. IR LED 에미터는 LTR-5888DHP1 감지기 반대편에 배치되며, 둘 다 감지 영역을 향합니다.

설계 단계:

1. 회로 구성:포토트랜지스터를 공통 이미터 스위치 모드로 사용합니다. 이미터를 접지에 연결하고, 콜렉터를 공급 전압(예: 5V)에 연결된 풀업 저항(R_L)에 연결합니다. 출력 신호는 콜렉터 노드에서 가져옵니다.

2. 구성 요소 선택:포토트랜지스터의 최대 감도 파장과 일치하는 파장을 가진 IR LED를 선택합니다. 좋은 전압 스윙을 제공하는 R_L값(예: 10kΩ)을 선택합니다. 예상되는 반사 IR 강도를 기반으로 중간 감도를 위해 빈 D 또는 E에서 포토트랜지스터를 선택합니다.

3. 변조 (선택 사항이지만 권장):주변광을 제거하기 위해 IR LED를 펄스 전류(예: 38kHz)로 구동합니다. 포토트랜지스터 출력 뒤에 동일한 주파수로 조정된 대역 통과 필터 또는 전용 IR 수신기 IC를 배치합니다. 이렇게 하면 시스템이 일정한 주변 IR에 영향을 받지 않게 됩니다.

4. 임계값 감지:손이 IR 빛을 감지기에 반사할 때 콜렉터의 출력 전압이 떨어집니다. 비교기 또는 마이크로컨트롤러의 ADC를 사용하여 이 전압 변화를 감지하고 비누 펌프를 트리거할 수 있습니다.

5. 고려사항:감지 임계값을 설정할 때 온도에 따른 암전류 증가(그림 1)를 고려하십시오. 소자의 전력 소산이 그림 2에 따라 한계 내에 있는지 확인하십시오.

11. 동작 원리

포토트랜지스터는 기본적으로 베이스 영역이 빛에 노출되고 전기 단자에 연결되지 않은 바이폴라 접합 트랜지스터(BJT)입니다. 반도체의 밴드갭보다 큰 에너지를 가진 입사 광자는 베이스-콜렉터 접합 영역에서 흡수됩니다. 이 흡수는 전자-정공 쌍을 생성합니다. 역바이어스된 베이스-콜렉터 접합의 전기장은 이러한 전하 캐리어를 휩쓸어 광전류를 생성합니다. 이 광전류는 트랜지스터의 베이스 전류 역할을 합니다. 트랜지스터의 전류 이득(β 또는 h_FE)으로 인해 결과적인 콜렉터 전류는 광전류에 이득을 곱한 값입니다(I_C≈ β * I_photo). 이 내부 증폭이 포토트랜지스터에 단순한 포토다이오드보다 훨씬 높은 감도를 부여하는 이유입니다. 다크 그린 패키지 재질은 대부분의 가시광선 광자를 흡수하는 반면, 적외선 광자는 통과하여 실리콘에 흡수되어 신호 전류를 생성할 수 있습니다.

12. 기술 트렌드

감지를 위한 광전자 공학 분야는 계속 발전하고 있습니다. LTR-5888DHP1과 같은 소자와 관련된 트렌드는 다음과 같습니다:

통합:광검출기, 증폭기 및 디지털 논리(슈미트 트리거 또는 변조기/복조기와 같은)를 단일 패키지(예: IR 수신기 모듈)로 결합하는 통합 솔루션으로의 이동.

소형화:소형 소비자 가전의 요구를 충족시키기 위해 더 작은 표면 실장 패키지의 포토트랜지스터 개발.

향상된 필터링:칩 또는 패키지에 직접 증착된 더 정교한 간섭 필터를 사용하여 더 날카로운 파장 선택성을 제공하고 원치 않는 주변 광원의 제거를 개선.

응용 분야 특화 최적화:소자들은 범용 구성 요소로서보다는 매우 특정한 응용 분야(예: 데이터 통신을 위한 특정 펄스 감지, 정밀 측정을 위한 매우 낮은 암전류)를 위해 점점 더 특성화되고 빈닝되고 있습니다.