Lembaran Data Fotodiod LTR-C155DD-G - Panjang Gelombang Puncak 940nm - Voltan Songsang 5V - Dokumen Teknikal Bahasa Melayu

1. Gambaran Keseluruhan Produk

LTR-C155DD-G ialah komponen fotodiod inframerah diskret yang direka untuk aplikasi penderiaan dalam spektrum inframerah dekat. Ia adalah sebahagian daripada keluarga peranti optoelektronik yang luas yang bertujuan untuk digunakan dalam sistem yang memerlukan pengesanan isyarat inframerah yang boleh dipercayai. Fungsi utamanya adalah untuk menukar cahaya inframerah tuju kepada arus elektrik, membolehkan penggunaannya sebagai elemen penerima atau penderia.

1.1 Kelebihan Teras dan Sasaran Pasaran

Komponen ini menawarkan beberapa kelebihan utama untuk pereka. Ia mempunyai nisbah isyarat-ke-bunyi yang tinggi, yang penting untuk membezakan arahan inframerah yang sah daripada bunyi bising cahaya ambien dalam persekitaran seperti ruang tamu atau pejabat. Peranti ini serasi dengan peralatan penempatan automatik dan proses pateri refluks inframerah, menjadikannya sesuai untuk barisan pembuatan automatik berisipadu tinggi. Sasaran pasaran utamanya termasuk elektronik pengguna untuk sistem kawalan jauh, sistem keselamatan dan penggera untuk pengesanan gerakan atau pancaran, serta pelbagai aplikasi yang melibatkan penghantaran data inframerah jarak dekat.

1.2 Ciri-ciri

• Mematuhi arahan RoHS dan Produk Hijau.
• Mempunyai pakej pandangan atas dengan kanta rata jernih air untuk respons sudut yang konsisten.
• Dibekalkan dalam pita 8mm pada gegelung diameter 7 inci untuk pemasangan automatik.
• Serasi dengan peralatan penempatan automatik (pick-and-place).
• Tahan terhadap proses pateri refluks inframerah standard.
• Dibungkus dalam bentuk faktor standard EIA.

1.3 Aplikasi

• Modul penerima inframerah untuk alat kawalan jauh (TV, AC, set-top box).
• Penderia inframerah dipasang PCB untuk penderiaan jarak dekat atau pengesanan objek.
• Sistem penggera keselamatan menggunakan pancaran inframerah.
• Pautan penghantaran data tanpa wayar inframerah mudah.

2. Parameter Teknikal: Tafsiran Objektif Mendalam

Ciri-ciri elektrik dan optik menentukan batas operasi dan prestasi fotodiod. Memahami parameter ini adalah penting untuk reka bentuk litar yang betul dan memastikan operasi yang boleh dipercayai dalam aplikasi yang dimaksudkan.

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan ini menentukan had di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Ia bukan untuk operasi berterusan.

• Pelesapan Kuasa (Pd):Maksimum 150 mW. Ini ialah jumlah kuasa yang boleh dipancarkan peranti sebagai haba, terutamanya daripada arus pincang songsang dan sebarang arus foto di bawah pencahayaan tinggi.
• Voltan Songsang (VR):Maksimum 30 V. Menggunakan voltan lebih tinggi daripada ini dalam arah songsang boleh menyebabkan kerosakan dan merosakkan simpang fotodiod.
• Julat Suhu Operasi (TA):-40°C hingga +85°C. Peranti dijamin berfungsi dalam julat suhu ambien ini.
• Julat Suhu Penyimpanan (Tstg):-55°C hingga +100°C. Peranti boleh disimpan tanpa operasi dalam had ini.
• Keadaan Pateri Inframerah:Tahan suhu puncak 260°C selama 10 saat, yang selaras dengan profil refluks bebas plumbum (Pb-free) tipikal.

2.2 Ciri-ciri Elektrik & Optik (TA=25°C)

Ini adalah parameter prestasi tipikal dan terjamin di bawah keadaan ujian yang ditentukan.

• Voltan Hadapan (Vf):0.4V hingga 1.0V pada If=1mA. Parameter ini relevan jika fotodiod dipincang hadapan secara tidak sengaja; ia bukan mod operasi normalnya.
• Voltan Pecahan Songsang V(BR):Minimum 30V pada IR=100µA. Ini mengesahkan peranti boleh mengendalikan voltan songsang maksimum yang dinilai dengan selamat.
• Arus Gelap Songsang (ID):Maksimum 100 nA pada VR=5V, Ee=0mW/cm². Ini ialah arus bocor apabila tiada cahaya. Arus gelap yang lebih rendah meningkatkan kepekaan kepada isyarat lemah.
• Voltan Litar Terbuka (VOC):Maksimum 0.4V pada λ=940nm, Ee=0.5mW/cm². Ini ialah voltan yang dijana oleh fotodiod dalam mod fotovolta (tiada pincang luaran) di bawah pencahayaan.
• Masa Naik (Tr) & Masa Jatuh (Tf):Masing-masing tipikal 0.30µs dan 0.28µs, pada VR=10V, RL=1kΩ. Parameter ini menentukan kelajuan pensuisan, menjadikan peranti sesuai untuk menyahkod isyarat inframerah termodulat (cth., daripada alat kawalan jauh beroperasi pada 38-40 kHz).
• Arus Cahaya Songsang (Ip):Tipikal 16 µA (minimum 10 µA) pada VR=5V, λ=940nm, Ee=1mW/cm². Ini ialah arus foto yang dijana apabila diod dipincang songsang, iaitu mod operasi standard untuk respons linear dan kelajuan.
• Arus Litar Pintas (Is):Tipikal 16 µA di bawah keadaan yang sama seperti Ip. Dalam mod fotovolta, ini ialah arus maksimum yang boleh disampaikan oleh peranti.
• Kapasitans Jumlah (CT):Tipikal 14 pF pada VR=3V, f=1MHz. Kapasitans simpang ini mempengaruhi respons frekuensi tinggi; kapasitans yang lebih rendah membolehkan lebar jalur yang lebih tinggi.
• Panjang Gelombang Penderiaan Puncak (λp):Tipikal 910 nm. Fotodiod paling sensitif kepada cahaya inframerah pada panjang gelombang ini, menjadikannya sesuai untuk dipasangkan dengan diod pemancar inframerah (IRED) 940nm.

3. Analisis Lengkung Prestasi

Graf yang disediakan memberikan pandangan visual tentang tingkah laku peranti di bawah pelbagai keadaan.

3.1 Arus Foto vs. Sinaran

Lengkung menunjukkan hubungan antara kuasa cahaya tuju (sinaran Ee) dan arus foto yang dijana (Ip). Untuk fotodiod yang beroperasi dalam kawasan linear (dipincang songsang), hubungan ini biasanya linear. Graf mengesahkan bahawa pada 1 mW/cm² cahaya 940nm, arus foto adalah kira-kira 16 µA, seperti yang dinyatakan dalam jadual. Kelinearan ini adalah penting untuk aplikasi penderiaan analog.

3.2 Kepekaan Spektrum

Graf ini memplot kepekaan sinaran relatif terhadap panjang gelombang. Ia menunjukkan puncak sekitar 910nm dan respons ketara dalam julat kira-kira 800nm hingga 1050nm. Kepekaan menurun dengan ketara untuk cahaya nampak (di bawah 700nm), yang bermanfaat untuk menolak bunyi bising cahaya ambien daripada sumber seperti mentol pijar atau cahaya matahari. Kemasukan penapis, seperti yang disebut dalam penerangan, akan mempertajam lagi potongan ini.

3.3 Pelesapan Kuasa Jumlah vs. Suhu Ambien

Lengkung penyahkadar ini menggambarkan bagaimana pelesapan kuasa maksimum yang dibenarkan berkurangan apabila suhu ambien meningkat. Pada 25°C, 150 mW penuh dibenarkan. Apabila suhu meningkat ke arah had operasi maksimum 85°C, pelesapan kuasa yang dibenarkan berkurangan secara linear. Ini adalah penting untuk pengurusan haba dalam reka bentuk aplikasi untuk mengelakkan kepanasan berlebihan.

3.4 Gambarajah Kepekaan Sudut

Gambar rajah kutub menggambarkan kepekaan relatif pada sudut cahaya tuju yang berbeza. Fotodiod dengan kanta rata, seperti ini, biasanya mempunyai sudut pandangan yang agak luas (selalunya sekitar ±60 darjah di mana kepekaan jatuh kepada 50%). Sudut lebar ini adalah menguntungkan untuk penerima yang perlu menangkap isyarat dari kawasan yang luas tanpa penjajaran yang tepat.

4. Maklumat Mekanikal dan Pembungkusan

4.1 Dimensi Garis Besar

Peranti mematuhi garis besar pakej industri standard. Dimensi utama termasuk saiz badan, jarak plumbum, dan ketinggian keseluruhan. Pakej direka untuk teknologi permukaan-mount (SMT). Semua dimensi adalah dalam milimeter dengan toleransi standard ±0.1mm melainkan dinyatakan sebaliknya.

4.2 Pengenalpastian Polarity dan Reka Bentuk Pad

Katod biasanya ditanda pada pakej. Lembaran data menyediakan dimensi pad pateri yang dicadangkan untuk susun atur PCB. Reka bentuk pad yang disyorkan memastikan sambungan pateri yang boleh dipercayai dan kestabilan mekanikal yang betul semasa dan selepas proses refluks. Adalah dinasihatkan untuk menggunakan stensil logam dengan ketebalan 0.1mm hingga 0.12mm untuk aplikasi pes pateri.

5. Garis Panduan Pateri dan Pemasangan

5.1 Profil Pateri Refluks

Komponen ini layak untuk proses pateri refluks bebas plumbum (Pb-free). Profil suhu yang dicadangkan disediakan, mematuhi piawaian JEDEC. Parameter utama termasuk zon pra-panas (150-200°C), suhu puncak tidak melebihi 260°C, dan masa di atas likuidus (TAL) yang memastikan pembentukan sambungan pateri yang betul tanpa mendedahkan komponen kepada tekanan haba yang berlebihan. Peranti boleh menahan profil ini selama maksimum 10 saat pada suhu puncak, sehingga dua kali.

5.2 Pateri Tangan

Jika pateri tangan diperlukan, ia harus dilakukan dengan suhu hujung besi pateri tidak melebihi 300°C, dan masa sentuhan harus dihadkan kepada maksimum 3 saat setiap sambungan. Ini mengurangkan risiko kerosakan haba kepada die semikonduktor atau pakej plastik.

5.3 Keadaan Penyimpanan

Untuk mengelakkan penyerapan lembapan, yang boleh menyebabkan "popcorning" semasa refluks, keadaan penyimpanan khusus diwajibkan. Dalam beg kalis lembapan asal yang dimeterai dengan desikan, peranti harus disimpan pada ≤30°C dan ≤90% RH dan digunakan dalam tempoh satu tahun. Sebaik sahaja beg dibuka, komponen harus disimpan pada ≤30°C dan ≤60% RH dan idealnya diproses dalam tempoh satu minggu. Untuk penyimpanan lebih lama di luar pembungkusan asal, pembakaran pada kira-kira 60°C selama sekurang-kurangnya 20 jam sebelum pateri diperlukan.

5.4 Pembersihan

Jika pembersihan selepas pateri diperlukan, hanya pelarut berasaskan alkohol seperti isopropil alkohol harus digunakan. Pembersih kimia yang keras atau agresif harus dielakkan kerana ia boleh merosakkan bahan pakej atau kanta.

6. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

6.1 Spesifikasi Pita dan Gegelung

Komponen dibekalkan pada pita pembawa timbul dengan pita penutup pelindung. Lebar pita ialah 8mm, dililit pada gegelung diameter standard 7 inci (178mm). Setiap gegelung mengandungi 3000 keping. Pembungkusan mematuhi spesifikasi ANSI/EIA 481-1-A-1994, memastikan keserasian dengan feeder automatik.

7. Cadangan Aplikasi dan Pertimbangan Reka Bentuk

7.1 Konfigurasi Litar Tipikal

Mod operasi paling biasa untuk fotodiod seperti LTR-C155DD-G ialah mod fotokonduktif. Di sini, diod dipincang songsang dengan voltan (cth., 5V, seperti dalam keadaan ujian). Arus foto yang dijana adalah berkadar dengan keamatan cahaya. Arus ini boleh ditukar kepada voltan menggunakan perintang beban (RL). Nilai RL mempengaruhi kedua-dua ayunan voltan keluaran dan lebar jalur (kelajuan) litar disebabkan oleh pemalar masa RC yang terbentuk dengan kapasitans simpang fotodiod (CT). Untuk aplikasi berkelajuan tinggi seperti penyahkodan kawalan jauh IR 38 kHz, RL yang lebih kecil (cth., 1kΩ hingga 10kΩ) digunakan. Untuk kepekaan yang lebih tinggi dalam keadaan cahaya rendah, RL yang lebih besar atau litar penguat transimpedans (TIA) disyorkan.

7.2 Pertimbangan Reka Bentuk Optik

Untuk mengoptimumkan prestasi, sumber inframerah (IRED) harus mempunyai panjang gelombang pancaran yang sepadan dengan kepekaan puncak fotodiod (sekitar 940nm). Penapis optik boleh diletakkan di hadapan fotodiod untuk menyekat cahaya nampak, meningkatkan nisbah isyarat-ke-bunyi dengan ketara dalam persekitaran dengan cahaya ambien yang kuat. Sudut pandangan luas fotodiod memudahkan penjajaran optik tetapi juga boleh menjadikannya lebih terdedah kepada cahaya sesat; pelindung mekanikal boleh membantu menentukan medan pandangan.

7.3 Pertimbangan Susun Atur

Ikuti susun atur pad pateri yang disyorkan untuk memastikan kebolehpaterian dan kekuatan mekanikal yang baik. Dalam litar analog sensitif, pastikan jejak dari anod dan katod fotodiod sependek mungkin untuk mengurangkan pengambilan bunyi bising dan kapasitans parasit. Pembumian dan perisai yang betul mungkin diperlukan dalam persekitaran elektrik yang bising.

8. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Berbanding dengan fototransistor, fotodiod seperti LTR-C155DD-G menawarkan masa respons yang lebih pantas (sub-mikrosaat vs. mikrosaat), menjadikannya lebih unggul untuk penghantaran data berkelajuan tinggi atau penerimaan isyarat termodulat. Ia juga memberikan keluaran yang lebih linear berbanding keamatan cahaya. Berbanding dengan fotodiod lain, ciri-ciri utamanya termasuk pakej piawai untuk pemasangan automatik, keserasian dengan refluks bebas plumbum, dan prestasi berkelajuan tinggi yang ditentukan sesuai untuk protokol IR pengguna.

9. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

9.1 Apakah perbezaan antara Arus Cahaya Songsang (Ip) dan Arus Litar Pintas (Is)?

Arus Cahaya Songsang (Ip) diukur dengan fotodiod di bawah voltan pincang songsang (cth., 5V). Ini adalah keadaan operasi standard untuk respons linear dan kelajuan. Arus Litar Pintas (Is) diukur dengan sifar volt merentasi diod (mod fotovolta). Nilai tipikal adalah serupa, tetapi mod fotovolta mempunyai respons yang lebih perlahan dan keluaran arus bergantung voltan.

9.2 Bagaimana saya memilih nilai perintang beban (RL)?

Pilihan ini melibatkan pertukaran antara lebar jalur dan amplitud isyarat. Untuk isyarat IR 38kHz, tempohnya adalah kira-kira 26µs. Masa naik/jatuh fotodiod (0.3µs) adalah lebih pantas daripada ini, jadi ia bukan faktor penghad. Pemalar masa RC (RL * CT) harus jauh lebih kecil daripada lebar nadi yang anda perlu kesan. Untuk perintang 1kΩ dan kapasitans 14pF, pemalar masa ialah 14ns, yang sangat baik untuk kelajuan tinggi. RL yang lebih besar memberikan voltan keluaran yang lebih besar untuk tahap cahaya yang sama tetapi mengurangkan lebar jalur dan mungkin meningkatkan bunyi bising.

9.3 Mengapa pembakaran diperlukan jika bahagian disimpan di luar beg?

Pakej SMT plastik boleh menyerap lembapan dari udara. Semasa proses pateri refluks suhu tinggi, lembapan yang terperangkap ini boleh mengewap dengan cepat, mencipta tekanan dalaman yang boleh melapikkan pakej atau memecahkan die—fenomena yang dikenali sebagai "popcorning." Pembakaran mengeluarkan lembapan yang diserap ini, mengelakkan mod kegagalan ini.

10. Pengenalan Prinsip Operasi

Fotodiod ialah simpang PN semikonduktor. Apabila foton dengan tenaga lebih besar daripada jurang jalur semikonduktor menghentam kawasan susutan simpang, ia boleh merangsang elektron dari jalur valens ke jalur konduksi, mencipta pasangan elektron-lubang. Di bawah pengaruh medan elektrik dalaman (wujud dalam simpang atau dipertingkatkan oleh voltan pincang songsang luaran), pembawa cas ini dipisahkan, menghasilkan arus yang boleh diukur dalam litar luaran. Arus foto ini adalah berkadar terus dengan keamatan cahaya tuju, dengan syarat peranti beroperasi dalam kawasan linearnya. Panjang gelombang puncak kepekaan ditentukan oleh tenaga jurang jalur bahan semikonduktor yang digunakan.

11. Trend Pembangunan

Trend dalam penderia inframerah diskret seperti fotodiod adalah ke arah peminikroan pakej yang lebih jauh sambil mengekalkan atau meningkatkan parameter prestasi seperti arus gelap yang lebih rendah, kelajuan yang lebih tinggi, dan rintangan yang dipertingkatkan terhadap gangguan cahaya ambien. Integrasi adalah trend utama yang lain, dengan peranti menggabungkan fotodiod dengan penguat khusus, penapis, dan logik digital dalam satu pakej untuk mencipta "modul penerima IR" lengkap yang memudahkan reka bentuk produk akhir. Terdapat juga dorongan berterusan untuk kebolehpercayaan yang lebih tinggi dan keserasian dengan piawaian alam sekitar dan pembuatan yang semakin ketat, seperti yang untuk aplikasi automotif atau perindustrian.