Dokumen Teknikal LTR-C950-TB-T Fototransistor IR - Pakej Pandangan Sisi - Vce 30V

1. Gambaran Keseluruhan Produk

LTR-C950-TB-T ialah komponen fototransistor inframerah (IR) diskret yang direka untuk aplikasi pengesanan. Ia tergolong dalam keluarga besar peranti optoelektronik yang bertujuan untuk digunakan dalam sistem yang memerlukan pengesanan cahaya inframerah yang boleh dipercayai. Fungsi utama komponen ini adalah untuk menukar sinaran inframerah tuju kepada arus elektrik yang sepadan di terminal pengumpulnya. Pakej lensa kubah pandangan sisi dengan perumahan hitamnya dioptimumkan untuk pemasangan PCB dan membantu mengurus gangguan cahaya ambien.

Peranti ini direka untuk keserasian dengan proses pemasangan automatik moden, termasuk peralatan penempatan dan pematerian refluks inframerah. Ia dicirikan oleh responsifnya terhadap cahaya inframerah panjang gelombang 940nm, yang biasa digunakan dalam pelbagai sistem kawalan jauh dan pengesanan untuk mengelakkan hingar cahaya nampak.

1.1 Ciri dan Kelebihan Teras

• Mematuhi RoHS & Produk Hijau:Dikeluarkan tanpa bahan berbahaya, mematuhi piawaian alam sekitar.
• Reka Bentuk Optik:Mempunyai lensa kubah pandangan sisi berwarna hitam yang menyediakan medan pandangan tertentu dan membantu melindungi sensor daripada cahaya ambien yang tidak diingini.
• Keserasian Pembuatan:Dibekalkan dalam pita 8mm pada gegelung diameter 7 inci, menjadikannya serasi sepenuhnya dengan mesin penempatan automatik berkelajuan tinggi (pick-and-place).
• Keserasian Proses:Dinilai untuk menahan profil pematerian refluks inframerah piawai yang digunakan dalam barisan pemasangan teknologi permukaan-mount (SMT).
• Pakej Piawai:Mematuhi garis besar pakej piawai EIA, memastikan kebolehramalan dalam reka bentuk tapak kaki PCB.

1.2 Aplikasi Sasaran

Fototransistor ini sesuai untuk pelbagai aplikasi elektronik di mana pengesanan atau penderiaan tanpa sentuhan diperlukan. Kes penggunaan biasa termasuk:

• Penerima Inframerah:Menyahkod isyarat daripada alat kawalan jauh dalam elektronik pengguna (TV, sistem audio, set-top box).
• Sensor Kedekatan/Objek Dipasang PCB:Mengesan kehadiran, ketiadaan, atau kedudukan objek dalam perkakas, peralatan automasi, dan peranti keselamatan.
• Suis Optik Asas:Digunakan dalam pemutus jenis slot atau sensor pantulan.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

Bahagian berikut memberikan pecahan terperinci tentang had operasi dan ciri prestasi peranti di bawah keadaan ujian yang ditentukan.

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan ini mentakrifkan had tekanan di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Operasi di bawah atau pada had ini tidak dijamin.

• Pelesapan Kuasa (P_D):100 mW. Kuasa berterusan maksimum yang boleh dipancarkan oleh peranti sebagai haba.
• Voltan Pengumpul-Pemancar (V_CEO):30 V. Voltan maksimum yang boleh dikenakan antara terminal pengumpul dan pemancar.
• Voltan Pemancar-Pengumpul (V_ECO):5 V. Voltan songsang maksimum antara pemancar dan pengumpul.
• Julat Suhu Operasi (T_A):-40°C hingga +85°C. Julat suhu ambien untuk operasi fungsi normal.
• Julat Suhu Penyimpanan (T_stg):-55°C hingga +100°C. Julat suhu selamat untuk peranti apabila tidak dikuasakan.
• Keadaan Pematerian Inframerah:Menahan suhu puncak 260°C selama maksimum 10 saat semasa refluks.

2.2 Ciri Elektrik & Optik

Parameter ini diukur pada suhu ambien (T_A) 25°C dan mentakrifkan prestasi tipikal peranti.

• Voltan Pecahan Pengumpul-Pemancar (V_(BR)CEO):30 V (Min). Voltan di mana arus songsang kecil tertentu (I_R= 100µA) mengalir tanpa penyinaran (E_e= 0 mW/cm²).
• Voltan Pecahan Pemancar-Pengumpul (V_(BR)ECO):5 V (Min). Serupa dengan V_(BR)CEOtetapi untuk keadaan pincang songsang.
• Voltan Ketepuan Pengumpul-Pemancar (V_CE(SAT)):0.4 V (Maks). Voltan merentasi pengumpul dan pemancar apabila transistor "hidup" sepenuhnya (menghantar) di bawah sinaran 0.5 mW/cm² dan arus pengumpul (I_C) 100µA. Nilai yang lebih rendah menunjukkan prestasi yang lebih baik.
• Masa Naik (T_r) & Masa Jatuh (T_f):15 µs (Tip.). Masa yang diperlukan untuk arus output naik dari 10% ke 90% (masa naik) atau jatuh dari 90% ke 10% (masa jatuh) daripada nilai maksimumnya sebagai tindak balas kepada input cahaya berdenyut. Diukur dengan V_CE=5V, I_C=1mA, dan R_L=1kΩ.
• Arus Gelap Pengumpul (I_CEO):100 nA (Maks). Arus bocor kecil yang mengalir dari pengumpul ke pemancar apabila tiada cahaya mengenai peranti (V_CE= 20V). Lebih rendah adalah lebih baik untuk kepekaan.
• Arus Pengumpul Keadaan-Hidup (I_C(ON)):1.5 hingga 9.2 mA. Arus pengumpul yang dijana apabila peranti disinari dengan sumber inframerah piawai (E_e=0.5 mW/cm², λ=940nm, V_CE=5V). Ini adalah parameter kepekaan utama.

3. Penjelasan Sistem Binning

Peranti disusun ke dalam bin prestasi berdasarkan Arus Pengumpul Keadaan-Hidup mereka (I_C(ON)). Ini membolehkan pereka memilih komponen dengan kepekaan yang konsisten untuk keperluan litar khusus mereka.

• BIN A: I_C(ON)julat dari 1.5 mA (Min) hingga 2.9 mA (Maks).
• BIN B: I_C(ON)julat dari 2.9 mA (Min) hingga 5.5 mA (Maks).
• BIN C: I_C(ON)julat dari 5.5 mA (Min) hingga 9.2 mA (Maks).

Toleransi ±15% digunakan pada had setiap bin. Pereka mesti mengambil kira variasi ini apabila mengira gandaan litar dan aras ambang.

4. Analisis Keluk Prestasi

Dokumen data menyediakan beberapa graf ciri yang menggambarkan tingkah laku peranti di bawah pelbagai keadaan.

4.1 Kepekaan Spektrum

Graf (Rajah.1) menunjukkan kepekaan spektrum relatif berbanding panjang gelombang. LTR-C950-TB-T mempamerkan kepekaan puncak sekitar 940nm, yang sepadan dengan pemancar inframerah biasa (IRED). Kepekaan menurun dengan ketara untuk panjang gelombang lebih pendek daripada 800nm dan lebih panjang daripada 1100nm, menyediakan penapisan semula jadi terhadap kebanyakan spektrum cahaya nampak.

4.2 Arus Gelap Pengumpul vs. Suhu

Keluk (Rajah.3) memplot Arus Gelap Pengumpul (I_CEO) berbanding Suhu Ambien (T_A). I_CEOmeningkat secara eksponen dengan suhu. Ini adalah pertimbangan kritikal untuk aplikasi suhu tinggi, kerana peningkatan arus gelap menaikkan paras hingar asas dan boleh menjejaskan nisbah isyarat-ke-hingar sensor.

4.3 Tindak Balas Dinamik vs. Beban

Graf (Rajah.4) menunjukkan bagaimana Masa Naik (T_r) dan Masa Jatuh (T_f) berbeza dengan Rintangan Beban (R_L). Kedua-dua masa meningkat dengan rintangan beban yang lebih tinggi. Untuk aplikasi yang memerlukan pensuisan pantas, perintang beban yang lebih kecil adalah bermanfaat, walaupun ia akan mengurangkan ayunan voltan output.

4.4 Arus Pengumpul Relatif vs. Sinaran

Graf ini (Rajah.5) menunjukkan hubungan antara arus output dan kuasa cahaya tuju (sinaran). Tindak balasnya secara amnya linear dalam julat yang ketara, yang diingini untuk aplikasi penderiaan analog. Ia mengesahkan fungsi peranti sebagai penukar cahaya-ke-arus berkadaran.

4.5 Corak Sinaran

Gambar rajah kutub (Rajah.6) menggambarkan kepekaan sudut pakej pandangan sisi. Keamatan sinaran relatif (atau kepekaan) diplotkan berbanding sudut cahaya tuju. Gambar rajah ini adalah penting untuk reka bentuk mekanikal, menunjukkan medan pandangan berkesan (FOV) di mana sensor akan mengesan sumber IR dengan boleh dipercayai.

5. Maklumat Mekanikal & Pakej

5.1 Dimensi Garis Besar

Peranti mempunyai pakej fototransistor pandangan sisi piawai. Dimensi utama termasuk saiz badan, jarak kaki, dan kedudukan lensa. Semua dimensi diberikan dalam milimeter dengan toleransi tipikal ±0.1mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Pinout mengenal pasti terminal Pengumpul dan Pemancar.

5.2 Reka Bentuk Pad Paterian yang Disyorkan

Corak landasan (tapak kaki) untuk reka bentuk PCB disediakan. Dimensi pad yang disyorkan ialah 1.0mm x 1.8mm untuk pad pemasangan, dengan jurang 1.8mm di antaranya. Mengikuti corak ini memastikan sambungan paterian yang boleh dipercayai semasa refluks dan penjajaran mekanikal yang betul.

6. Panduan Pematerian & Pemasangan

6.1 Profil Pematerian Refluks

Profil refluks yang dicadangkan untuk proses bebas plumbum (Pb-free) disertakan. Parameter utama adalah:

• Pra-panas:150-200°C sehingga maksimum 120 saat.
• Suhu Puncak:260°C maksimum.
• Masa Atas Likuidus:Peranti tidak boleh didedahkan kepada suhu melebihi 260°C selama lebih daripada 10 saat.

Profil ini berdasarkan piawaian JEDEC. Jurutera mesti mencirikan profil untuk reka bentuk PCB, pes pateri, dan ketuhar khusus mereka.

6.2 Pematerian Tangan

Jika pematerian tangan diperlukan, gunakan besi pemateri dengan suhu tidak melebihi 300°C, dan hadkan masa sentuhan kepada 3 saat setiap sambungan. Elakkan mengenakan tekanan pada kaki komponen.

6.3 Pembersihan

Jika pembersihan selepas pateri diperlukan, gunakan hanya pelarut berasaskan alkohol seperti isopropil alkohol. Elakkan pembersih kimia yang agresif atau tidak diketahui yang boleh merosakkan pakej plastik atau lensa.

7. Pembungkusan dan Pengendalian

7.1 Spesifikasi Pita dan Gegelung

Komponen dibungkus dalam pita pembawa timbul lebar 8mm yang dililit pada gegelung diameter 7 inci (178mm). Setiap gegelung mengandungi 2000 keping. Pembungkusan mematuhi piawaian ANSI/EIA 481-1-A-1994. Nota menyatakan bahawa maksimum dua poket komponen berturut-turut mungkin kosong (mengikut pengedapan pita) dan orientasi bahagian dalam pita ditanda.

7.2 Keadaan Penyimpanan

Pakej Tertutup:Simpan pada ≤30°C dan ≤90% Kelembapan Relatif (RH). Jangka hayat dalam beg penghalang lembapan tertutup (dengan penyerap lembapan) adalah satu tahun.
Pakej Terbuka:Untuk komponen yang dikeluarkan dari beg tertutup, persekitaran penyimpanan tidak boleh melebihi 30°C / 60% RH. Amat disyorkan untuk melengkapkan pematerian refluks IR dalam tempoh satu minggu selepas dibuka. Untuk penyimpanan lebih lama di luar beg asal, simpan dalam bekas tertutup dengan penyerap lembapan atau dalam pengering nitrogen. Komponen yang disimpan terbuka selama lebih daripada satu minggu hendaklah dibakar pada kira-kira 60°C selama sekurang-kurangnya 20 jam sebelum pematerian untuk membuang lembapan yang diserap dan mengelakkan "popcorning" semasa refluks.

8. Nota Aplikasi & Pertimbangan Reka Bentuk

8.1 Reka Bentuk Litar Pemacu

Fototransistor ialah peranti output arus. Dalam litar tipikal, ia disambungkan dalam konfigurasi pemancar sepunya. Perintang beban (R_L) diletakkan antara pengumpul dan voltan bekalan (V_CC). Pemancar disambungkan ke bumi. Cahaya tuju menyebabkan arus pengumpul (I_C) mengalir, menghasilkan penurunan voltan merentasi R_L. Voltan ini (V_OUT= V_CC- I_C*R_L) adalah output isyarat.

Pilihan Reka Bentuk Utama:

• Perintang Beban (R_L):R_Lyang lebih tinggi memberikan ayunan voltan output yang lebih besar untuk perubahan cahaya tertentu tetapi meningkatkan masa tindak balas (lihat Rajah.4). R_Lyang lebih rendah memberikan tindak balas yang lebih pantas tetapi isyarat yang lebih kecil.
• Pincangan:Peranti tidak memerlukan arus pincang luaran untuk tapak; ia dikawal sepenuhnya oleh cahaya.
• Pelbagai Peranti:Jika beberapa fototransistor perlu disambungkan secara selari dalam aplikasi, tidak disyorkan untuk menyambungkannya secara langsung bersama-sama. Variasi dalam I_C(ON)mereka (walaupun dalam bin yang sama) akan menyebabkan perkongsian arus yang tidak sekata. Perintang pembatas arus harus diletakkan secara bersiri dengan setiap peranti untuk memastikan tingkah laku seragam.

8.2 Meningkatkan Nisbah Isyarat-ke-Hingar (SNR)

• Modulasi:Untuk aplikasi kawalan jauh, sumber IR (IRED) didenyut pada frekuensi pembawa tertentu (contohnya, 38kHz). Litar penerima termasuk penapis laluan jalur yang ditala kepada frekuensi ini, yang menolak cahaya ambien dan hingar malar.
• Penapisan Optik:Pakej hitam dan kepekaan spektrum semula jadi (puncak pada 940nm) menyediakan beberapa penapisan terhadap cahaya nampak. Untuk persekitaran yang sangat bising, penapis laluan IR/penyekat nampak tambahan luaran boleh digunakan di atas sensor.
• Penapisan Elektrik:Mengikuti fototransistor dengan peringkat penguat yang termasuk penapis laluan tinggi atau laluan jalur boleh meningkatkan lagi SNR untuk isyarat gandingan AC.

8.3 Pertimbangan Susun Atur

• Letakkan sensor jauh dari komponen yang menjana haba untuk mengurangkan hanyutan arus gelap yang disebabkan oleh suhu.
• Pastikan geometri pad pateri yang disyorkan digunakan untuk mengelakkan tombstoning atau salah jajaran semasa refluks.
• Pertimbangkan corak sinaran (Rajah.6) apabila mereka bentuk perumahan mekanikal untuk memastikan sumber IR berada dalam sudut pandangan sensitif sensor.

9. Prinsip Operasi

Fototransistor pada asasnya adalah transistor simpang dwikutub (BJT) di mana arus tapak dijana oleh cahaya dan bukannya sambungan elektrik. Simpang tapak-pengumpul bertindak sebagai fotodiod. Apabila foton dengan tenaga yang mencukupi (inframerah, dalam kes ini) menghentam simpang ini, ia mencipta pasangan elektron-lubang. Arus fotogenerasi ini kemudiannya dikuatkan oleh gandaan arus transistor (β atau h_FE), menghasilkan arus pengumpul yang jauh lebih besar yang berkadar dengan keamatan cahaya tuju. Pakej pandangan sisi meletakkan cip semikonduktor sensitif supaya ia dapat mengesan cahaya yang tiba selari dengan permukaan PCB.

10. Contoh Reka Bentuk Praktikal

Senario: Pengesanan Objek dalam Mesin Layan Diri.Sensor pemutus pancaran diperlukan untuk mengesan apabila produk melalui saluran.

1. Pemilihan Komponen:LTR-C950-TB-T (BIN B) dipilih untuk pakej pandangan sisinya, sesuai untuk dipasang di tepi PCB menghadap merentasi saluran. IRED 940nm yang sepadan dipilih sebagai sumber cahaya.
2. Reka Bentuk Litar:Fototransistor dikonfigurasikan dalam litar pemancar sepunya dengan V_CC= 5V. Perintang beban R_L= 2.2kΩ dipilih sebagai kompromi antara ayunan voltan yang baik dan kelajuan yang boleh diterima untuk aplikasi ini. Output dihantar ke pembanding dengan ambang yang ditetapkan untuk membezakan antara "pancaran hadir" (output tinggi) dan "pancaran disekat" (output rendah).
3. Integrasi Mekanikal:IRED dan fototransistor dipasang di sisi bertentangan saluran produk, dijajarkan mengikut corak sinaran/kepekaan mereka. Baffle cahaya boleh ditambah untuk menghadkan cahaya sesat.
4. Pertimbangan:Suhu ambien di dalam mesin dipantau untuk memastikannya kekal dalam julat operasi. Voltan output awal diukur dan ambang pembanding ditetapkan dengan margin untuk mengambil kira toleransi komponen (bin ±15%) dan potensi pengumpulan habuk pada lensa dari masa ke masa.