Lembaran Data Fototransistor LTR-3208 - Dimensi Pakej - Voltan Pemungut-Pemancar 30V - Penyerakan Kuasa 100mW - Dokumen Teknikal Bahasa Melayu

1. Gambaran Keseluruhan Produk

LTR-3208 ialah fototransistor silikon jenis NPN yang direka untuk aplikasi pengesanan inframerah. Ia dibungkus dalam pakej plastik kos rendah yang dilengkapi kanta bersepadu dioptimumkan untuk sensitiviti tinggi. Komponen ini direka untuk menukar cahaya inframerah tuju kepada arus elektrik yang sepadan pada terminal pemungutnya, menjadikannya sesuai untuk pelbagai sistem penderiaan dan pengesanan yang memerlukan pengesanan cahaya yang boleh dipercayai dan menjimatkan kos.

1.1 Kelebihan Teras

Peranti ini menawarkan beberapa faedah utama untuk pereka. Ciri utamanya ialah julat operasi yang luas untuk arus pemungut, memberikan fleksibiliti dalam reka bentuk litar merentasi pelbagai tahap isyarat. Penggabungan kanta terus ke dalam pakej meningkatkan sensitivitinya terhadap sinaran inframerah masuk, memperbaiki nisbah isyarat-ke-bunyi dan julat pengesanan. Tambahan pula, penggunaan pakej plastik piawai menyumbang kepada kos komponen keseluruhan yang rendah, menjadikannya pilihan yang menarik untuk aplikasi volum tinggi atau sensitif kos.

1.2 Pasaran Sasaran dan Aplikasi

Fototransistor ini disasarkan kepada pasaran optoelektronik yang luas, berkhidmat untuk aplikasi yang memerlukan penderiaan tanpa sentuh. Kes penggunaan biasa termasuk pengesanan objek, penderiaan kedudukan, pemutus slot (contohnya dalam pencetak dan penyandi), suis tanpa sentuh, dan sistem automasi perindustrian. Kebolehpercayaan dan antara muka mudahnya (biasanya memerlukan perintang tarik atas dan voltan bekalan) menjadikannya pilihan biasa untuk kedua-dua elektronik pengguna dan sistem kawalan perindustrian.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

Prestasi elektrik dan optik LTR-3208 dicirikan di bawah keadaan suhu ambien piawai (25°C). Memahami parameter ini adalah kritikal untuk reka bentuk litar yang betul dan memastikan operasi yang boleh dipercayai dalam had yang ditetapkan untuk peranti.

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. Penyerakan kuasa maksimum ialah 100 mW, yang menentukan reka bentuk terma aplikasi. Penarafan voltan pemungut-pemancar (V_CEO) ialah 30V, manakala penarafan voltan pemancar-pemungut (V_ECO) ialah 5V, menunjukkan asimetri peranti. Julat suhu operasi adalah dari -40°C hingga +85°C, dan ia boleh disimpan dalam persekitaran dari -55°C hingga +100°C. Untuk pematerian, kaki boleh menahan 260°C selama 5 saat apabila diukur 1.6mm dari badan pakej.

2.2 Ciri Elektrik dan Optik

Parameter operasi utama mentakrifkan prestasi peranti di bawah keadaan ujian tertentu. Voltan Pecahan Pemungut-Pemancar (V_(BR)CEO) biasanya 30V pada arus pemungut 1mA tanpa penyinaran. Voltan Ketepuan Pemungut-Pemancar (V_CE(SAT)) adalah sangat rendah, antara 0.1V (min) hingga 0.4V (max) apabila peranti didorong dengan arus pemungut 100μA di bawah sinaran 1 mW/cm². Voltan ketepuan rendah ini adalah diingini untuk aplikasi pensuisan. Kelajuan pensuisan dicirikan oleh Masa Naik (T_r) dan Masa Jatuh (T_f), ditetapkan masing-masing sebagai 10 μs dan 15 μs di bawah keadaan ujian V_CC=5V, I_C=1mA, dan R_L=1kΩ. Arus Gelap Pemungut (I_CEO), iaitu arus bocor tanpa cahaya, mempunyai nilai maksimum 100 nA pada V_CE=10V.

2.3 Arus Pemungut Keadaan-Hidup dan Pembin

Parameter kritikal ialah Arus Pemungut Keadaan-Hidup (I_C(ON)), iaitu keluaran arus apabila peranti disinari. Parameter ini dibin, bermakna peranti disusun ke dalam kumpulan prestasi. Keadaan ujian ialah V_CE= 5V dengan sinaran 1 mW/cm² pada panjang gelombang 940nm. Bin adalah seperti berikut: Bin C: 0.8 hingga 2.4 mA; Bin D: 1.6 hingga 4.8 mA; Bin E: 3.2 hingga 9.6 mA; Bin F: 6.4 mA (minimum). Pembin ini membolehkan pereka memilih peranti dengan julat sensitiviti yang sesuai untuk aplikasi khusus mereka, memastikan prestasi sistem yang konsisten.

3. Analisis Lengkung Prestasi

Lembaran data menyediakan beberapa lengkung ciri yang menggambarkan bagaimana parameter utama berubah dengan faktor persekitaran dan operasi. Graf ini adalah penting untuk memahami tingkah laku peranti di luar spesifikasi titik tunggal yang diberikan dalam jadual.

3.1 Kebergantungan Suhu

Rajah 1 menunjukkan hubungan antara Arus Gelap Pemungut (I_CEO) dan Suhu Ambien (T_a). Arus gelap meningkat secara eksponen dengan suhu, yang merupakan sifat asas simpang semikonduktor. Pereka mesti mengambil kira kebocoran yang meningkat ini dalam persekitaran suhu tinggi, kerana ia boleh menjejaskan tahap isyarat keadaan-mati dan paras hingar. Rajah 2 menggambarkan penurunan nilai Penyerakan Kuasa Pemungut Maksimum yang dibenarkan (P_C) apabila suhu ambien meningkat. Penarafan 100 mW hanya sah pada atau di bawah 25°C; di atas suhu ini, kuasa maksimum mesti dikurangkan secara linear untuk mengelakkan tekanan haba berlebihan.

3.2 Ciri Dinamik dan Responsif

Rajah 3 menggambarkan bagaimana Masa Naik dan Jatuh (T_r, T_f) dipengaruhi oleh Rintangan Beban (R_L). Masa pensuisan meningkat dengan rintangan beban yang lebih besar. Ini adalah pertimbangan penting untuk mereka bentuk litar pengesanan berkelajuan tinggi, di mana perintang beban yang lebih kecil mungkin diperlukan untuk mencapai lebar jalur yang dikehendaki, walaupun dengan kos penggunaan arus yang lebih tinggi. Rajah 4 menunjukkan Arus Pemungut Relatif sebagai fungsi Sinaran (E_e). Hubungannya secara amnya linear dalam kawasan operasi, mengesahkan bahawa arus keluaran adalah berkadar terus dengan kuasa cahaya tuju, yang sesuai untuk aplikasi penderiaan analog.

3.3 Tindak Balas Spektrum

Rajah 5 dan 6 berkaitan dengan kepekaan spektrum peranti. Rajah 5 ialah gambar rajah kutub yang menunjukkan kebergantungan sudut kepekaan, menunjukkan bagaimana keluaran berubah dengan sudut cahaya tuju relatif kepada paksi peranti. Ini penting untuk penjajaran dalam sistem optik. Rajah 6, lengkung Taburan Spektrum, menunjukkan bahawa LTR-3208 paling sensitif kepada cahaya inframerah, dengan responsiviti puncak berlaku pada panjang gelombang tertentu (diimplikasikan berada dalam kawasan inframerah-dekat, tipikal untuk fototransistor silikon). Ia mempunyai tindak balas yang boleh diabaikan kepada cahaya nampak, menjadikannya kebal kepada pencahayaan bilik ambien dalam banyak kes.

4. Maklumat Mekanikal dan Pembungkusan

4.1 Dimensi Pakej

LTR-3208 menggunakan pakej plastik piawai dengan tiga kaki. Pakej ini termasuk kanta acuan di atas untuk memfokuskan cahaya masuk ke kawasan semikonduktor sensitif. Dimensi kritikal termasuk saiz badan, jarak kaki, dan penonjolan resin di bawah flens, yang ditetapkan maksimum 1.5mm. Jarak kaki diukur pada titik di mana kaki keluar dari badan pakej. Semua dimensi diberikan dalam milimeter dengan toleransi piawai ±0.25mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Garis besar fizikal dan dimensi adalah penting untuk reka bentuk tapak kaki PCB dan memastikan pemasangan yang betul.

4.2 Pengenalpastian Polarity dan Pinout

Peranti mempunyai tiga pin: Pemungut, Pemancar, dan Bes (sering dibiarkan tidak bersambung atau digunakan untuk pincangan dalam beberapa konfigurasi). Pinout tipikal untuk fototransistor dalam pakej ini ialah: apabila melihat peranti dari atas (sisi kanta) dengan sisi rata atau takuk menghadap arah tertentu, pin dari kiri ke kanan biasanya Pemancar, Pemungut, dan Bes. Walau bagaimanapun, pereka mesti sentiasa mengesahkan pinout dari lukisan mekanikal dalam lembaran data untuk mengelakkan ralat sambungan. Pakej juga mungkin mempunyai tanda atau lekukan untuk mengenal pasti pin 1.

5. Garis Panduan Pematerian dan Pemasangan

5.1 Parameter Pematerian Alir Balik

Walaupun butiran profil alir balik khusus tidak disediakan dalam petikan ini, Penarafan Maksimum Mutlak memberikan kekangan kritikal: kaki boleh menahan suhu pematerian 260°C selama maksimum 5 saat apabila diukur 1.6mm dari badan pakej. Ini membayangkan bahawa profil alir balik bebas plumbum piawai (yang sering memuncak sekitar 245-260°C) boleh diterima, tetapi masa di atas likuidus mesti dikawal untuk mengelakkan kerosakan pakej. Adalah disyorkan untuk mengikuti piawaian JEDEC atau IPC untuk pematerian peranti bersalut plastik.

5.2 Langkah Berjaga-jaga Pengendalian dan Penyimpanan

Peranti harus dikendalikan dengan langkah berjaga-jaga ESD (Nyahcas Elektrostatik) piawai, kerana simpang semikonduktor boleh rosak oleh elektrik statik. Penyimpanan harus dalam julat suhu yang ditetapkan dari -55°C hingga +100°C dalam persekitaran kelembapan rendah. Kanta harus dijaga bersih dan bebas dari calar, bahan cemar, atau tumpahan epoksi semasa pemasangan, kerana ini boleh menjejaskan prestasi optik dan sensitiviti dengan ketara.

6. Cadangan Aplikasi

6.1 Litar Aplikasi Biasa

Konfigurasi litar yang paling biasa ialah \"mod suis.\" Pemungut fototransistor disambungkan kepada voltan bekalan positif (V_CC) melalui perintang tarik atas (R_L). Pemancar disambungkan ke bumi. Isyarat keluaran diambil dari nod pemungut. Apabila tiada cahaya, peranti dimatikan, dan keluaran ditarik tinggi ke V_CC. Apabila cahaya inframerah yang mencukupi mengenai peranti, ia dihidupkan, menarik voltan keluaran rendah ke arah V_CE(SAT). Nilai R_Lmenentukan ayunan keluaran, penggunaan arus, dan kelajuan pensuisan, seperti yang ditunjukkan dalam lengkung prestasi.

6.2 Pertimbangan Reka Bentuk

Faktor reka bentuk utama termasuk:Pincangan:Pastikan V operasi_CEadalah dalam penarafan maksimum (30V).Pemilihan Perintang Beban:Pilih R_Lberdasarkan kelajuan pensuisan yang diperlukan (lihat Rajah 3), ayunan voltan keluaran, dan penggunaan kuasa. R yang lebih kecil_Lmemberikan kelajuan lebih pantas tetapi arus lebih tinggi.Penjajaran Optik:Pertimbangkan gambar rajah kepekaan sudut (Rajah 5) apabila mereka bentuk laluan optik antara pemancar IR dan pengesan.Kekebalan Cahaya Ambien:Walaupun peranti terutamanya sensitif kepada IR, sumber IR ambien yang kuat (seperti cahaya matahari atau mentol pijar) boleh menyebabkan pencetus palsu. Menggunakan isyarat IR termodulat dan pengesanan segerak boleh meningkatkan kekebalan hingar dengan ketara.Kesan Suhu:Ambil kira peningkatan arus gelap dengan suhu, yang mungkin memerlukan pelarasan ambang dalam litar pengesanan.

7. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Berbanding dengan fotodiod ringkas, fototransistor menyediakan gandaan dalaman, menghasilkan arus keluaran yang jauh lebih besar untuk input cahaya yang sama, selalunya menghapuskan keperluan untuk peringkat penguat tambahan. Berbanding dengan fototransistor lain, pembezaan LTR-3208 terletak pada gabungan khusus pakejnya (dengan kanta bersepadu untuk sensitiviti lebih tinggi), bin arus yang ditakrifkan membolehkan pemilihan sensitiviti, dan penarafan elektrik seimbangnya (30V V_CEO, 100mW P_D). V rendah_CE(SAT)juga merupakan ciri yang baik untuk pensuisan digital yang bersih.

8. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

S: Apakah tujuan bin berbeza (C, D, E, F) untuk I_C(ON)?

? J: Pembin menyusun peranti mengikut sensitiviti mereka. Peranti Bin F mempunyai arus keluaran minimum tertinggi (paling sensitif), manakala peranti Bin C mempunyai yang terendah. Ini membolehkan anda memilih bahagian yang sepadan dengan tahap isyarat yang diperlukan oleh sistem anda, memastikan konsistensi dan berpotensi memudahkan reka bentuk litar dengan menyediakan julat isyarat yang boleh diramal.

S: Bolehkah saya menggunakan sensor ini dalam cahaya matahari?

J: Cahaya matahari langsung mengandungi jumlah sinaran inframerah yang ketara dan berkemungkinan akan memenuhi sensor, menyebabkan keadaan \"hidup\" berterusan. Untuk penggunaan luar atau dalam persekitaran yang terang benderang, penapisan optik (penapis lulus IR yang menyekat cahaya nampak) dan/atau teknik modulasi isyarat sangat disyorkan untuk membezakan isyarat IR yang dimaksudkan daripada hingar IR ambien.

S: Bagaimanakah saya mentafsir Masa Naik dan Jatuh?

J: Ini menentukan kelajuan di mana keluaran boleh menukar keadaan. Masa naik 10μs bermakna ia mengambil kira-kira 10 mikrosaat untuk keluaran pergi dari 10% hingga 90% nilai akhirnya apabila cahaya dikenakan. Ini menghadkan frekuensi maksimum cahaya termodulat yang boleh dikesan dengan tepat. Untuk pengesanan objek ringkas, kelajuan ini lebih daripada mencukupi. Untuk komunikasi berkelajuan tinggi, ia mungkin menjadi faktor penghad.

9. Contoh Kes Penggunaan Praktikal

Senario: Pengesanan Kertas dalam Pencetak.LTR-3208 (dari bin sensitiviti yang sesuai) dan LED inframerah diletakkan di sisi bertentangan laluan kertas, dijajarkan supaya kertas memutuskan pancaran. Fototransistor dikonfigurasikan dalam litar suis dengan perintang tarik atas 10kΩ ke 5V. Apabila tiada kertas, cahaya IR mengenai sensor, menghidupkannya dan menarik pin keluaran ke voltan rendah (~0.2V). Apabila kertas melalui, ia menyekat cahaya, mematikan fototransistor dan membenarkan pin keluaran ditarik tinggi ke 5V. Isyarat digital ini dihantar ke mikropengawal untuk mengesan kehadiran kertas dan pengesanan tepi. Kanta pada LTR-3208 membantu memfokuskan pancaran IR, meningkatkan kebolehpercayaan dan membenarkan jurang yang sedikit lebih besar antara pemancar dan pengesan.

10. Prinsip Operasi

Fototransistor ialah transistor simpang dwikutub di mana kawasan bes terdedah kepada cahaya. Foton tuju dengan tenaga lebih besar daripada jurang jalur semikonduktor menjana pasangan elektron-lubang dalam simpang bes-pemungut. Pembawa fotojanaan ini setara dengan arus bes. Disebabkan oleh penggandaan arus transistor (beta atau h_FE), fotocurrent kecil ini didarabkan, menghasilkan arus pemungut yang jauh lebih besar. Peranti pada dasarnya menggabungkan pengesanan cahaya fotodiod dengan gandaan arus transistor dalam satu pakej. Kanta bersepadu berfungsi untuk menumpukan lebih banyak cahaya ke kawasan semikonduktor aktif, meningkatkan \"arus bes\" berkesan dan seterusnya isyarat keluaran.

11. Trend Teknologi

Trend umum dalam komponen optoelektronik diskret seperti fototransistor adalah ke arah peminiaturan, integrasi lebih tinggi, dan prestasi yang lebih baik. Ini termasuk pembangunan pakej permukaan-pasang dengan tapak kaki lebih kecil dan profil lebih rendah untuk memenuhi keperluan reka bentuk PCB moden yang padat. Terdapat juga pergerakan ke arah peranti dengan parameter prestasi yang lebih jelas dan konsisten, mengurangkan keperluan untuk kalibrasi dalam aplikasi akhir. Dalam beberapa aplikasi maju, fototransistor sedang diintegrasikan dengan litar penggandaan dan penyelarasan isyarat atas cip untuk mencipta penyelesaian \"sensor-dalam-pakej\" yang lebih lengkap, walaupun komponen diskret seperti LTR-3208 kekal sangat relevan untuk kesederhanaan, kebolehpercayaan, dan keberkesanan kosnya dalam pelbagai tugas penderiaan piawai.