Lembaran Data Fototransistor LTR-5888DHP1 - Pakej Hijau Gelap - Vce 30V - Pc 100mW - Dokumentasi Teknikal Bahasa Melayu

1. Gambaran Keseluruhan Produk

LTR-5888DHP1 ialah fototransistor berkepekaan tinggi yang direka untuk aplikasi pengesanan inframerah (IR). Fungsi terasnya adalah untuk menukar cahaya inframerah tuju kepada arus elektrik. Ciri utama ialah pakej plastik hijau gelap khasnya, yang direka untuk melemahkan atau memotong panjang gelombang cahaya nampak. Reka bentuk ini meminimumkan gangguan daripada sumber cahaya nampak ambien, menjadikan peranti ini amat sesuai untuk aplikasi di mana isyarat yang dikehendaki adalah semata-mata dalam spektrum inframerah, seperti penderia jarak, pengesanan objek, dan penerima kawalan jauh IR.

Peranti ini menawarkan julat operasi yang luas untuk arus pengumpul dan dicirikan oleh masa pensuisan pantas, membolehkannya bertindak balas dengan cepat kepada perubahan dalam pencahayaan IR. Gabungan penapisan optik, kepekaan, dan kelajuan ini menjadikannya komponen serba boleh untuk pelbagai sistem elektronik yang memerlukan pengesanan IR yang boleh dipercayai.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

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

• Pelesapan Kuasa (P_C):100 mW. Ini ialah kuasa maksimum yang boleh dipancarkan oleh peranti sebagai haba pada suhu ambien (T_A) 25°C. Melebihi had ini berisiko menyebabkan larian haba dan kegagalan.
• Voltan Pengumpul-Pemancar (V_CEO):30 V. Voltan maksimum yang boleh dikenakan antara terminal pengumpul dan pemancar apabila tapak (kawasan sensitif cahaya) terbuka.
• Voltan Pemancar-Pengumpul (V_ECO):5 V. Voltan songsang maksimum yang boleh dikenakan antara pemancar dan pengumpul.
• Julat Suhu Operasi:-40°C hingga +85°C. Julat suhu ambien di mana peranti direka untuk berfungsi dengan betul.
• Julat Suhu Penyimpanan:-55°C hingga +100°C. Julat suhu untuk penyimpanan bukan operasi.
• Suhu Pateri Lead:260°C selama 5 saat pada jarak 1.6mm dari badan pakej. Ini mentakrifkan kekangan profil pateri refluks untuk mengelakkan kerosakan pakej.

2.2 Ciri-ciri Elektrik & Optik

Parameter ini dinyatakan pada T_A=25°C dan mentakrifkan prestasi tipikal peranti.

• Voltan Pecahan: V_(BR)CEO(30V min) dan V_(BR)ECO(5V min). Ini ialah voltan di mana simpang pecah di bawah arus ujian tertentu tanpa pencahayaan (E_e= 0 mW/cm²).
• Voltan Ketepuan Pengumpul-Pemancar (V_CE(SAT)):0.4V maks pada I_C= 100µA dan E_e= 1 mW/cm². Ini ialah susut voltan merentasi transistor apabila ia "hidup" sepenuhnya (tepu) di bawah pencahayaan. V_CE(SAT)yang lebih rendah adalah diingini untuk pensuisan yang cekap.
• Masa Pensuisan:Masa Naik (T_r) ialah 15 µs tipikal dan Masa Jatuh (T_f) ialah 18 µs tipikal, diukur di bawah V_CC=5V, I_C=1mA, dan R_L=1kΩ. Masa ini menentukan seberapa pantas output boleh bertindak balas kepada input cahaya berdenyut.
• Arus Gelap Pengumpul (I_CEO):100 nA maks pada V_CE=10V tanpa pencahayaan. Ini ialah arus bocor kecil yang mengalir apabila peranti berada dalam kegelapan sepenuhnya. Arus gelap yang lebih rendah menunjukkan nisbah isyarat-ke-hingar yang lebih baik dalam pengesanan cahaya rendah.
• Nisbah Arus Pengumpul (R):0.8 hingga 1.25. Parameter ini mungkin menentukan padanan antara dua fototransistor atau saluran, penting untuk aplikasi penderiaan pembezaan.

3. Penjelasan Sistem Binning

LTR-5888DHP1 menggunakan sistem binning komprehensif berdasarkan Arus Pengumpul Keadaan-Hidupnya (I_C(ON)). Binning ialah proses kawalan kualiti yang mengumpulkan komponen dengan ciri prestasi yang serupa. Dua jadual binning disediakan: satu untuk julat tetapan pengeluaran dan satu untuk julat terjamin akhir.

Parameter I_C(ON)ditakrifkan sebagai arus pengumpul purata di bawah keadaan piawai (V_CE= 5V, E_e= 1 mW/cm²). Peranti disusun ke dalam bin berlabel A hingga H, setiap satu dengan julat I_C(ON)spesifik (cth., Bin A: 0.20mA hingga 0.26mA untuk tetapan pengeluaran). Setiap bin dikaitkan dengan tanda warna berbeza (Merah, Hitam, Hijau, Biru, Putih, Ungu, Kuning, Oren). Ini membolehkan pereka memilih peranti dengan kepekaan yang dikawal ketat untuk keperluan litar khusus mereka, memastikan prestasi sistem yang konsisten. Sebagai contoh, aplikasi yang memerlukan ambang pencetus tepat akan mendapat manfaat daripada menggunakan peranti dari satu bin yang sempit.

4. Analisis Lengkuk Prestasi

Lembaran data termasuk beberapa lengkuk ciri tipikal, yang memberikan gambaran visual tentang tingkah laku peranti di bawah pelbagai keadaan.

• Rajah 1: Arus Gelap Pengumpul lwn. Suhu Ambien:Graf ini menunjukkan bagaimana I_CEOmeningkat secara eksponen dengan peningkatan suhu. Ini adalah pertimbangan kritikal untuk aplikasi suhu tinggi, kerana peningkatan arus gelap boleh menyembunyikan isyarat optik yang lemah.
• Rajah 2: Pelesapan Kuasa Pengumpul lwn. Suhu Ambien:Lengkuk penyahkadar ini menggambarkan bahawa pelesapan kuasa maksimum yang dibenarkan (P_C) berkurangan apabila suhu ambien meningkat. Pada 85°C, kuasa maksimum yang boleh dikendalikan oleh peranti adalah jauh kurang daripada penarafan 100mW pada 25°C. Pereka mesti menggunakan lengkuk ini untuk memastikan operasi haba yang selamat.
• Rajah 3: Masa Naik & Jatuh lwn. Rintangan Beban:Plot ini menunjukkan bahawa masa pensuisan (T_rdan T_f) meningkat dengan rintangan beban (R_L) yang lebih tinggi. Untuk aplikasi yang memerlukan kelajuan maksimum, nilai R_Lyang lebih rendah harus dipilih, walaupun ini akan menjejaskan ayunan voltan output.
• Rajah 4: Arus Pengumpul Relatif lwn. Sinaran:Ini ialah fungsi pemindahan asas fototransistor. Ia menunjukkan bahawa arus pengumpul meningkat secara linear dengan sinaran inframerah tuju (E_e) dalam julat tertentu. Kecerunan garis ini mewakili responsiviti atau kepekaan peranti.

5. Maklumat Mekanikal & Pembungkusan

Peranti menggunakan pakej plastik hijau gelap khas. Dimensi pakej disediakan dalam lembaran data dengan semua ukuran dalam milimeter. Nota dimensi utama termasuk: toleransi ±0.25mm melainkan dinyatakan sebaliknya, penonjolan resin maksimum di bawah flens 1.5mm, dan jarak lead diukur pada titik di mana lead keluar dari pakej. Bahan hijau gelap adalah penting untuk sifat penapisan optiknya, menyekat cahaya nampak untuk meningkatkan prestasi khusus IR.

6. Garis Panduan Pateri & Pemasangan

Garis panduan utama yang disediakan adalah berkaitan dengan tekanan haba pateri. Lead boleh dikenakan suhu 260°C untuk tempoh maksimum 5 saat, diukur pada titik 1.6mm (0.063 inci) dari badan pakej. Spesifikasi ini adalah kritikal untuk mentakrifkan profil pateri refluks yang selamat. Melebihi had masa-suhu ini boleh menyebabkan kerosakan dalaman pada die semikonduktor, ikatan wayar, atau pakej plastik itu sendiri, membawa kepada kegagalan serta-merta atau kebolehpercayaan jangka panjang yang berkurangan. Amalan industri piawai untuk mengendalikan peranti sensitif lembapan (MSL) juga harus diikuti melainkan dinyatakan sebaliknya.

7. Cadangan Aplikasi

7.1 Senario Aplikasi Biasa

• Penerima Kawalan Jauh Inframerah:Mengesan isyarat IR termodulat dari alat kawalan jauh TV, penyaman udara, dsb.
• Pengesanan Jarak & Objek:Digunakan dalam paip automatik, pengering tangan, dispenser tuala kertas, dan robotik untuk mengesan kehadiran objek.
• Pengiraan & Penyusunan Perindustrian:Mengesan objek pada tali sawat apabila dipasangkan dengan pemancar IR.
• Pengekod Optik:Mengesan slot atau tanda pada cakera berputar untuk pengukuran kedudukan atau kelajuan.
• Pengesan Asap:Dalam beberapa reka bentuk kebuk optik, untuk mengesan cahaya yang berserak oleh zarah asap.

7.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Pincangan:Fototransistor boleh digunakan dalam mod suis (tepu) atau mod linear (aktif). Dalam mod suis (konfigurasi pemancar biasa dengan perintang tarik-naik), ia menyediakan output digital. Dalam mod linear (selalunya dengan penguat operasi), ia menyediakan output analog yang berkadar dengan keamatan cahaya.
• Perintang Beban (R_L):Nilai R_Ldalam litar pengumpul adalah pilihan reka bentuk utama. R_Lyang lebih kecil memberikan pensuisan yang lebih pantas (lihat Rajah 3) tetapi menghasilkan ayunan voltan output yang lebih kecil untuk fotokarus tertentu. R_Lyang lebih besar memberikan ayunan voltan yang lebih besar tetapi tindak balas yang lebih perlahan.
• Penolakan Cahaya Ambien:Walaupun pakej hijau gelap membantu, untuk persekitaran dengan IR ambien yang kuat (cth., cahaya matahari, mentol pijar), penapisan elektrik tambahan mungkin diperlukan. Menggunakan sumber IR termodulat dan litar penerima penyahmodulasi adalah teknik yang sangat berkesan.
• Pengurusan Haba:Rujuk Rajah 2 (lengkuk penyahkadar) untuk memastikan pelesapan kuasa peranti kekal dalam had selamat pada suhu ambien operasi maksimum yang dijangkakan.
• Pemilihan Binning:Pilih bin kepekaan yang sesuai (A-H) berdasarkan tahap isyarat yang diperlukan dan keamatan sumber IR yang dijangkakan untuk mengoptimumkan prestasi dan konsistensi litar.

8. Perbandingan & Pembezaan Teknikal

Pembeza utama LTR-5888DHP1 ialah pakej hijau gelap khususnya untuk penindasan cahaya nampak. Berbanding dengan fototransistor jernih atau tidak ditapis, ia menawarkan prestasi yang lebih baik dalam persekitaran dengan cahaya nampak ambien yang tinggi, kerana ia kurang berkemungkinan dicetuskan secara palsu. Gabungan V_CEOyang agak tinggi (30V), kelajuan pensuisan pantas (julat µs), dan sistem binning terperinci untuk kepekaan menjadikannya pilihan yang teguh dan mesra reka bentuk untuk pelbagai tugas penderiaan IR. Binning komprehensif membolehkan padanan tepat dalam aplikasi yang memerlukan pelbagai sensor atau titik pencetus yang sangat konsisten.

9. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

S: Apakah tujuan pakej hijau gelap?

J: Ia bertindak sebagai penapis cahaya nampak. Ia melemahkan cahaya dalam spektrum nampak (lebih kurang 400-700nm) sambil membenarkan panjang gelombang inframerah (biasanya >700nm) untuk melalui ke cip semikonduktor. Ini meningkatkan nisbah isyarat-ke-hingar dalam aplikasi IR sahaja.

S: Bagaimana saya mentafsir dua jadual binning yang berbeza?

J: Jadual "Tetapan Pengeluaran" menunjukkan julat dalaman yang lebih ketat yang digunakan semasa pembuatan untuk menyusun peranti. Jadual "Julat Keadaan Hidup" menunjukkan julat spesifikasi terjamin yang lebih luas yang boleh diandalkan oleh pelanggan. Peranti dari satu bin pengeluaran akan mempunyai prestasi yang lebih konsisten daripada yang hanya memenuhi julat terjamin yang lebih luas.

S: Bolehkah saya menggunakan peranti ini di bawah cahaya matahari langsung?

J: Walaupun pakej menapis cahaya nampak, cahaya matahari mengandungi jumlah sinaran inframerah yang ketara. Ini boleh memenuhi sensor. Untuk kegunaan luar atau dalam IR ambien yang kuat, perisai optik, penapisan elektrik, atau penggunaan sistem sumber IR termodulat sangat disyorkan.

S: Apa yang berlaku jika saya melebihi suhu/masa pateri lead?

J: Ia boleh menyebabkan kerosakan tidak boleh balik: lebur pakej, putus ikatan wayar dalaman, atau degradasi sifat semikonduktor. Sentiasa patuhi garis panduan 260°C selama 5 saat pada 1.6mm dari badan.

10. Kajian Kes Reka Bentuk Praktikal

Senario: Mereka Bentuk Penderia Jarak untuk Dispenser Sabun Automatik.

Matlamatnya adalah untuk mengesan tangan yang diletakkan ~5-10cm di bawah muncung. Pemancar LED IR diletakkan bertentangan dengan pengesan LTR-5888DHP1, kedua-duanya menghadap zon pengesanan.

Langkah Reka Bentuk:

1. Konfigurasi Litar:Gunakan fototransistor dalam mod suis pemancar biasa. Sambungkan pemancar ke bumi, pengumpul kepada perintang tarik-naik (R_L) disambungkan kepada voltan bekalan (cth., 5V). Isyarat output diambil dari nod pengumpul.

2. Pemilihan Komponen:Pilih LED IR dengan panjang gelombang yang sepadan dengan kepekaan puncak fototransistor. Pilih nilai R_L(cth., 10kΩ) yang memberikan ayunan voltan yang baik. Berdasarkan keamatan IR pantulan yang dijangkakan, pilih fototransistor dari Bin D atau E untuk kepekaan sederhana.

3. Modulasi (Pilihan tetapi Disyorkan):Untuk menolak cahaya ambien, pacu LED IR dengan arus berdenyut (cth., 38kHz). Ikuti output fototransistor dengan penapis laluan jalur atau IC penerima IR khusus yang ditala kepada frekuensi yang sama. Ini menjadikan sistem kebal kepada IR ambien yang berterusan.

4. Pengesanan Ambang:Voltan output pada pengumpul akan jatuh apabila tangan memantulkan cahaya IR ke pengesan. Pembanding atau ADC mikropengawal boleh digunakan untuk mengesan perubahan voltan ini dan mencetuskan pam sabun.

5. Pertimbangan:Ambil kira peningkatan arus gelap dengan suhu (Rajah 1) apabila menetapkan ambang pengesanan. Pastikan pelesapan kuasa peranti berada dalam had mengikut Rajah 2.

11. Prinsip Operasi

Fototransistor pada asasnya ialah transistor simpang dwikutub (BJT) di mana kawasan tapak terdedah kepada cahaya dan tidak disambungkan ke terminal elektrik. Foton tuju dengan tenaga lebih besar daripada jurang jalur semikonduktor diserap dalam kawasan simpang tapak-pengumpul. Penyerapan ini menghasilkan pasangan elektron-lubang. Medan elektrik dalam simpang tapak-pengumpul yang pincang songsang menyapu pembawa cas ini, menghasilkan fotokarus. Fotokarus ini bertindak sebagai arus tapak untuk transistor. Disebabkan gandaan arus transistor (β atau h_FE), arus pengumpul yang terhasil ialah fotokarus didarab dengan gandaan (I_C≈ β * I_photo). Penguatan dalaman inilah yang memberikan fototransistor kepekaan yang jauh lebih tinggi daripada fotodiod ringkas. Bahan pakej hijau gelap menyerap kebanyakan foton cahaya nampak, manakala foton inframerah boleh melalui dan diserap oleh silikon untuk menghasilkan arus isyarat.

12. Trend Teknologi

Bidang optoelektronik untuk penderiaan terus berkembang. Trend yang berkaitan dengan peranti seperti LTR-5888DHP1 termasuk:

Integrasi:Beralih ke arah penyelesaian bersepadu yang menggabungkan pengesan foto, penguat, dan logik digital (seperti pencetus Schmitt atau modulator/penyahmodulator) ke dalam satu pakej (cth., modul penerima IR).

Pengecilan:Pembangunan fototransistor dalam pakej permukaan-pasang yang lebih kecil untuk memenuhi permintaan elektronik pengguna padat.

Penapisan Dipertingkatkan:Penggunaan penapis gangguan yang lebih canggih yang didepositkan terus pada cip atau pakej untuk memberikan pemilihan panjang gelombang yang lebih tajam, meningkatkan penolakan sumber cahaya ambien yang tidak diingini.

Pengoptimuman Khusus Aplikasi:Peranti semakin dicirikan dan dibin untuk aplikasi yang sangat khusus (cth., pengesanan denyut khusus untuk komunikasi data, arus gelap yang sangat rendah untuk pengukuran tepat), dan bukannya sebagai komponen serba guna.