Техническая документация на фототранзистор LTR-5888DH - Корпус тёмно-зелёного цвета - Напряжение коллектор-эмиттер 30В

1. Обзор продукта

LTR-5888DH — это высокопроизводительный инфракрасный (ИК) фототранзистор, предназначенный для применений, требующих надёжного детектирования инфракрасного света. Его основная функция — преобразование падающего инфракрасного излучения в электрический ток. Устройство размещено в специальном тёмно-зелёном пластиковом корпусе, что является ключевой особенностью, значительно снижающей его чувствительность к видимому свету. Этот фильтрующий эффект минимизирует помехи от окружающих источников видимого света, повышая соотношение сигнал/шум и надёжность в специализированных инфракрасных системах детектирования. Компонент характеризуется широким рабочим диапазоном тока коллектора, высокой чувствительностью к ИК-излучению и быстрым временем переключения, что делает его подходящим для применений, требующих быстрого отклика.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Предельные эксплуатационные характеристики

Устройство рассчитано на работу в определённых максимальных условиях для обеспечения надёжности и предотвращения повреждений. Максимальная рассеиваемая мощность составляет 100 мВт. Напряжение коллектор-эмиттер (V_CEO) может выдерживать до 30В, в то время как напряжение эмиттер-коллектор (V_ECO) ограничено 5В. Рабочий температурный диапазон составляет от -40°C до +85°C, а хранение возможно в средах от -55°C до +100°C. При пайке выводы могут выдерживать температуру 260°C в течение 5 секунд при измерении на расстоянии 1,6 мм от корпуса компонента.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Детальные параметры производительности указаны при температуре окружающей среды (T_A) 25°C. Напряжение пробоя коллектор-эмиттер (V_(BR)CEO) обычно составляет 30В при токе коллектора (I_C) 1мА без облучения. Напряжение насыщения коллектор-эмиттер (V_CE(SAT)) находится в диапазоне от 0,1В до 0,4В, когда ток коллектора равен 100 мкА при облучённости 1 мВт/см². Скорость переключения определяется временем нарастания (T_r) и временем спада (T_f), указанными как 15 мкс и 18 мкс соответственно при условиях испытаний: V_CC=5В, I_C=1мА и сопротивление нагрузки (R_L) 1 кОм. Темновой ток коллектора (I_CEO), который является током утечки при отсутствии света, составляет от 0,1 нА до 100 нА при V_CE=10В.

3. Объяснение системы бининга

LTR-5888DH использует систему бининга для категоризации устройств на основе их тока коллектора во включённом состоянии (I_C(ON)). Этот параметр представляет собой средний ток, генерируемый фототранзистором в стандартизированных условиях (V_CE= 5В, E_e= 1 мВт/см²). В техническом паспорте приведены две таблицы бининга: одна для "Установки производства", а другая для гарантированного "Диапазона тока коллектора во включённом состоянии".

Каждый бин (от A до H) соответствует определённому диапазону I_C(ON)и идентифицируется цветовой маркировкой на компоненте. Например, бин A (маркировка Красная) в установке производства имеет диапазон I_C(ON)от 0,20 мА до 0,26 мА, в то время как его гарантированный диапазон составляет от 0,16 мА до 0,31 мА. Этот бининг позволяет разработчикам выбирать компоненты с согласованной чувствительностью для конкретных требований схемы, обеспечивая предсказуемую производительность при серийном производстве. Бины прогрессируют от более низкой чувствительности (бин A) к более высокой (бин H).

4. Анализ характеристических кривых

Технический паспорт включает несколько характеристических кривых, иллюстрирующих поведение устройства в различных условиях.

4.1 Темновой ток коллектора в зависимости от температуры окружающей среды

Рисунок 1 показывает, что темновой ток коллектора (I_CEO) экспоненциально возрастает с увеличением температуры окружающей среды. Это критически важное соображение для применений при высоких температурах, так как увеличенный ток утечки может повлиять на уровень сигнала в выключенном состоянии и шумовой фон схемы детектирования.

4.2 Рассеиваемая мощность коллектора в зависимости от температуры окружающей среды

Рисунок 2 изображает кривую снижения максимально допустимой рассеиваемой мощности коллектора (P_C). По мере роста температуры окружающей среды максимальная безопасная рассеиваемая мощность линейно уменьшается. Этот график необходим для управления тепловым режимом и обеспечения работы устройства в пределах его безопасной рабочей области (SOA).

4.3 Время нарастания и спада в зависимости от сопротивления нагрузки

Рисунок 3 демонстрирует взаимосвязь между скоростью переключения (время нарастания T_rи время спада T_f) и сопротивлением нагрузки (R_L). И T_r, и T_fувеличиваются с ростом сопротивления нагрузки. Разработчики могут использовать эту кривую для оптимизации компромисса между скоростью переключения и размахом выходного напряжения, выбирая соответствующее R_L value.

4.4 Относительный ток коллектора в зависимости от облученности

Рисунок 4 отображает зависимость относительного тока коллектора от инфракрасной облучённости (E_e). Кривая показывает сублинейную зависимость, где скорость увеличения тока коллектора уменьшается при более высоких уровнях облучённости. Эта характеристика определяет чувствительность и динамический диапазон фототранзистора.

5. Механическая информация и данные о корпусе

Компонент использует стандартный корпус для фототранзистора. Ключевые размерные примечания включают: все размеры указаны в миллиметрах, с общей допуском ±0,25 мм, если не указано иное. Максимальный выступ смолы под фланцем составляет 1,5 мм. Расстояние между выводами измеряется в точке их выхода из корпуса. Тёмно-зелёный пластиковый материал выбран специально из-за его оптических фильтрующих свойств.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

Выводы можно паять при максимальной температуре 260°C в течение времени, не превышающего 5 секунд. Это следует измерять на расстоянии 1,6 мм (0,063 дюйма) от корпуса, чтобы предотвратить тепловое повреждение полупроводникового кристалла внутри. Можно использовать стандартные процессы волновой пайки или оплавления, совместимые с этим тепловым профилем. Следует соблюдать осторожность, чтобы избежать чрезмерных механических нагрузок на выводы во время обработки и установки.

7. Рекомендации по применению

7.1 Типичные сценарии применения

LTR-5888DH идеально подходит для различных применений инфракрасного детектирования, включая обнаружение и подсчёт объектов, щелевые датчики (например, в принтерах или торговых автоматах), датчики приближения и промышленную автоматизацию, где используется принцип прерывания луча. Его тёмно-зелёный корпус делает его особенно подходящим для сред с высоким уровнем окружающего видимого света, например, при дневном свете или ярком внутреннем освещении.

7.2 Соображения при проектировании

При проектировании схемы значение нагрузочного резистора (R_L) имеет решающее значение. Меньшее R_Lобеспечивает более быстрое переключение (как видно на Рисунке 3), но приводит к меньшему размаху выходного напряжения для заданного фототока. Большее R_Lдаёт больший размах напряжения, но более медленный отклик. Рабочее напряжение не должно превышать предельные эксплуатационные характеристики. Выбор бина должен соответствовать требуемой чувствительности для ожидаемой силы ИК-сигнала в приложении. Для стабильной работы следует учитывать температурную зависимость темнового тока, особенно в условиях высоких температур.

8. Техническое сравнение и отличительные особенности

Основной отличительной особенностью LTR-5888DH является его тёмно-зелёный корпус. По сравнению со стандартными прозрачными или бесцветными корпусами, этот корпус действует как встроенный фильтр видимого света. Это устраняет или снижает необходимость во внешнем оптическом фильтре, упрощая сборку, уменьшая количество компонентов и потенциально снижая стоимость. Его сочетание высокой чувствительности, быстрого переключения и широкого диапазона тока коллектора делает его универсальным выбором среди инфракрасных фототранзисторов.

9. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: Какова цель тёмно-зелёного корпуса?
О: Тёмно-зелёный пластик отфильтровывает значительную часть видимого света, позволяя в основном инфракрасному свету достигать чувствительной области фототранзистора. Это улучшает производительность в условиях яркого окружающего света, уменьшая ложные срабатывания или шум.

В: Как выбрать правильный бин для моего приложения?
О: Выбирайте бин на основе ожидаемой силы инфракрасного сигнала в вашем приложении. Если ИК-источник слабый или удалённый, может потребоваться бин с более высокой чувствительностью (например, H, Оранжевый). Для сильных сигналов может быть достаточно бина с более низкой чувствительностью (например, A, Красный), что может дать преимущества, такие как меньший темновой ток. Всегда сверяйтесь с гарантированным диапазоном тока, а не только с диапазоном установки производства.

В: Почему скорость переключения зависит от нагрузочного резистора?
О: Нагрузочный резистор и внутренняя ёмкость фототранзистора образуют RC-цепь. Больший резистор увеличивает постоянную времени RC, замедляя заряд и разряд этой ёмкости во время переключений, тем самым увеличивая время нарастания и спада.

10. Практический пример применения

Пример: Обнаружение бумаги в офисном принтере
В датчике лотка для бумаги принтера инфракрасный светодиод размещается с одной стороны пути бумаги, а LTR-5888DH — прямо напротив. При наличии бумаги она блокирует ИК-луч, вызывая падение тока фототранзистора. Тёмно-зелёный корпус здесь критически важен, потому что принтеры часто используются в хорошо освещённых офисах. Он предотвращает ошибочную интерпретацию флуоресцентного или светодиодного комнатного освещения как ИК-сигнала от светодиода, обеспечивая надёжное обнаружение отсутствия бумаги. Обычно выбирается бин средней чувствительности (например, C или D), а значение нагрузочного резистора подбирается так, чтобы обеспечить чистый цифровой выходной сигнал для микроконтроллера принтера с соответствующим временем отклика для движения бумаги.

11. Принцип работы

Фототранзистор работает аналогично стандартному биполярному транзистору (BJT), но с фоточувствительной областью базы. Вместо базового тока падающие фотоны (частицы света) генерируют электрон-дырочные пары в переходе база-коллектор, когда их энергии достаточно. Эти фотосгенерированные носители действуют как базовый ток, который затем усиливается коэффициентом усиления по току транзистора (бета, β). В результате ток коллектора становится намного больше исходного фототока, обеспечивая высокую чувствительность. LTR-5888DH оптимизирован для реакции на фотоны в инфракрасном диапазоне длин волн.

12. Технологические тренды

Тренд в дискретных оптических датчиках, таких как фототранзисторы, направлен в сторону большей интеграции, меньших корпусов и расширенной функциональности. Хотя дискретные компоненты остаются жизненно важными для экономически чувствительных или специфических по производительности применений, наблюдается движение в сторону интегрированных решений, которые объединяют фотодетектор, усилитель, а иногда и цифровой интерфейс (например, I2C) в один корпус. Эти интегрированные датчики предлагают калиброванные цифровые выходы и могут быть проще в использовании, но могут стоить дороже. Для чистых, высокоскоростных или аналоговых задач детектирования дискретные фототранзисторы, такие как LTR-5888DH, продолжают оставаться надёжным и эффективным решением. Использование специализированных материалов корпуса для оптической фильтрации, как показано здесь, является ключевым методом повышения производительности без увеличения сложности схемы.