Техническая документация на инфракрасный фототранзистор LTR-S971-TB - Корпус с боковым обзором - Vce 30V

1. Обзор продукта

LTR-S971-TB — это дискретный инфракрасный (ИК) фототранзистор, предназначенный для применений в сенсорике. Он относится к широкому семейству оптоэлектронных устройств, предназначенных для использования в средах, требующих надежного детектирования инфракрасного излучения. Основная функция этого компонента — преобразование падающего инфракрасного излучения в электрический сигнал, а именно в ток коллектора, пропорциональный плотности мощности принимаемого ИК-излучения.

Его ключевые преимущества включают линзу полусферической формы с боковым обзором, размещенную в черном корпусе, что помогает направлять поле зрения и потенциально снижать помехи от окружающего света с других углов. Устройство упаковано для современных процессов сборки, поставляется на 8-мм ленте на катушках диаметром 13 дюймов, что обеспечивает совместимость с автоматическим оборудованием для установки и процессами инфракрасной пайки оплавлением. Оно также соответствует стандартам RoHS и требованиям к "зеленым" продуктам.

Целевые рынки и области применения этого фототранзистора — это в первую очередь потребительская электроника и промышленная сенсорика. Ключевые области применения включают использование в качестве инфракрасного приемника в системах, таких как пульты дистанционного управления, а также обеспечение ИК-чувствительности, монтируемой на печатную плату, для таких функций, как обнаружение приближения, детектирование объектов и базовые каналы передачи данных, где ИК-излучение является средой.

2. Подробный анализ технических параметров

Рабочие характеристики LTR-S971-TB определяются набором абсолютных максимальных параметров и подробных электрических/оптических характеристик, все они указаны при температуре окружающей среды (TA) 25°C.

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Эти параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Они не предназначены для нормальной работы.

• Рассеиваемая мощность (Pd):100 мВт. Это максимальная мощность, которую устройство может рассеивать в виде тепла.
• Напряжение коллектор-эмиттер (V_CE):30 В. Максимальное напряжение, которое может быть приложено между выводами коллектора и эмиттера.
• Напряжение эмиттер-коллектор (V_EC):5 В. Максимальное обратное напряжение, применимое между эмиттером и коллектором.
• Диапазон рабочих температур (T_op):от -40°C до +85°C. Диапазон температуры окружающей среды для надежной работы устройства.
• Диапазон температур хранения (T_stg):от -55°C до +100°C. Диапазон температур для хранения в нерабочем состоянии.
• Условия инфракрасной пайки:Выдерживает 260°C максимум в течение 10 секунд, что определяет его способность к пайке оплавлением.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Эти параметры определяют производительность устройства в указанных условиях испытаний, представляя типичное рабочее поведение.

• Напряжение пробоя коллектор-эмиттер (V_(BR)CEO):30 В (мин.). Измеряется при обратном токе утечки (I_R) 100 мкА и отсутствии падающего ИК-излучения (E_e= 0 мВт/см²).
• Напряжение пробоя эмиттер-коллектор (V_(BR)ECO):5 В (мин.). Измеряется при I_E= 100 мкА и отсутствии освещения.
• Напряжение насыщения коллектор-эмиттер (V_CE(SAT)):0.4 В (макс.). Напряжение на устройстве, когда оно полностью "открыто", испытано при I_C= 100 мкА при облучении 0.5 мВт/см².
• Время нарастания (T_r) и время спада (T_f):15 мкс (тип.). Эти параметры скорости переключения измеряются при V_CE=5В, I_C=1мА и R_L=1кОм, что указывает на его пригодность для детектирования на умеренных скоростях.
• Темновой ток коллектора (I_CEO):100 нА (макс.). Ток утечки, протекающий от коллектора к эмиттеру при отсутствии света, при V_CE=20В. Более низкое значение лучше для соотношения сигнал/шум.
• Ток коллектора в открытом состоянии (I_C(ON)):4.0 мА (тип.). Выходной ток при освещении устройства, испытанный при V_CE=5В при облучении 0.5 мВт/см² от источника 940 нм. Это ключевой параметр чувствительности.

3. Анализ характеристических кривых

В техническом описании есть раздел с типичными кривыми электрических/оптических характеристик. Эти графические представления имеют решающее значение для инженеров-проектировщиков, чтобы понять поведение устройства за пределами точечных спецификаций.

Хотя конкретные кривые не детализированы в предоставленном тексте, типичные графики для фототранзистора, такого как LTR-S971-TB, включали бы:

• Ток коллектора (I_C) в зависимости от напряжения коллектор-эмиттер (V_CE):Семейство кривых, параметризованных различными уровнями падающего инфракрасного облучения (E_e). Это показывает выходные характеристики и область насыщения.
• Ток коллектора (I_C) в зависимости от падающего облучения (E_e):Этот график, часто при фиксированном V_CE, демонстрирует линейность (или нелинейность) отклика фототранзистора на интенсивность света, что является центральным для его чувствительности.
• Спектральная чувствительность:Кривая, показывающая относительную чувствительность устройства на разных длинах волн света. Хотя в условиях испытаний указано 940 нм, эта кривая покажет пиковую длину волны отклика и полосу чувствительности, что важно для фильтрации нежелательных источников света.
• Температурная зависимость:Графики, показывающие, как ключевые параметры, такие как темновой ток (I_CEO) и ток коллектора (I_C), изменяются в зависимости от температуры окружающей среды, что критически важно для конструкций, работающих вне комнатной температуры.

4. Механическая и упаковочная информация

4.1 Габаритные размеры

Устройство имеет корпус с боковым обзором и полусферической линзой. Все размеры указаны в миллиметрах со стандартным допуском ±0.1 мм, если не указано иное. Точный механический чертеж определяет размер корпуса, расстояние между выводами, положение линзы и общий контур, критически важный для разводки печатной платы.

4.2 Рекомендуемые размеры контактных площадок для пайки

Предоставлен рекомендуемый посадочный рисунок (контактная площадка) для печатной платы. Соблюдение этих размеров обеспечивает правильное формирование паяного соединения, механическую стабильность и тепловой режим во время процесса пайки.

4.3 Размеры упаковки на ленте и катушке

Подробные чертежи определяют размеры несущей ленты (размер гнезда, шаг), покровной ленты и размеры катушки. Эта информация необходима для настройки автоматизированной сборочной линии. Ключевые спецификации: катушка диаметром 13 дюймов содержит 9000 штук, допускается не более двух последовательно отсутствующих компонентов, в соответствии со стандартами ANSI/EIA 481-1-A-1994.

5. Рекомендации по пайке и монтажу

5.1 Условия хранения

Устройство чувствительно к влаге. В запечатанном влагозащитном пакете с осушителем его следует хранить при ≤30°C и ≤90% относительной влажности и использовать в течение одного года. После вскрытия условия хранения не должны превышать 30°C и 60% относительной влажности. Компоненты, извлеченные из оригинальной упаковки более чем на одну неделю, перед пайкой должны быть прогреты при температуре около 60°C в течение не менее 20 часов, чтобы предотвратить "вспучивание" во время оплавления.

5.2 Параметры пайки

Пайка оплавлением:Рекомендуется профиль, соответствующий стандарту JEDEC.

• Предварительный нагрев: 150–200°C максимум 120 секунд.
• Пиковая температура: максимум 260°C.
• Время выше 260°C: максимум 10 секунд, допускается не более двух циклов оплавления.

Ручная пайка (паяльником):

• Температура жала: максимум 300°C.
• Время контакта: максимум 3 секунды на соединение.

В техническом описании подчеркивается, что оптимальный профиль зависит от конкретной конструкции печатной платы, компонентов и используемого припоя.

5.3 Очистка

Если очистка необходима после пайки, следует использовать только спиртосодержащие растворители, такие как изопропиловый спирт.

6. Примечания по применению и рекомендации по проектированию

6.1 Проектирование схемы управления

Фототранзистор по своей сути является устройством с токовым выходом. Техническое описание предоставляет важные рекомендации по управлению несколькими устройствами.Схема (A)является рекомендуемой конфигурацией, где каждый фототранзистор имеет свой собственный последовательный токоограничивающий резистор, подключенный к напряжению питания. Это обеспечивает равномерность интенсивности, компенсируя незначительные различия в вольт-амперных (ВАХ) характеристиках между отдельными устройствами.Схема (B), где несколько устройств используют один общий резистор, не рекомендуется, так как это может привести к неравномерной яркости или распределению тока из-за несоответствия параметров устройств.

6.2 Область применения и предостережения

Компонент предназначен для стандартного электронного оборудования (офисного, коммуникационного, бытового). Техническое описание содержит конкретное предостережение против его использования в критически важных для безопасности или высоконадежных приложениях — таких как авиация, медицинские системы жизнеобеспечения или системы управления транспортом — без предварительной консультации и квалификации, поскольку отказ может поставить под угрозу жизнь или здоровье.

6.3 Типовые сценарии применения

• Приемники инфракрасных пультов дистанционного управления:Детектирование модулированных ИК-сигналов от пультов.
• Обнаружение приближения и объектов:Определение наличия или отсутствия объекта путем детектирования отраженного или заблокированного ИК-света.
• Базовые ИК-каналы передачи данных:Для беспроводной передачи данных на короткие расстояния и с низкой скоростью.
• Датчики охранной сигнализации:В качестве части системы обнаружения вторжений на основе прерывания луча или отражения.

7. Принцип работы

Фототранзистор работает по принципу фотоэлектрического эффекта в структуре биполярного транзистора (BJT). Падающие фотоны с достаточной энергией (в инфракрасном спектре для данного устройства) поглощаются в области перехода база-коллектор, генерируя электрон-дырочные пары. Эти фотосгенерированные носители эффективно усиливаются коэффициентом усиления по току транзистора (бета, β). Вывод базы часто оставляют неподключенным или используют с резистором для управления смещением. Результирующий выходной сигнал — это ток коллектора (I_C), который намного больше первичного фототока, обеспечивая внутреннее усиление сигнала. Линза бокового обзора фокусирует и направляет падающий ИК-свет на чувствительную полупроводниковую область, определяя поле зрения устройства.

8. Упаковка и информация для заказа

Стандартная упаковка — 9000 штук на катушке диаметром 13 дюймов. Спецификации ленты и катушки соответствуют стандартам ANSI/EIA, чтобы обеспечить совместимость с автоматическим оборудованием для установки. Партномер LTR-S971-TB однозначно идентифицирует этот конкретный вариант (вероятно, указывая тип корпуса 'TB' для бокового обзора).

9. Часто задаваемые вопросы на основе технических параметров

В: Какова типичная скорость отклика этого датчика?

О: Типичное время нарастания и спада составляет 15 микросекунд, что делает его подходящим для детектирования модулированных ИК-сигналов, распространенных в пультах дистанционного управления, которые обычно работают на несущих частотах, таких как 38 кГц.

В: Насколько чувствителен LTR-S971-TB?

О: При испытательных условиях 0.5 мВт/см² на длине волны 940 нм и V_CE=5В, он обычно обеспечивает ток коллектора 4.0 мА. Чем меньше облученность, необходимая для получения полезного выходного тока, тем выше чувствительность.

В: Можно ли использовать его на улице или в условиях высоких температур?

О: Его рабочий диапазон температур составляет от -40°C до +85°C, что позволяет использовать в широком диапазоне сред. Однако проектировщики должны учитывать температурную зависимость его темнового тока и выходного тока, что может повлиять на соотношение сигнал/шум в экстремальных условиях.

В: Почему для каждого фототранзистора, включенного параллельно, нужен отдельный резистор?

О: Из-за естественных производственных вариаций ВАХ отдельных фототранзисторов немного различаются. Общий резистор заставляет их иметь одинаковое напряжение, что может вызвать значительный дисбаланс токов. Индивидуальные резисторы позволяют каждому устройству самоустанавливать смещение, обеспечивая более равномерное распределение тока и производительность.

10. Пример проекта и использования

Сценарий: Проектирование простого счетчика объектов с использованием ИК-датчика прерывания луча.

1. Установка:ИК-излучатель (IRED) размещается с одной стороны конвейерной ленты, а фототранзистор LTR-S971-TB — прямо напротив.
2. Схема:Фототранзистор включен по схеме с общим эмиттером. Подтягивающий резистор (например, от 1 кОм до 10 кОм) подключен от коллектора к V_CC(например, 5В). Эмиттер подключен к земле. Выходной сигнал снимается с узла коллектора.
3. Работа:Когда ИК-луч не прерывается, фототранзистор освещен, что заставляет его проводить ток и опускать напряжение на коллекторе до низкого уровня (близко к V_CE(SAT)). Когда объект прерывает луч, освещение прекращается, фототранзистор закрывается, и напряжение на коллекторе подтягивается резистором до высокого уровня.
4. Обработка сигнала:Этот цифровой переход напряжения (из низкого в высокий) может быть подан на цифровой входной вывод микроконтроллера или компаратор для запуска процедуры счета.
5. Рекомендации по проектированию:Значение подтягивающего резистора влияет на скорость переключения и потребление тока. Фоновое ИК-излучение (например, от солнечного света) может вызывать ложные срабатывания, поэтому системе может потребоваться оптическая фильтрация, корпус для защиты от окружающего света или модуляция/демодуляция ИК-луча.

Примечание: Внешний вид и технические характеристики продукта могут быть изменены без предварительного уведомления в целях улучшения.