Техническая документация на инфракрасный фототранзистор LTR-C971-TB - Корпус с боковым обзором - Vce 30V

1. Обзор продукта

LTR-C971-TB — это дискретный инфракрасный фототранзистор, предназначенный для применений в системах обнаружения. Он является частью обширной продуктовой линейки, нацеленной на предоставление решений для инфракрасного детектирования, и обладает характеристиками, подходящими для надёжной работы в различных электронных системах. Компонент спроектирован в соответствии с отраслевыми стандартами для процессов автоматического монтажа и пайки.

1.1 Особенности

• Соответствует стандартам RoHS и экологически чистых продуктов.
• Оснащён чёрной купольной линзой с боковым обзором.
• Упакован в ленту шириной 12 мм на катушках диаметром 7 дюймов для автоматизированной обработки.
• Совместим с оборудованием для автоматического монтажа компонентов.
• Совместим с процессами инфракрасной пайки оплавлением.
• Соответствует стандартным спецификациям корпусов EIA.

1.2 Области применения

• Модули инфракрасных приёмников.
• Инфракрасные датчики для монтажа на печатную плату.

2. Габаритные размеры

Механические контуры и размеры фототранзистора LTR-C971-TB приведены на чертежах в технической документации. Все размеры указаны в миллиметрах, стандартный допуск составляет ±0,1 мм, если не указано иное. Для точного проектирования посадочного места на печатной плате важно обращаться к подробным размерным чертежам. Спецификации могут быть изменены без предварительного уведомления.

3. Абсолютные максимальные параметры

В следующей таблице приведены абсолютные максимальные параметры для фототранзистора LTR-C971-TB при температуре окружающей среды (TA) 25°C. Превышение этих пределов может привести к необратимому повреждению компонента.

В технической документации также приведён рекомендуемый температурный профиль для бессвинцовой пайки оплавлением, который можно использовать в качестве справочного материала при сборке.

4. Электрические и оптические характеристики

Ключевые электрические и оптические параметры определены при TA=25°C. Эти характеристики имеют решающее значение для проектирования схемы и прогнозирования производительности.

Примечание: Допуск испытаний для IC(ON) составляет ±15%.

5. Типовые графики характеристик

Техническая документация включает набор типовых характеристических кривых, измеренных при температуре окружающей среды 25°C (если не указано иное). Эти графики наглядно представляют взаимосвязь ключевых параметров, таких как ток коллектора в зависимости от облученности, время отклика при различных нагрузках и температурная зависимость темнового тока. Анализ этих кривых помогает инженерам понять поведение компонента в нестандартных или изменяющихся рабочих условиях, что крайне важно для создания надёжных систем.

6. Разводка и рекомендации по паяльным площадкам

Приведены рекомендуемые размеры паяльных площадок для разводки печатной платы, обеспечивающие качественную пайку и механическую стабильность. В документации рекомендуется использовать металлический трафарет для нанесения паяльной пасты толщиной 0,1 мм (4 мила) или 0,12 мм (5 милов). Соблюдение этих размеров площадок и спецификаций трафарета критически важно для получения надёжных паяных соединений в процессе оплавления и предотвращения таких проблем, как "эффект надгробия" или недостаток припоя.

7. Спецификации упаковки в ленте и на катушке

LTR-C971-TB поставляется в формате "лента-катушка", подходящем для высокообъёмных автоматизированных сборочных линий. Указаны подробные размеры упаковки как для несущей ленты, так и для катушки. Ключевые примечания: все размеры указаны в миллиметрах, пустые ячейки для компонентов запечатаны верхней покровной лентой, каждая 13-дюймовая катушка содержит 6000 штук, допускается не более двух последовательно отсутствующих компонентов, упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA 481-1-A-1994.

8. Важные предостережения и рекомендации по обращению

8.1 Предполагаемое применение

Данный компонент предназначен для использования в обычном электронном оборудовании, включая офисную технику, устройства связи и бытовые приборы. Он не предназначен для систем, критичных к безопасности, где отказ может угрожать жизни или здоровью (например, авиация, медицинские приборы). Для таких применений перед проектированием требуется консультация с поставщиком компонента.

8.2 Условия хранения

Правильное хранение необходимо для сохранения надёжности компонента. Для герметичных влагозащитных пакетов с осушителем хранить при температуре ≤30°C и влажности ≤90%, рекомендуемый срок использования после вскрытия — один год. После вскрытия оригинальной упаковки компоненты следует хранить при температуре ≤30°C и влажности ≤60%. Рекомендуется завершить пайку оплавлением в течение одной недели после вскрытия. Для более длительного хранения вне оригинального пакета используйте герметичный контейнер с осушителем или азотный эксикатор. Компоненты, хранящиеся без упаковки более одной недели, перед пайкой следует прогреть при температуре около 60°C в течение не менее 20 часов.

8.3 Очистка

При необходимости очистки используйте спиртосодержащие растворители, такие как изопропиловый спирт. Избегайте использования агрессивных или неизвестных химических очистителей, которые могут повредить корпус или линзу.

8.4 Процесс пайки

Приведены подробные рекомендации по пайке для обеспечения надёжности сборки.

• Пайка оплавлением:Предварительный нагрев до 150–200°C в течение не более 120 секунд. Пиковая температура не должна превышать 260°C, а время пребывания выше этой температуры должно быть ограничено максимум 10 секундами. Оплавление следует выполнять не более двух раз.
• Паяльник:Температура жала паяльника не должна превышать 300°C, а время пайки на один вывод должно быть ограничено максимум 3 секундами за одну операцию.

В документации подчёркивается, что оптимальный температурный профиль зависит от конкретной конструкции платы, компонентов, паяльной пасты и печи. Рекомендуется использовать предоставленный профиль, соответствующий стандарту JEDEC, в качестве общего ориентира и придерживаться ограничений как от JEDEC, так и от производителя паяльной пасты.

8.5 Рекомендации по схеме управления

Для применений с несколькими устройствами настоятельно рекомендуется использовать последовательный токоограничивающий резистор для каждого фототранзистора в схеме. Эта практика, проиллюстрированная в документации как "Модель схемы (А)", помогает обеспечить равномерность тока и стабильную работу всех устройств. Альтернативное параллельное подключение без индивидуальных резисторов ("Модель схемы (Б)") может привести к вариациям яркости или чувствительности из-за различий в вольт-амперных (ВАХ) характеристиках отдельных устройств.

9. Информация о продукте и изменения

Производитель оставляет за собой право вносить изменения во внешний вид и спецификации продукта для улучшения без предварительного уведомления. Разработчикам всегда следует обращаться к последней версии технической документации для получения самой актуальной информации.

10. Подробный технический анализ и рекомендации по проектированию

10.1 Принцип работы

Инфракрасный фототранзистор работает за счёт преобразования падающего инфракрасного света в электрический ток. По сути, это биполярный транзистор, где ток базы генерируется фотонами, попадающими на переход база-коллектор (который действует как фотодиод). Когда инфракрасный свет достаточной длины волны (обычно 940 нм для данного устройства) освещает активную область, генерируются электрон-дырочные пары. Этот фототок затем усиливается коэффициентом усиления транзистора, что приводит к значительно большему току коллектора, который легко измерить внешней схемой. Корпус с боковым обзором и чёрной купольной линзой помогает определить конкретный угол обзора и может обеспечивать некоторое подавление окружающего видимого света.

10.2 Анализ ключевых параметров

• Чувствительность (IC(ON)):Типичный ток коллектора во включённом состоянии 4,0 мА при облучённости 0,5 мВт/см² и длине волны 940 нм указывает на чувствительность устройства. Разработчики должны убедиться, что интенсивность падающего ИК-сигнала соответствует или превышает этот уровень облучённости для надёжного переключения или аналогового детектирования.
• Скорость (Tr, Tf):Типичное время нарастания и спада 15 мкс определяет скорость переключения устройства. Этот параметр критически важен для применений передачи данных (например, ИК-пульты дистанционного управления), где требуется высокая скорость передачи. Указанные условия испытаний (VCE=5В, IC=1мА, RL=1кОм) предоставляют стандартный эталон.
• Темновой ток (ICEO):Максимальный темновой ток 100 нА при VCE=20В представляет собой ток утечки при отсутствии света. Низкий темновой ток необходим для достижения высокого отношения сигнал/шум, особенно в сценариях обнаружения при слабом освещении или при использовании нагрузочных резисторов с большим номиналом для увеличения усиления по напряжению.
• Напряжения (V(BR)CEO, V(BR)ECO):Напряжения пробоя коллектор-эмиттер 30 В и эмиттер-коллектор 5 В определяют безопасную рабочую область для приложенного смещения. Конструкции схем должны гарантировать, что эти пределы не превышаются даже в переходных условиях.

10.3 Проектирование схемы применения

Наиболее распространённая конфигурация — использование фототранзистора в режиме ключа с общим эмиттером. Коллектор подключается к напряжению питания (VCC) через нагрузочный резистор (RL), а эмиттер заземляется. Выходной сигнал снимается с узла коллектора. Значение RL является ключевым выбором при проектировании: больший RL обеспечивает большее изменение выходного напряжения при заданном фототоке (большее усиление), но замедляет время отклика из-за увеличения постоянной времени RC. Спецификации скорости в документации приведены для RL=1 кОм, что служит точкой отсчёта. Для аналоговых применений, требующих линейного отклика, устройство должно работать в режиме фотодиода (база оставлена неподключённой, используется только переход коллектор-база) или с тщательно подобранным смещением, чтобы избежать насыщения.

10.4 Эксплуатационные и монтажные соображения

Диапазон рабочих температур от -40°C до +85°C делает устройство подходящим для потребительских, промышленных и некоторых автомобильных сред. Разработчикам следует учитывать температурный коэффициент темнового тока и чувствительности, которые обычно увеличиваются и уменьшаются с температурой соответственно. Строгие рекомендации по температурному профилю пайки необходимы, поскольку пластиковый корпус и внутренние проводящие соединения чувствительны к тепловому удару и чрезмерному нагреву. Следование профилю на основе JEDEC минимизирует механические напряжения и предотвращает скрытые дефекты.

10.5 Сравнение и выбор

При выборе инфракрасного датчика инженеры сравнивают фототранзисторы с фотодиодами. Фототранзисторы обеспечивают большее усиление (выходной ток на единицу света), но, как правило, медленнее и имеют более нелинейный отклик по сравнению с фотодиодами. LTR-C971-TB с его интегрированным усилением является отличным выбором для простого цифрового детектирования (наличие/отсутствие ИК-сигнала) или низкоскоростного аналогового измерения, где требуется высокий выходной сигнал без дополнительных каскадов усиления. Для высокоскоростных каналов передачи данных или точного аналогового измерения света более подходящим может быть PIN-фотодиод.

10.6 Пример практического применения

Типичный пример использования — инфракрасный датчик приближения для бесконтактного смесителя. Инфракрасный светодиодный излучатель генерирует импульсы на длине волны 940 нм. Фототранзистор LTR-C971-TB, расположенный рядом, обнаруживает отражённый сигнал. Когда рука подносится к смесителю, она отражает ИК-свет обратно на датчик, вызывая увеличение тока коллектора. Это изменение обнаруживается микроконтроллером, который затем активирует водяной клапан. Корпус с боковым обзором позволяет создать компактный сенсорный модуль, где светодиод и фототранзистор установлены в одной плоскости печатной платы. Чувствительность устройства обеспечивает надёжное обнаружение даже при слабых отражениях, а его скорости более чем достаточно для этого медленного интерфейса взаимодействия с человеком. Конструкция должна включать рекомендуемый последовательный резистор для управляющего светодиода и подходящий нагрузочный резистор (например, 10 кОм) на коллекторе фототранзистора для преобразования изменения тока в измеряемое напряжение для АЦП или входа компаратора микроконтроллера.

10.7 Тенденции отрасли

Тенденция в области дискретных инфракрасных компонентов заключается в повышении степени интеграции, уменьшении размеров корпусов и улучшении характеристик. Хотя такие устройства, как LTR-C971-TB, остаются жизненно важными для экономически эффективных или ограниченных по пространству конструкций, наблюдается растущее внедрение интегрированных решений, которые объединяют фотодетектор, усилитель и цифровую логику (например, с выходом I²C) в одном корпусе. Эти модули упрощают проектирование, но могут стоить дороже. Другая тенденция — более широкое использование специфических спектральных фильтров, интегрированных в корпус, для повышения устойчивости к шуму окружающего света, что упоминается как доступная опция в более широкой продуктовой линейке. Для базовых задач обнаружения дискретный фототранзистор предлагает оптимальный баланс производительности, стоимости и гибкости проектирования.