Техническая документация на инфракрасный фототранзистор LTR-C950-TB - Черная линза, вид сверху - 940нм

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики дискретного инфракрасного фототранзистора. Компонент предназначен для детектирования инфракрасного излучения, обычно с длиной волны 940 нм. Он выполнен в корпусе с черной полусферической линзой, вид сверху, что помогает определить угол обзора и потенциально снизить влияние окружающего видимого света. Компонент поставляется на ленте в катушках, что обеспечивает совместимость с автоматизированными процессами поверхностного монтажа. Соответствует соответствующим экологическим стандартам.

1.1 Особенности

• Соответствие экологическим нормам по содержанию опасных веществ.
• Корпус с черной полусферической линзой, вид сверху.
• Поставка на 12-мм ленте в катушках диаметром 7 дюймов для автоматического монтажа.
• Совместимость со стандартными процессами инфракрасной пайки оплавлением.
• Стандартизированные габариты корпуса.

1.2 Применение

• Модули инфракрасных приемников.
• Приложения с инфракрасными датчиками, монтируемыми на печатную плату.

2. Габаритные размеры

Компонент соответствует стандартным габаритам корпуса. Все критические размеры указаны на чертежах в документации в миллиметрах, стандартный допуск составляет ±0,1 мм, если не указано иное. Конструкция корпуса обеспечивает надежный монтаж на печатную плату.

3. Предельные эксплуатационные параметры

Эти параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению компонента. Все значения указаны при температуре окружающей среды (TA) 25°C.

• Рассеиваемая мощность (PD):100 мВт
• Напряжение коллектор-эмиттер (VCEO):30 В
• Напряжение эмиттер-коллектор (VECO):5 В
• Диапазон рабочих температур:от -40°C до +85°C
• Диапазон температур хранения:от -55°C до +100°C
• Инфракрасная пайка оплавлением:Пиковая температура 260°C в течение не более 10 секунд.

Приведен рекомендуемый температурный профиль для бессвинцовых процессов, с акцентом на параметры предварительного нагрева, пиковой температуры и времени выше температуры ликвидуса для обеспечения надежных паяных соединений без термических повреждений.

4. Электрические и оптические характеристики

Эти параметры определяют производительность компонента при указанных условиях испытаний (TA=25°C). Они имеют решающее значение для проектирования схемы.

• Напряжение пробоя коллектор-эмиттер, V(BR)CEO:30 В (мин.). Условие испытания: IR = 100 мкА, Облученность (Ee) = 0 мВт/см².
• Напряжение пробоя эмиттер-коллектор, V(BR)ECO:5 В (мин.). Условие испытания: IE = 100 мкА, Ee = 0 мВт/см².
• Напряжение насыщения коллектор-эмиттер, VCE(SAT):0,4 В (макс.). Условие испытания: IC = 100 мкА, Ee = 0,5 мВт/см².
• Время нарастания (Tr) и время спада (Tf):15 мкс (тип.). Условие испытания: VCE = 5В, IC = 1мА, RL = 1кОм.
• Темновой ток коллектора (ICEO):100 нА (макс.). Условие испытания: VCE = 20В, Ee = 0 мВт/см². Это ток утечки при отсутствии падающего света.
• Ток коллектора в открытом состоянии, IC(ON):Диапазон от 1,5 мА (мин.) до 9,20 мА (макс.). Условие испытания: VCE = 5В, Ee = 0,5 мВт/см², λ=940нм. Это ключевой параметр, указывающий на чувствительность.

5. Система сортировки (Bin Code)

Компоненты сортируются по группам (бинам) в зависимости от тока коллектора в открытом состоянии (IC(ON)) для обеспечения стабильности характеристик в приложениях. Допуск по току внутри каждого бина составляет ±15%.

• БИН A:IC(ON) = от 1,5 мА до 2,9 мА
• БИН B:IC(ON) = от 2,9 мА до 5,5 мА
• БИН C:IC(ON) = от 5,5 мА до 9,2 мА

6. Типовые графики характеристик

В документации представлены графики, иллюстрирующие поведение компонента в различных условиях. Они необходимы для понимания характеристик, выходящих за рамки точечных спецификаций.

• Спектральная чувствительность:Кривая, показывающая относительную чувствительность фототранзистора на разных длинах волн с пиком около 940 нм.
• Зависимость темнового тока коллектора от температуры окружающей среды:Показывает, как ток утечки (ICEO) увеличивается с ростом температуры.
• Зависимость времени нарастания и спада от сопротивления нагрузки:Иллюстрирует, как на скорость переключения влияет значение нагрузочного резистора (RL) в схеме.
• Зависимость относительного тока коллектора от облученности:Демонстрирует взаимосвязь между мощностью падающего света (Ee) и выходным током коллектора.
• Диаграмма чувствительности:Полярная диаграмма, показывающая относительную угловую чувствительность датчика, на которую влияет черная полусферическая линза.

7. Разводка контактных площадок и информация о корпусе

Приведены рекомендуемые размеры контактных площадок на печатной плате для обеспечения качественной пайки и механической стабильности. Для нанесения паяльной пасты рекомендуется толщина трафарета 0,1 мм или 0,12 мм. Также включены подробные размеры упаковки на ленте в катушках с указанием шага карманов, диаметра катушки и размера ступицы для облегчения автоматизированной обработки.

8. Рекомендации по обращению, хранению и монтажу

8.1 Условия хранения

Для невскрытых влагозащищенных пакетов с осушителем: хранение при температуре ≤ 30°C и влажности ≤ 90%, рекомендуемый срок использования после вскрытия — один год. Для компонентов, извлеченных из оригинальной упаковки, условия окружающей среды не должны превышать 30°C / 60% влажности. Если хранение вне оригинального пакета превышает одну неделю, перед пайкой рекомендуется прогрев при 60°C в течение 20 часов для удаления влаги и предотвращения "вспучивания" ("popcorning") во время оплавления.

8.2 Очистка

При необходимости очистки используйте спиртосодержащие растворители, такие как изопропиловый спирт.

8.3 Рекомендации по пайке

Приведены подробные параметры для пайки оплавлением и ручной пайки:

• Пайка оплавлением:Предварительный нагрев до 150-200°C в течение до 120 секунд, пиковая температура не должна превышать 260°C в течение максимум 10 секунд. Пайку оплавлением рекомендуется проводить не более двух раз.
• Ручная пайка:Температура жала паяльника не должна превышать 300°C, время пайки на одно соединение — максимум 3 секунды.

Рекомендации ссылаются на стандарты JEDEC и подчеркивают необходимость характеризации процесса для конкретных конструкций печатных плат.

8.4 Особенности схемы включения

Фототранзистор является устройством с токовым выходом. Для приложений с несколькими датчиками настоятельно рекомендуется использовать индивидуальные токоограничивающие резисторы, включенные последовательно с каждым компонентом (как показано на "Схеме A" в документации), чтобы обеспечить равномерный отклик и предотвратить перегрузку по току любого отдельного элемента. Прямое параллельное соединение компонентов ("Схема B") без индивидуальных резисторов может привести к несоответствию характеристик из-за разброса параметров.

9. Примечания по применению и рекомендации по проектированию

9.1 Принцип работы

Инфракрасный фототранзистор работает путем преобразования падающего инфракрасного света в электрический ток. Фотоны с достаточной энергией (соответствующей чувствительной длине волны компонента, около 940 нм) поглощаются в базовой области транзистора, генерируя электрон-дырочные пары. Этот фотоиндуцированный ток действует как ток базы, который затем усиливается коэффициентом усиления транзистора, что приводит к большему току коллектора, пропорциональному интенсивности падающего света. Черная полусферическая линза помогает фокусировать падающий свет и определяет угол обзора.

9.2 Типовые сценарии применения

Основное применение — в системах инфракрасного приема. Это включает:

• Приемники пультов дистанционного управления:Декодирование сигналов от пультов телевизоров, аудиоаппаратуры и бытовой техники.
• Датчики приближения:Обнаружение наличия или отсутствия объекта путем отражения ИК-луча.
• Базовые оптические переключатели:Прерывание луча для подсчета или определения положения.
• Простые каналы передачи данных:Низкоскоростная, короткодистанционная беспроводная передача данных с использованием модулированного ИК-света.

9.3 Контрольный список для проектирования

• Выберите соответствующий код бинаисходя из требуемой чувствительности для вашего приложения.
• Выберите нагрузочный резистор (RL)учитывая желаемый размах выходного напряжения и компромисс со скоростью отклика (см. график зависимости времени нарастания/спада от RL).
• Реализуйте надлежащую фильтрациюв схеме формирования сигнала для подавления шумов от окружающего света (например, мерцания люминесцентных ламп на 100/120 Гц).
• Следуйте рекомендуемой разводке печатной платы и рекомендациям по пайкедля обеспечения надежности.
• Учитывайте диаграмму угловой чувствительностипри проектировании механического размещения и корпуса, чтобы обеспечить правильное направление датчика.

9.4 Зависимость характеристик от температуры

Конструкторы должны учитывать температурные эффекты. Темновой ток коллектора (ICEO) значительно увеличивается с температурой, что может повысить уровень шума в приложениях с низкой освещенностью. Сам фототок также имеет температурный коэффициент. Для критичных приложений в широком диапазоне температур (от -40°C до +85°C) рекомендуется тестирование или моделирование в крайних температурных точках.

10. Техническое сравнение и руководство по выбору

При выборе инфракрасного фотодетектора ключевыми отличительными признаками являются:

• Фототранзистор против фотодиода:Фототранзисторы обеспечивают внутреннее усиление, давая больший выходной сигнал при заданном уровне освещенности, что упрощает проектирование последующего усилителя. Однако их время отклика, как правило, медленнее, чем у фотодиодов. Данный компонент со временем нарастания/спада 15 мкс подходит для стандартных сигналов пультов ДУ (например, несущая 38 кГц), но может быть слишком медленным для высокоскоростной передачи данных.
• Длина волны:Пиковая чувствительность 940 нм идеально подходит для совместного использования с распространенными GaAs ИК-излучателями и менее заметна для человеческого глаза по сравнению с источниками 850 нм, что снижает воспринимаемое световое загрязнение.
• Корпус и линза:Корпус с черной линзой, вид сверху, оптимизирован для поверхностного монтажа и обеспечивает контролируемый угол обзора, что может помочь в отсечении рассеянного света с боков.

11. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: Какова цель системы сортировки (Bin Code)?

О: Система сортировки обеспечивает предсказуемый диапазон чувствительности (IC(ON)). Для стабильной работы в производстве указывайте требуемый бин при заказе.

В: Можно ли использовать этот датчик при солнечном свете?

О: Прямой солнечный свет содержит огромное количество инфракрасного излучения и, вероятно, приведет к насыщению датчика. Он предназначен для использования в помещении или контролируемых условиях. Для наружного использования могут потребоваться оптические фильтры или импульсный режим работы с синхронным детектированием.

В: Почему так важны процедуры хранения и прогрева?

О: Корпуса для поверхностного монтажа могут поглощать влагу из воздуха. Во время высокотемпературного процесса пайки оплавлением эта влага может быстро испаряться, вызывая внутреннее расслоение или трещины ("вспучивание"), что разрушает компонент. Правильное хранение и прогрев предотвращают это.

В: Как рассчитать выходное напряжение?

О: Фототранзистор действует как источник тока. Выходное напряжение на коллекторе приблизительно равно VCC - (IC * RL). Выбирайте RL и VCC исходя из желаемого размаха выходного напряжения и ожидаемого тока IC от источника света.

12. Практический пример проектирования

Сценарий:Проектирование простого ИК-приемника для сигнала пульта ДУ с модуляцией 38 кГц.

1. Выбор компонентов:Используйте данный фототранзистор (например, БИН B для средней чувствительности) и соедините его с полосовым фильтром 38 кГц или специализированной микросхемой декодера.
2. Цепь смещения:Подключите коллектор к источнику питания 5В (VCC) через нагрузочный резистор RL. Эмиттер подключается к земле. Значение RL = 1 кОм является распространенной отправной точкой, обеспечивая хороший баланс между размахом выходного напряжения и скоростью.
3. Формирование сигнала:Напряжение на коллекторе будет падать при обнаружении ИК-света. Этот сигнал, связанный по переменному току, затем подается на каскад усилителя или компаратора для очистки цифровой формы сигнала. Конденсатор, включенный параллельно RL, может помочь отфильтровать высокочастотные шумы, но замедлит отклик.
4. Разводка платы:Разместите датчик на передней части печатной платы с чистым отверстием в корпусе. Держите его подальше от источников шума, таких как импульсные стабилизаторы. Следуйте рекомендуемой разводке контактных площадок.

13. Тенденции развития технологий

Область дискретных инфракрасных компонентов продолжает развиваться. Тенденции включают разработку фотодетекторов со встроенными микросхемами формирования сигнала в одном корпусе, обеспечивающих цифровой выход и улучшенное подавление окружающего света. Также наблюдается стремление к созданию более высокоскоростных устройств для обеспечения более быстрой передачи данных в таких приложениях, как IrDA и распознавание жестов. Кроме того, улучшения в конструкции корпусов направлены на обеспечение более узких и стабильных углов обзора для точных сенсорных приложений при сохранении совместимости с автоматизированными процессами сборки. Компонент, описанный в данной документации, представляет собой зрелое, надежное решение для экономически эффективных, массовых приложений, где требуется базовая инфракрасная детекция.