LTR-C155DD-G Photodiode Datasheet - Urefu wa Wimbi wa Kilele 940nm - Voltage ya Kinyume 5V - Waraka wa Kiufundi wa Kiswahili

1. Muhtasari wa Bidhaa

LTR-C155DD-G ni sehemu tofauti ya photodiode ya infrared iliyobuniwa kwa matumizi ya kugundua katika wigo wa karibu-infrared. Ni sehemu ya familia pana ya vifaa vya optoelectronic vinavyokusudiwa kutumika katika mifumo inayohitaji kugundua kwa uhakika ishara za infrared. Kazi yake ya msingi ni kubadilisha mwanga wa infrared unaoingia kuwa mkondo wa umeme, na kuwezesha matumizi yake kama kipokeaji au kipengele cha sensorer.

1.1 Faida za Msingi na Soko Lengwa

Sehemu hii inatoa faida kadhaa muhimu kwa wabunifu. Ina uwiano wa juu wa ishara-kwa-kelele, ambayo ni muhimu sana kwa kutofautisha amri halali za infrared kutoka kwa kelele ya mwanga wa mazingira katika mazingira kama vyumba vya kuishi au ofisi. Kifaa hiki kinaendana na vifaa vya kuweka otomatiki na michakato ya kuuza reflow ya infrared, na kuifanya ifae kwa laini za uzalishaji otomatiki za kiasi kikubwa. Sokosoko lake kuu linajumuisha vifaa vya umeme vya watumiaji kwa mifumo ya udhibiti wa mbali, mifumo ya usalama na kengele kwa ajili ya kugundua mwendo au boriti, na matumizi mbalimbali yanayohusisha usafirishaji wa data ya infrared ya masafa mafupi.

1.2 Vipengele

• Inafuata maagizo ya RoHS na Bidhaa ya Kijani.
• Ina kifurushi cha mtazamo wa juu na lenzi bapa la maji safi kwa majibu ya thabiti ya pembe.
• Inasambazwa kwenye mkanda wa 8mm kwenye reeli zenye kipenyo cha inchi 7 kwa ajili ya usanikishaji otomatiki.
• Inaendana na vifaa vya kuweka otomatiki (pick-and-place).
• Inastahimili michakato ya kawaida ya kuuza reflow ya infrared.
• Imejengwa katika umbo la kawaida la EIA.

1.3 Matumizi

• Moduli za kipokeaji za infrared kwa udhibiti wa mbali (TV, AC, seti-top).
• Sensorer za infrared zilizowekwa kwenye PCB kwa ajili ya kugundua karibu au kugundua kitu.
• Mifumo ya kengele ya usalama inayotumia boriti za infrared.
• Viungo rahisi vya usafirishaji wa data isiyo na waya ya infrared.

2. Vigezo vya Kiufundi: Ufafanuzi wa Kina na Lengwa

Tabia za umeme na za macho hufafanua mipaka ya uendeshaji na utendaji wa photodiode. Kuelewa vigezo hivi ni muhimu sana kwa kubuni sakiti sahihi na kuhakikisha uendeshaji thabiti ndani ya matumizi yaliyokusudiwa.

2.1 Viwango vya Juu Kabisa

Viwango hivi vinabainisha mipaka ambayo kuzidi kunaweza kusababisha uharibifu wa kudumu kwa kifaa. Hivi sio kwa uendeshaji endelevu.

• Mtawanyiko wa Nguvu (Pd):Kiwango cha juu cha 150 mW. Hii ndiyo nguvu ya jumla ambayo kifaa kinaweza kutawanya kama joto, hasa kutokana na mkondo wa upendeleo wa kinyume na mkondo wowote wa mwanga chini ya mwangaza wa juu.
• Voltage ya Kinyume (VR):Kiwango cha juu cha 30 V. Kutumia voltage ya juu zaidi kuliko hii kwa mwelekeo wa kinyume kunaweza kusababisha kuvunjika na kuharibu kiunganishi cha photodiode.
• Safu ya Joto la Uendeshaji (TA):-40°C hadi +85°C. Kifaa kinahakikishiwa kufanya kazi ndani ya safu hii ya joto la mazingira.
• Safu ya Joto la Hifadhi (Tstg):-55°C hadi +100°C. Kifaa kinaweza kuhifadhiwa bila uendeshaji ndani ya mipaka hii.
• Hali ya Kuuza ya Infrared:Inastahimili joto la kilele la 260°C kwa sekunde 10, ambalo linalingana na wasifu wa kawaida wa reflow isiyo na risasi (Pb-free).

2.2 Tabia za Umeme & Macho (TA=25°C)

Hizi ndizo vigezo vya kawaida na vya uhakika vya utendaji chini ya hali maalum za majaribio.

• Voltage ya Mbele (Vf):0.4V hadi 1.0V kwa If=1mA. Kigezo hiki ni muhimu ikiwa photodiode imewekwa upendeleo wa mbele kwa makosa; hii sio hali yake ya kawaida ya uendeshaji.
• Voltage ya Kuvunjika Kinyume V(BR):Kiwango cha chini cha 30V kwa IR=100µA. Hii inathibitisha kuwa kifaa kinaweza kushughulikia kwa usalama voltage ya juu kabisa ya kinyume iliyoratibiwa.
• Mkondo wa Giza wa Kinyume (ID):Kiwango cha juu cha 100 nA kwa VR=5V, Ee=0mW/cm². Hii ndiyo mkondo wa uvujaji wakati hakuna mwanga. Mkondo wa chini wa giza huboresha usikivu kwa ishara dhaifu.
• Voltage ya Sakiti Wazi (VOC):Kiwango cha juu cha 0.4V kwa λ=940nm, Ee=0.5mW/cm². Hii ndiyo voltage inayotokana na photodiode katika hali ya photovoltaic (hakuna upendeleo wa nje) chini ya mwangaza.
• Muda wa Kupanda (Tr) & Muda wa Kushuka (Tf):0.30µs na 0.28µs kwa kawaida, mtawalia, kwa VR=10V, RL=1kΩ. Vigezo hivi hufafanua kasi ya kubadili, na kuifanya kifaa kifae kwa kusimbua ishara za infrared zilizobadilishwa (k.m., kutoka kwa udhibiti wa mbali unaofanya kazi kwa 38-40 kHz).
• Mkondo wa Mwanga wa Kinyume (Ip):16 µA kwa kawaida (10 µA kiwango cha chini) kwa VR=5V, λ=940nm, Ee=1mW/cm². Hii ndiyo mkondo wa mwanga unaotokana wakati diode iko katika upendeleo wa kinyume, ambayo ndiyo hali ya kawaida ya uendeshaji kwa majibu ya mstari na kasi.
• Mkondo wa Sakiti Fupi (Is):16 µA kwa kawaida chini ya hali sawa na Ip. Katika hali ya photovoltaic, huu ndio mkondo wa juu kabisa ambao kifaa kinaweza kutoa.
• Uwezo wa Jumla (CT):14 pF kwa kawaida kwa VR=3V, f=1MHz. Uwezo huu wa kiunganishi huathiri majibu ya masafa ya juu; uwezo wa chini huruhusu upana wa bandi ya juu zaidi.
• Urefu wa Wimbi wa Kugundua Kilele (λp):910 nm kwa kawaida. Photodiode hii ina usikivu mkubwa zaidi kwa mwanga wa infrared katika urefu huu wa wimbi, na kuifanya bora kwa kuunganishwa na diode zinazotoa infrared (IREDs) za 940nm.

3. Uchambuzi wa Mkunjo wa Utendaji

Grafu zilizotolewa hutoa ufahamu wa kuona kuhusu tabia ya kifaa chini ya hali tofauti.

3.1 Mkondo wa Mwanga dhidi ya Mwangaza

Mkunjo unaonyesha uhusiano kati ya nguvu ya mwanga unaoingia (mwangaza Ee) na mkondo wa mwanga unaotokana (Ip). Kwa photodiode inayofanya kazi katika eneo la mstari (upendeleo wa kinyume), uhusiano huu kwa kawaida ni wa mstari. Grafu inathibitisha kuwa kwa mwanga wa 1 mW/cm² wa 940nm, mkondo wa mwanga ni takriban 16 µA, kama ilivyoelezwa kwenye jedwali. Uwiano huu wa mstari ni muhimu sana kwa matumizi ya kugundua ya analog.

3.2 Usikivu wa Wigo

Grafu hii inaweka usikivu wa jamaa wa mnururisho dhidi ya urefu wa wimbi. Inaonyesha kilele karibu na 910nm na majibu makubwa katika safu ya takriban 800nm hadi 1050nm. Usikivu hupungua kwa kasi kwa mwanga unaoonekana (chini ya 700nm), ambayo ni faida kwa kukataa kelele ya mwanga wa mazingira kutoka kwa vyanzo kama balbu za incandescent au mwanga wa jua. Ujumuishaji wa kichujio, kama ilivyotajwa katika maelezo, ungeongeza ukali zaidi wa kukata huu.

3.3 Jumla ya Mtawanyiko wa Nguvu dhidi ya Joto la Mazingira

Mkunjo huu wa kupunguza unaonyesha jinsi kiwango cha juu cha mtawanyiko wa nguvu kinavyopungua kadiri joto la mazingira linavyoongezeka. Kwa 25°C, 150 mW kamili inaruhusiwa. Kadiri joto linavyopanda kuelekea kikomo cha juu cha uendeshaji cha 85°C, mtawanyiko wa nguvu unaoruhusiwa hupungua kwa mstari. Hii ni muhimu sana kwa usimamizi wa joto katika ubunifu wa matumizi ili kuzuia joto la kupita kiasi.

3.4 Mchoro wa Usikivu wa Pembe

Mchoro wa polar unaonyesha usikivu wa jamaa katika pembe tofauti za mwanga unaoingia. Photodiode yenye lenzi bapa, kama hii, kwa kawaida ina pembe ya kuona pana (mara nyingi karibu na ±60 digrii ambapo usikivu hufikia 50%). Pembe hii pana ni faida kwa vipokeaji vinavyohitaji kukamata ishara kutoka eneo pana bila usawazishaji sahihi.

4. Taarifa za Mitambo na Ufungaji

4.1 Vipimo vya Muhtasari

Kifaa hiki kinafuata muhtasari wa kifurushi cha kiwango cha tasnia. Vipimo muhimu vinajumuisha ukubwa wa mwili, nafasi ya kuongoza, na urefu wa jumla. Kifurushi kimeundwa kwa teknolojia ya kusakinisha uso (SMT). Vipimo vyote viko kwenye milimita na uvumilivu wa kawaida wa ±0.1mm isipokuwa imebainishwa vinginevyo.

4.2 Utambulisho wa Ubaguzi na Ubunifu wa Pad

Kathodi kwa kawaida huwekwa alama kwenye kifurushi. Waraka wa data hutoa vipimo vipendwa vya pad ya kuuza kwa mpangilio wa PCB. Ubunifu ulipendwa wa pad huhakikisha muunganisho thabiti wa kuuza na utulivu sahihi wa mitambo wakati wa na baada ya mchakato wa reflow. Inashauriwa kutumia stensili ya chuma yenye unene wa 0.1mm hadi 0.12mm kwa ajili ya utumiaji wa wino wa kuuza.

5. Mwongozo wa Kuuza na Usanikishaji

5.1 Wasifu wa Kuuza Reflow

Sehemu hii imestahili kwa michakato ya kuuza reflow isiyo na risasi (Pb-free). Wasifu wa joto ulipendwa umetolewa, ukifuata viwango vya JEDEC. Vigezo muhimu vinajumuisha eneo la joto la awali (150-200°C), joto la kilele lisilozidi 260°C, na wakati juu ya kioevu (TAL) ambao huhakikisha umbo sahihi la muunganisho wa kuuza bila kufichua sehemu kwa mkazo wa joto uliozidi. Kifaa kinaweza kustahimili wasifu huu kwa kiwango cha juu cha sekunde 10 kwenye joto la kilele, hadi mara mbili.

5.2 Kuuza kwa Mkono

Ikiwa kuuza kwa mkono ni lazima, inapaswa kufanywa kwa ncha ya chuma cha kuuza yenye joto lisilozidi 300°C, na wakati wa kuwasiliana unapaswa kuwa mdogo kwa kiwango cha juu cha sekunde 3 kwa kila kiunganishi. Hii hupunguza hatari ya uharibifu wa joto kwa die ya semiconductor au kifurushi cha plastiki.

5.3 Hali ya Hifadhi

Ili kuzuia unyonyaji wa unyevu, ambao unaweza kusababisha \"popcorning\" wakati wa reflow, hali maalum za hifadhi zimeamriwa. Katika begi lake asili la kuhifadhi unyevu lililofungwa na dawa ya kukausha, kifaa kinapaswa kuhifadhiwa kwa ≤30°C na ≤90% RH na kutumiwa ndani ya mwaka mmoja. Mara tu begi linapofunguliwa, vipengele vinapaswa kuhifadhiwa kwa ≤30°C na ≤60% RH na kwa vyema kusindika ndani ya wiki moja. Kwa hifadhi ya muda mrefu nje ya ufungaji asili, kukaanga kwa takriban 60°C kwa angalau masaa 20 kabla ya kuuza kunahitajika.

5.4 Kusafisha

Ikiwa kusafisha baada ya kuuza kunahitajika, vimumunyisho tu vya kwa misingi ya pombe kama pombe ya isopropyl vinapaswa kutumika. Visafishaji vikali vya kemikali vinapaswa kuepukwa kwani vinaweza kuharibu nyenzo za kifurushi au lenzi.

6. Taarifa za Ufungaji na Kuagiza

6.1 Vipimo vya Mkanda na Reeli

Sehemu hii inasambazwa kwenye mkanda wa kubeba uliochorwa na mkanda wa kinga. Upana wa mkanda ni 8mm, umefungwa kwenye reeli ya kawaida yenye kipenyo cha inchi 7 (178mm). Kila reeli ina vipande 3000. Ufungaji unafuata vipimo vya ANSI/EIA 481-1-A-1994, na kuhakikisha kuendana na vifaa vya kulisha otomatiki.

7. Mapendekezo ya Matumizi na Mazingatio ya Ubunifu

7.1 Usanidi wa Sakiti wa Kawaida

Hali ya kawaida ya uendeshaji kwa photodiode kama LTR-C155DD-G ni hali ya photoconductive. Hapa, diode iko katika upendeleo wa kinyume na voltage (k.m., 5V, kama ilivyo kwenye hali ya majaribio). Mkondo wa mwanga unaotokana ni sawia na ukubwa wa mwanga. Mkondo huu unaweza kubadilishwa kuwa voltage kwa kutumia kipingamizi cha mzigo (RL). Thamani ya RL huathiri mzunguko wa pato la voltage na upana wa bandi (kasi) ya sakiti kutokana na muda wa RC ulioundwa na uwezo wa kiunganishi wa photodiode (CT). Kwa matumizi ya kasi ya juu kama usimbaji wa udhibiti wa mbali wa IR wa 38 kHz, RL ndogo (k.m., 1kΩ hadi 10kΩ) hutumiwa. Kwa usikivu wa juu zaidi katika hali ya mwanga mdogo, RL kubwa au sakiti ya kiwango cha mkondo (TIA) inashauriwa.

7.2 Mazingatio ya Ubunifu wa Macho

Ili kuboresha utendaji, chanzo cha infrared (IRED) kinapaswa kuwa na urefu wa wimbi wa utoaji unaolingana na usikivu wa kilele wa photodiode (karibu na 940nm). Kichujio cha macho kinaweza kuwekwa mbele ya photodiode ili kuzuia mwanga unaoonekana, na kuboresha kwa kiasi kikubwa uwiano wa ishara-kwa-kelele katika mazingira yenye mwanga wa mazingira wenye nguvu. Pembe pana ya kuona ya photodiode hurahisisha usawazishaji wa macho lakini pia inaweza kuifanya iwe nyeti zaidi kwa mwanga wa kupita; kifuniko cha mitambo kinaweza kusaidia kufafanua uwanja wa maono.

7.3 Mazingatio ya Mpangilio

Fuata mpangilio ulipendwa wa pad ya kuuza ili kuhakikisha uwezo mzuri wa kuuza na nguvu ya mitambo. Katika sakiti nyeti za analog, weka alama kutoka kwa anode na cathode ya photodiode iwe fupi iwezekanavyo ili kupunguza kukamata kelele na uwezo wa kizazi. Kutuliza na kinga sahihi kunaweza kuwa muhimu katika mazingira yenye kelele ya umeme.

8. Ulinganisho wa Kiufundi na Tofauti

Ikilinganishwa na phototransistor, photodiode kama LTR-C155DD-G inatoa muda wa majibu wa kasi zaidi (chini ya microsecond dhidi ya microseconds), na kuifanya bora zaidi kwa usafirishaji wa data wa kasi ya juu au upokeaji wa ishara zilizobadilishwa. Pia hutoa pato la mstari zaidi linalohusiana na ukubwa wa mwanga. Ikilinganishwa na photodiode zingine, vipengele vyake vya msingi vinajumuisha kifurushi cha kiwango cha usanikishaji otomatiki, kuendana na reflow isiyo na risasi, na utendaji wa kasi ya juu uliobainishwa unaofaa kwa itifaki za IR za watumiaji.

9. Maswali Yanayoulizwa Mara kwa Mara (Kulingana na Vigezo vya Kiufundi)

9.1 Kuna tofauti gani kati ya Mkondo wa Mwanga wa Kinyume (Ip) na Mkondo wa Sakiti Fupi (Is)?

Mkondo wa Mwanga wa Kinyume (Ip) hupimwa wakati photodiode iko chini ya voltage ya upendeleo wa kinyume (k.m., 5V). Hii ndiyo hali ya kawaida ya uendeshaji kwa majibu ya mstari na kasi. Mkondo wa Sakiti Fupi (Is) hupimwa wakati hakuna volts kwenye diode (hali ya photovoltaic). Thamani ya kawaida ni sawa, lakini hali ya photovoltaic ina majibu ya polepole zaidi na pato la mkondo linalotegemea voltage.

9.2 Ninawezaje kuchagua thamani ya kipingamizi cha mzigo (RL)?

Uchaguzi huu unahusisha usawazishaji kati ya upana wa bandi na ukubwa wa ishara. Kwa ishara ya IR ya 38kHz, kipindi ni takriban 26µs. Muda wa kupanda/kushuka wa photodiode (0.3µs) ni wa kasi zaidi kuliko hii, kwa hivyo sio kipengele cha kikomo. Muda wa RC (RL * CT) unapaswa kuwa mdogo sana kuliko upana wa msukumo unahitaji kugundua. Kwa kipingamizi cha 1kΩ na uwezo wa 14pF, muda wa RC ni 14ns, ambayo ni bora kwa kasi ya juu. RL kubwa hutoa voltage kubwa ya pato kwa kiwango sawa cha mwanga lakini hupunguza upana wa bandi na inaweza kuongeza kelele.

9.3 Kwa nini kukaanga kunahitajika ikiwa sehemu zimehifadhiwa nje ya begi?

Vifurushi vya SMT vya plastiki vinaweza kunyonya unyevu kutoka hewani. Wakati wa mchakato wa joto la juu la kuuza reflow, unyevu huu uliofungwa unaweza kuyeyuka kwa kasi, na kuunda shinikizo la ndani ambalo linaweza kuvunja kifurushi au kuipasua die - jambo linalojulikana kama \"popcorning.\" Kukaanga huondoa unyevu huu ulionyonywa, na kuzuia hali hii ya kushindwa.

10. Utangulizi wa Kanuni ya Uendeshaji

Photodiode ni kiunganishi cha PN cha semiconductor. Wakati fotoni zenye nishati kubwa kuliko bandgap ya semiconductor zinapogonga eneo la kupungua la kiunganishi, zinaweza kuchochea elektroni kutoka kwenye bendi ya valence hadi bendi ya conduction, na kuunda jozi za elektroni-na-shimo. Chini ya ushawishi wa uwanja wa umeme wa ndani (ulio asili katika kiunganishi au ulioimarishwa na voltage ya upendeleo wa kinyume wa nje), vibeba hivi vya malipo hutetereka mbali, na kuzalisha mkondo unaoweza kupimika katika sakiti ya nje. Mkondo huu wa mwanga ni sawia moja kwa moja na ukubwa wa mwanga unaoingia, mradi kifaa kinafanya kazi ndani ya eneo lake la mstari. Urefu wa wimbi wa kilele wa usikivu huamuliwa na nishati ya bandgap ya nyenzo ya semiconductor iliyotumiwa.

11. Mienendo ya Maendeleo

Mwelekeo katika sensorer tofauti za infrared kama photodiode unaelekea kwenye kupunguzwa zaidi kwa ukubwa wa vifurushi huku ukidumisha au kuboresha vigezo vya utendaji kama mkondo wa chini wa giza, kasi ya juu zaidi, na uthabiti ulioimarishwa dhidi ya usumbufu wa mwanga wa mazingira. Ujumuishaji ni mwelekeo mwingine muhimu, na vifaa vinavyochanganya photodiode na kivutio maalum, kichujio, na mantiki ya dijiti katika kifurushi kimoja ili kuunda moduli kamili za \"kipokeaji cha IR\" zinazorahisisha ubunifu wa bidhaa ya mwisho. Pia kuna msukumo endelevu wa kuaminika zaidi na kuendana na viwango vikali vya mazingira na uzalishaji, kama vile kwa matumizi ya magari au viwanda.