LTR-516AD Phototransistor Datasheet - Kifurushi cha Kijani Kibichi - Voltage ya Kinyume ya 30V - Dissipation ya Nguvu ya 150mW - Waraka wa Kiufundi wa Kiswahili

1. Muhtasari wa Bidhaa

LTR-516AD ni phototransistor ya kisilika ya NPN yenye utendaji wa hali ya juu iliyoundwa kwa kugundua mionzi ya infrared. Kazi yake kuu ni kubadilisha mwanga wa infrared unaoingia kuwa mkondo wa umeme. Kipengele muhimu cha sehemu hii ni kifurushi chake maalum cha plastiki cha kijani kibichi, kilichoundwa kuchuja sehemu kubwa ya wigo wa mwanga unaoonekana. Hii inafanya iweze kutumika hasa katika matumizi ambapo sensor lazima ijibu hasa ishara za infrared, na kupunguza usumbufu kutoka kwa mwanga wa mazingira unaoonekana. Kifaa hiki kinatoa mchanganyiko wa usikivu mkubwa wa mwanga, uwezo mdogo wa kiungo, na nyakati za haraka za kubadilisha, na kuifanya kuwa chaguo bora kwa mifumo mbalimbali ya kugundua infrared na mawasiliano.

2. Uchambuzi wa kina wa Vigezo vya Kiufundi

2.1 Viwango vya Juu Kabisa

Kifaa hiki kimewekwa viwango vya kufanya kazi ndani ya mipaka maalum ya mazingira na umeme ili kuhakikisha uaminifu na kuzuia uharibifu. Dissipation ya juu ya nguvu ni 150 mW kwa joto la mazingira (T_A) la 25°C. Inaweza kustahimili voltage ya kinyume (V_R) hadi 30 V. Anuwai ya joto la uendeshaji ni kutoka -40°C hadi +85°C, wakati inaweza kuhifadhiwa katika joto kutoka -55°C hadi +100°C. Kwa usanikishaji, waya zinaweza kuuzwa kwa 260°C kwa muda wa juu wa sekunde 5, na sehemu ya kuuza iko angalau 1.6mm kutoka kwa mwili wa kifurushi.

2.2 Tabia za Umeme na Mwanga

Vigezo vyote vya umeme na mwanga vimeainishwa kwa T_A= 25°C. Voltage ya kuvunjika kinyume (V_(BR)R) kwa kawaida ni 30V kwa mkondo wa kinyume (I_R) wa 100µA. Mkondo wa giza wa kinyume (I_D(R)), ambao ni mkondo wa uvujaji wakati hakuna mwanga unaoingia, una thamani ya juu ya 30 nA kwa V_R= 10V. Chini ya mionzi (E_e) ya 0.5 mW/cm² kutoka kwa chanzo cha 940nm, phototransistor hutoa voltage ya wazi (V_OC) ya 350 mV. Utendaji wake wa nguvu una sifa za nyakati za kupanda na kushuka (T_r, T_f) ya nanosekunde 50 kila moja wakati inapojaribiwa na V_R=10V, msukumo wa 940nm, na upinzani wa mzigo wa 1 kΩ. Mkondo wa mzunguko mfupi (I_S), kipimo muhimu cha usikivu, ni 2 µA (kawaida) chini ya V_R=5V, λ=940nm, na E_e=0.1 mW/cm². Uwezo wa jumla wa kiungo (C_T) ni 25 pF kiwango cha juu kwa V_R=3V na 1 MHz. Wavelength ya usikivu wa juu wa wigo (λ_SMAX) ni 900 nm.

3. Uchambuzi wa Mviringo wa Utendaji

Datasheet inatoa mikondo kadhaa ya tabia ambayo ni muhimu kwa ubunifu wa saketi. Mchoro 1 unaonyesha mkondo wa giza (I_D) dhidi ya voltage ya kinyume (V_R), unaonyesha tabia ya uvujaji wa kifaa katika giza. Mchoro 2 unaonyesha jinsi uwezo wa kiungo (C_T) hupungua kwa kuongezeka kwa voltage ya kinyume, ambayo ni muhimu kwa matumizi ya mzunguko wa juu. Mchoro 3 unaonyesha mabadiliko ya mkondo wa mwanga na joto la mazingira, unaonyesha jinsi pato la sensor inaweza kubadilika na mabadiliko ya joto. Mchoro 4 pia unaonyesha mkondo wa giza dhidi ya joto. Mchoro 5 ni mzunguko wa usikivu wa jamaa wa wigo, ambao kwa picha unathibitisha majibu ya juu kwa 900nm na ufanisi wa kifurushi cha kijani kibichi katika kupunguza usikivu katika anuwai ya mwanga unaoonekana. Mchoro 6 unaonyesha uhusiano wa mstari kati ya mkondo wa mwanga (I_p) na mionzi ya infrared (E_e). Mchoro 7 ni mchoro wa polar unaonyesha utegemezi wa pembe ya usikivu. Mchoro 8 unaonyesha kwa kina jinsi dissipation ya juu ya nguvu inavyopungua kadiri joto la mazingira linapoongezeka zaidi ya 25°C.

4. Taarifa ya Mitambo na Kifurushi

LTR-516AD imewekwa kwenye kifurushi maalum cha plastiki cha kijani kibichi. Vidokezo muhimu vya vipimo ni pamoja na: vipimo vyote viko kwenye milimita, na uvumilivu wa jumla wa ±0.25mm isipokuwa imeainishwa vinginevyo. Utoaji wa juu wa resini chini ya flange ni 1.5mm. Nafasi ya waya hupimwa kwenye sehemu ambapo waya hutoka kwenye mwili wa kifurushi. Kifurushi kimeundwa kwa ajili ya kusanikishwa kwa njia ya shimo. Rangi ya kijani kibichi ni sehemu muhimu ya kazi yake, ikifanya kazi kama kichujio cha mwanga unaoonekana ili kuboresha uwiano wa ishara-kwa-kelele kwa ajili ya kugundua infrared.

5. Miongozo ya Kuuza na Usanikishaji

Kwa kuuza kwa uaminifu, ni muhimu kuzingatia hali zilizoainishwa. Waya zinapaswa kuuzwa kwa joto la 260°C kwa muda wa juu wa sekunde 5. Sehemu ya kuuza lazima iwe angalau 1.6mm (0.063 inchi) mbali na mwili wa kifurushi cha plastiki ili kuzuia uharibifu wa joto kwa die ya semiconductor na ufungaji wa plastiki. Mbinu za kawaida za kuuza mawimbi au kuuza kwa mkono zinaweza kutumika, mradi mipaka ya joto na muda inazingatiwa kwa ukali. Ufichuliwa wa muda mrefu kwa joto zaidi ya kikomo kilichoainishwa kunaweza kudhoofisha utendaji au kusababisha kushindwa kwa kudumu.

6. Mapendekezo ya Matumizi

6.1 Mazingira ya Kawaida ya Matumizi

LTR-516AD inafaa vizuri kwa matumizi mbalimbali ya msingi wa infrared. Hizi ni pamoja na kugundua vitu na kugundua karibu katika mifumo ya otomatiki na usalama, sensor za wazi katika printer na mashine za kuuza, swichi zisizo na mguso, na viungo vya mawasiliano ya data ya infrared (kama viingilizi vya zamani vya IRDA). Wakati wake wa haraka wa kubadilisha hufanya iweze kutumika katika mifumo inayohitaji kugundua msukumo haraka.

6.2 Mambo ya Kuzingatia katika Ubunifu

Wakati wa kubuni na phototransistor hii, mambo kadhaa lazima yazingatiwe. Kwanza, sehemu ya kufanya kazi inapaswa kuchaguliwa kwa kuzingatia usikivu unaohitajika na kasi; voltage ya juu ya kinyume kwa ujumla hupunguza uwezo na kuboresha kasi lakini huongeza mkondo wa giza. Thamani ya upinzani wa mzigo (R_L) ni uchaguzi muhimu wa ubunifu: R_Lkubwa hutoa pato la juu la voltage lakini hupunguza wakati wa kujibu (huongeza wakati wa RC). Kifurushi cha kijani kibichi hupunguza usumbufu kutoka kwa mwanga wa mazingira unaoonekana, lakini mbunifu bado anapaswa kuzingatia mandharinyuma ya infrared katika mazingira ya matumizi. Kwa uendeshaji thabiti juu ya joto, mabadiliko yaliyoonyeshwa kwenye Mchoro 3 na 4 yanapaswa kuzingatiwa, labda kupitia fidia ya joto katika saketi ya usindikaji wa ishara.

7. Ulinganisho wa Kiufundi na Tofauti

Kipengele kikuu cha kutofautisha cha LTR-516AD ni kifurushi chake maalum cha kijani kibichi cha kuzuia mwanga unaoonekana, ambacho hakipatikani katika phototransistor zote za kawaida. Hii inampa faida kubwa katika mazingira yenye mwanga unaoonekana unaobadilika. Mchanganyiko wake wa vigezo—mkondo wa mzunguko mfupi wa hali ya juu (2 µA kwa kawaida), uwezo mdogo (25 pF kiwango cha juu), na nyakati za haraka za kubadilisha (50 ns)—hufanya iwe sehemu ya usawa inayofaa kwa matumizi ya usikivu na ya kasi ya wastani. Ikilinganishwa na photodiodes, phototransistor kama LTR-516AD hutoa faida ya ndani, na kusababisha mkondo wa pato la juu kwa mwanga sawa wa kuingiza, na kurahisisha hatua za baadaye za kikuza.

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

Q: Kifurushi cha kijani kibichi kina lengo gani?

A: Plastiki ya kijani kibichi hufanya kazi kama kichujio cha mwanga kilichojengwa ndani. Inapunguza kwa kiasi kikubwa wavelengths katika wigo unaoonekana wakati inaruhusu mwanga wa infrared (hasa karibu 900-940nm) kupita. Hii hupunguza majibu ya sensor kwa mwanga wa chumba, mwanga wa jua, au vyanzo vingine vinavyoonekana, na kuifanya iwe ya kuaminika zaidi kwa kugundua ishara maalum za infrared.

Q: Ninawezaje kufasiri kigezo cha "Mkondo wa Mzunguko Mfupi (I_S)"?

A: I_Shupimwa wakati collector na emitter zimefungwa mzunguko mfupi (V_CE= 0V). Inawakilisha mkondo unaozalishwa na mwanga kwa kila kitengo cha mionzi chini ya hali maalum za majaribio (940nm, 0.1 mW/cm²). Katika saketi yako, mkondo halisi wa pato utakuwa chini ya I_Swakati upinzani wa mzigo au voltage ya bias inatumika, lakini I_Sni takwimu muhimu ya kulinganisha usikivu wa msingi wa vifaa tofauti.

Q: Kwa nini nyakati za kupanda na kushuka ni muhimu?

A: Vigezo hivi (T_rna T_f) hufafanua jinsi phototransistor inavyoweza kujibu haraka kwa mabadiliko ya ukubwa wa mwanga. Thamani ya 50 ns inamaanisha kifaa kinaweza kwa nadharia kushughulikia masafa ya ishara hadi megahertz kadhaa, na kuifanya ifae kwa mifumo ya IR ya msukumo, usambazaji wa data, au matumizi ya kuhesabu kwa kasi.

Q: Joto linaathirije utendaji?

A: Kama inavyoonyeshwa kwenye mikondo, mkondo wa giza (kelele) na mkondo wa mwanga (ishara) zote huongezeka kwa joto. Kuongezeka kwa mkondo wa giza kunaweza kuwa kikubwa, na kwa uwezekano kuongeza kiwango cha chini cha kelele. Wabunifu lazima wakuhakikisha kuwa saketi ya usindikaji wa ishara inaweza kushughulikia mabadiliko haya, hasa ikiwa kifaa kinafanya kazi katika anuwai kamili ya -40°C hadi +85°C.

9. Kesi ya Ubunifu ya Vitendo

Fikiria kubuni saketi rahisi ya kugundua vitu vya infrared. LTR-516AD imeunganishwa na emitter ya LED ya infrared. Phototransistor imeunganishwa katika usanidi wa emitter ya kawaida: collector imeunganishwa kwa voltage ya usambazaji (mfano, 5V) kupitia upinzani wa mzigo R_L, na emitter imewekwa chini. Wakati hakuna kitu kilichopo, mwanga wa infrared kutoka kwa LED unafika kwenye phototransistor, na kusababisha iendelee na kuvuta voltage ya collector (V_OUT) chini. Wakati kitu kinavunja boriti, phototransistor huzima, na V_OUThuenda juu. Thamani ya R_Llazima ichaguliwe kulingana na mabadiliko ya voltage ya pato na kasi inayotaka. Kwa usambazaji wa 5V na I_Sya kawaida ya 2µA, R_Lya 10 kΩ ingeleta kushuka kwa voltage ya takriban 20 mV wakati imewashwa, ambayo ni ndogo sana. Kwa hivyo, hatua ya kulinganisha ya kikuza ya operesheni kwa kawaida ingeongezwa baada ya phototransistor ili kutoa pato safi la dijiti. Kifurushi cha kijani kibichi husaidia kukataa mwanga wa mazingira, na kufanya mfumo uwe imara kwa matumizi katika hali mbalimbali za mwanga.

10. Kanuni ya Uendeshaji

Phototransistor kimsingi ni transistor ya kiungo ya bipolar (BJT) ambapo mkondo wa msingi unazalishwa na mwanga badala ya kutolewa kwa umeme. Katika LTR-516AD (aina ya NPN), fotoni zinazoingia zenye nguvu zaidi ya pengo la bendi ya silika huunda jozi za elektroni-na-shimo katika eneo la kiungo cha msingi-collector. Vichukuzi hivi vilivyozalishwa na mwanga hutiwa kwenye uwanja wa umeme, na kwa ufanisi kuunda mkondo wa msingi. Mkondo huu wa msingi kisha hukuza kwa faida ya mkondo ya transistor (beta, β), na kusababisha mkondo mkubwa zaidi wa collector. Kifaa kwa kawaida huendeshwa na terminal ya msingi ikiachwa wazi au kutenganishwa, na bias ya kinyume hutumiwa kwenye kiungo cha collector-msingi ili kupanua eneo la kupungua, na kuboresha usikivu na kasi.

11. Mienendo ya Sekta

Uwanja wa kugundua mwanga unaendelea kubadilika. Kuna mwelekeo wa kuunganishwa, ambapo kigunduzi cha mwanga, kikuza, na mantiki ya dijiti huchanganywa kuwa chip moja (mfano, sensor za mwanga wa mazingira zilizounganishwa, sensor za karibu). Vifurushi vya kifaa cha kusanikishwa kwenye uso (SMD) vinakuwa maarufu zaidi kuliko aina za shimo kwa usanikishaji wa otomatiki. Pia kuna maendeleo endelevu katika nyenzo na miundo ili kuboresha usikivu, kupunguza kelele (mkondo wa giza), na kupanua anuwai ya wigo. Hata hivyo, vipengele tofauti kama LTR-516AD bado ni muhimu kwa matumizi yanayohitaji sifa maalum za utendaji, njia maalum za mwanga, au usimamizi wa voltage ya juu ambayo inaweza kukosekana katika suluhisho zilizounganishwa. Kanuni ya kutumia vifurushi vilivyochujwa kwa majibu maalum ya wigo bado ni mazoezi ya kawaida na yenye ufanisi ya ubunifu.