LTR-536AD Phototransistor Datasheet - Dark Green Package - 30V Reverse Voltage - 150mW Power Dissipation - English Technical Document

1. Mchanganuo wa Bidhaa

LTR-536AD ni fototransista ya silikoni ya NPN yenye utendaji wa hali ya juu, iliyoundwa mahsusi kwa matumizi ya kugundua mionzi ya infrared (IR). Kazi yake ya msingi ni kubadilisha mionzi ya infrared inayoangukia kuwa mkondo wa umeme. Kipengele kinachochangia kipekee cha sehemu hii ni kifurushi chake maalum cha epoksi ya plastiki ya kijani kibichi. Nyenzo hii imeundwa kupunguza au "kukata" urefu wa mawimbi ya mwanga unaoonekana, na hivyo kuimarisha kwa kiasi kikubwa usikivu wake na uwiano wa mawimbi-kwa-kelele hasa ndani ya wigo wa infrared, kwa kawaida karibu na 940nm. Hii inaifanya kuwa chaguo bora kwa matumizi ambapo ubaguzi dhidi ya mwanga unaoonekana wa mazingira ni muhimu.

Faida Kuu:

• Uwezo wa Juu wa Kupiga Picha: Hutoa ishara ya umeme yenye nguvu kwa kiwango fulani cha mnururisho wa infrared.
• Infrared Optimized: Kifurushi cha kijani kibichi kinafanya kazi kama kichujio cha mwanga unaoonekana, na kufanya kifaa hiki kiwe cha kufaa hasa kwa kugundua IR safi.
• Low Junction Capacitance: Kigezo hiki ni muhimu sana kwa uendeshaji wa masafa ya juu, kukiwezesha nyakati za majibu za haraka.
• Tabia za Kubadilisha Haraka: Ina sifa za nyakati za kupanda na kushuka haraka, zinazofaa kwa mifumo ya IR ya mipigo na mawasiliano ya data.
• Masafa ya Juu ya Kukatwa: Inasaidia uendeshaji katika saketi za masafa ya juu.

Target Market: Phototransistor hii inalenga wabunifu na wahandisi wanaofanya kazi kwenye mifumo ya msingi wa infrared. Matumizi ya kawaida ni pamoja na sensor za ukaribu, ugunduzi wa vitu, swichi zisizo na mguso, viungo vya usambazaji wa data ya IR (kama vile udhibiti wa mbali), otomatiki ya viwanda, na mfumo wowote unaohitaji ugunduzi wa kuaminika wa ishara za infrared huku ukikataa usumbufu kutoka kwa vyanzo vya mwanga vinavyoonekana.

2. Uchambuzi wa Kina wa Vigezo vya Kiufundi

Vigezo vyote vimebainishwa kwa joto la mazingira (T_A) la 25°C isipokuwa ikibainishwa vinginevyo. Kuelewa vigezo hivi ni muhimu kwa kubuni sakiti ipasavyo na kuhakikisha uendeshaji unaotegemewa ndani ya mipaka ya kifaa.

2.1 Viwango vya Juu Kabisa

Hizi ndizo viwango vya mkazo ambavyo ukizidi, kifaa kinaweza kuharibika kabisa. Uendeshaji unapaswa kudumishwa ndani ya viwango hivi kila wakati.

• Mtawanyiko wa Nguvu (P_D): 150 mW. Hii ndiyo nguvu ya juu inayoruhusiwa ambayo kifaa kinaweza kutawanya kama joto.
• Voltage ya Kinyume (V_R): 30 V. Voltage ya juu kabisa inayoweza kutumiwa kwa upande wa kinyume katika makutano ya kolekta-emita.
• Safu ya Halijoto ya Uendeshaji (T_endesha): -40°C to +85°C. The ambient temperature range for normal device operation.
• Storage Temperature Range (T_stg): -55°C hadi +100°C. Masafa ya joto kwa uhifadhi usio wa uendeshaji.
• Joto la Uuzaji wa Risasi: 260°C kwa sekunde 5, zilizopimwa 1.6mm kutoka kwa mwili wa kifurushi. Hii inafafanua vikwazo vya wasifu wa uuzaji wa reflow.

2.2 Electrical & Optical Characteristics

Vigezo hivi vinabainisha utendaji wa kifaa chini ya hali maalum za majaribio.

• Reverse Breakdown Voltage (V_(BR)R): 30 V (Min). Voltage ambayo sasa ya nyuma (I_R) huongezeka kwa kasi (imejaribiwa kwa 100µA). Hii inalingana na Kipimo cha Juu Kabisa.
• Sasa ya Giza ya Nyuma (I_D(R)): 30 nA (Max). Mchakato wa kuvuja unaotiririka wakati kifaa kiko katika upendeleo wa kinyume (V_R=10V) na katika giza kamili (E_e=0). Thamani ya chini inaonyesha utendaji bora katika hali ya mwanga mdogo.
• Open Circuit Voltage (V_OC): 350 mV (Typ). The voltage generated across the device under illumination (λ=940nm, E_e=0.5mW/cm²) with no external load (open circuit).
• Short Circuit Current (I_S): 1.7 µA (Min), 2 µA (Typ). Muda unaopita wakati kifaa kinawashwa (λ=940nm, E_e=0.1mW/cm²) na pato linapunguzwa (V_R=5V). Hii ni kipimo muhimu cha usikivu.
• Muda wa Kupanda (T_r) & Fall Time (T_f): 50 nsec (Typ). Muda unaohitajika kwa mkondo wa pato kupanda kutoka 10% hadi 90% (kupanda) au kushuka kutoka 90% hadi 10% (kushuka) ya thamani yake ya mwisho kukabiliana na mabadiliko ya ghafla ya mwangaza. Muhimu kwa matumizi ya kasi ya juu.
• Uwezo wa Jumla (C_T): 25 pF (Typ). Uwezo wa makutano uliyopimwa kwa V_R=3V na f=1MHz gizani. Uwezo mdogo unaruhusu kasi za kubadili haraka.
• Wavelength of Max Sensitivity (λ_SMAX): 900 nm (Typ). Upeo wa urefu wa mwanga wa infrared ambao phototransistor inajibu zaidi. Imeboreshwa kwa vitoa miali karibu 940nm.

3. Uchambuzi wa Mkunjo wa Utendaji

The datasheet provides several graphs illustrating the device's behavior under varying conditions. These are invaluable for detailed design work beyond the typical/min/max numbers.

3.1 Dark Current vs. Reverse Voltage (Fig.1)

This curve shows how the reverse dark current (I_D) huongezeka kwa voltage ya nyuma iliyotumika (V_R). Kwa kawaida huonyesha mkondo mdogo sana, uliokaribia kuwa thabiti kwenye voltage za chini, na ongezeko la taratibu kadri voltage inavyoongezeka, na kufikia ongezeko kali kwenye voltage ya kuvunjika. Wabunifu lazima wahakikishe V ya uendeshaji_R iko chini ya kutosha kwenye "knee" ya mkunjo huu ili kupunguza kelele kutokana na mkondo wa uvujaji.

3.2 Capacitance vs. Reverse Voltage (Fig.2)

Grafu hii inaonyesha uhusiano kati ya uwezo wa makutano (C_T) na voltage ya upendeleo wa nyuma. Uwezo hupungua kadri voltage ya nyuma inavyoongezeka. Kwa muundo wa mzunguko wa kasi ya juu, kufanya kazi kwenye voltage ya nyuma ya juu (ndani ya mipaka) kunaweza kupunguza C_T na kuboresha upana wa bendi, lakini hii lazima iwe sawasawa dhidi ya ongezeko la mkondo wa giza (kutoka kwenye Mchoro.1).

3.3 Photocurrent & Dark Current vs. Ambient Temperature (Fig.3 & Fig.4)

Mchoro 3 unaonyesha jinsi mkondo wa nuru (I_P) unavyobadilika kulingana na halijoto ya mazingira. Uthibitishaji wa phototransistor kwa ujumla hupungua kadri halijoto inavyoongezeka. Mchoro 4 unaonyesha ongezeko la kielelezo la mkondo wa giza (I_D) kwa kuongezeka kwa halijoto. Mikondo hii miwili ni muhimu sana kwa kubuni mifumo ambayo lazima ifanye kazi kwa uaminifu katika anuwai pana ya halijoto (mfano, -40°C hadi +85°C). Katika halijoto za juu, ongezeko la mkondo wa giza linaweza kuzamisha ishara dhaifu ya nuru, na hivyo kupunguza uwiano wa ishara kwa kelele.

3.4 Uwezo wa Kihisia wa Spectral (Mchoro.5)

This is perhaps the most important curve for application matching. It plots the normalized responsivity of the phototransistor across a range of wavelengths (typically ~800nm to 1100nm). The LTR-536AD shows peak sensitivity around 900nm and significant attenuation in the visible light spectrum (<800nm), a direct result of its dark green package. This curve must be cross-referenced with the emission spectrum of the intended IR LED or light source to ensure optimal coupling.

3.5 Mkondo wa Mwanga dhidi ya Mnururisho (Mchoro 6)

Grafu hii inaonyesha uhusiano wa mstari kati ya nguvu ya mwanga wa infrared inayopita (mnururisho E_e) na mkondo wa mwanga unaotokana (I_P). Mteremko wa mstari huu unawakilisha usikivu wa kifaa. Inathibitisha kifaa kinafanya kazi katika eneo la mstari kwa anuwai ya mnururisho uliyojaribiwa, ambayo ni inayotakikana kwa matumizi ya kihisia ya analog.

3.6 Total Power Dissipation vs. Ambient Temperature (Fig.8)

Mkunjo huu wa kupunguza nguvu unaonyesha matumizi ya juu ya nguvu yanayoruhusiwa (P_D) kama kazi ya joto la mazingira. Kikomo cha juu kabisa cha 150mW kinatumika tu hadi joto fulani (labda 25°C). Kadiri joto la mazingira linavyoongezeka, uwezo wa kifaa wa kutawanya joto hupungua, kwa hivyo nguvu ya juu inayoruhusiwa lazima ipunguzwe kwa mstari ili kuzuia joto kupita kiasi. Hii ni muhimu kwa mahesabu ya kuegemea.

4. Mechanical & Packaging Information

4.1 Package Dimensions

LTR-536AD inapatikana kwenye kifurushi cha kawaida cha 3mm (T-1) cha kupitia-shimo. Vidokezo muhimu vya vipimo kutoka kwenye karatasi ya data ni pamoja na:

• Vipimo vyote viko kwenye milimita (inchi zimetolewa kwenye mabano).
• Uvumilivu wa kawaida wa ±0.25mm (.010") unatumika isipokuwa ikiwa imebainishwa vinginevyo.
• Utoaji wa juu zaidi wa resini chini ya flange ni 1.5mm (.059").
• Umbali wa waya unapimwa mahali ambapo waya hutoka kwenye mwili wa kifurushi.

Utambuzi wa Upeo wa Umeme: Kifaa kina upande tambarare kwenye lenzi, ambao kwa kawaida unaonyesha kolekta. Kolekta ndefu zaidi kwa kawaida ni emitter. Hata hivyo, wabunifu wanapaswa kila wakati kuthibitisha upeo wa umeme kwa kipima umeme katika hali ya kupima diode kabla ya usakinishaji.

5. Soldering & Assembly Guidelines

Ili kuhakikisha uadilifu wa kifaa wakati wa usanikishaji, masharti yafuatayo lazima yazingatiwe:

• Reflow Soldering: Viunganishi vinaweza kustahimili joto la 260°C kwa upeo wa sekunde 5. Kipimo hiki kinachukuliwa 1.6mm (0.063") kutoka kwenye mwili wa kifurushi. Wasifu wa kawaida wa wimbi au reflow lazima urekebishwe ili kutii kikomo hiki na kuzuia uharibifu wa kifaa cha ndani cha semiconductor au kifurushi cha epoxy.
• Hand Soldering: If hand soldering is necessary, use a temperature-controlled iron and minimize the contact time to less than 3 seconds per lead. Use a heat sink clip on the lead between the joint and the package body if possible.
• Cleaning: Tumia tu vimumunyisho safi vilivyoidhinishwa vinavyolingana na nyenzo ya epoksi ya kijani kibichi. Epuka usafishaji wa ultrasonic isipokuwa ikiwa umelinganishwa na mipangilio ya nguvu/muda imethibitishwa, kwani inaweza kuharibu kifurushi au viunganisho vya ndani.
• Masharti ya Uhifadhi: Hifadhi katika mazingira yabisi, yasiyo na umeme tuli ndani ya safu maalum ya joto la uhifadhi ya -55°C hadi +100°C. Mfuko asilia wa kuzuia unyevu unapaswa kutumiwa ikiwa uhifadhi wa muda mrefu unatarajiwa.

6. Application Suggestions & Mazingatio ya Ubunifu

6.1 Typical Application Circuits

LTR-536AD inaweza kutumika katika usanidi mkuu mbili:

1. Switch Mode (Digital Output): The phototransistor is connected in series with a pull-up resistor between the supply voltage (V_CC) na ardhi. Pato linachukuliwa kutoka kwenye nodi ya kolekta. Wakati mwanga wa IR unang'aa kwenye sensor, huwashwa, na kuvuta voltage ya pato chini. Wakati wa giza, huzimwa, na upinzani wa kuvuta-juu huvuta pato juu. Thamani ya upinzani wa kuvuta-juu huamua kasi ya kubadili na matumizi ya sasa (upinzani mdogo hutoa ubadilishaji wa kasi lakini nguvu ya juu).
2. Hali ya Mstari (Pato la Analog): Usanidi sawa, lakini fototransista imewekwa katika eneo lake linalofanya kazi kwa kutumia sasa ya msingi isiyobadilika (mara nyingi sifuri, ikitegemea tu sasa ya mwanga) na upinzani wa kolekta. Voltage kwenye kolekta hubadilika kwa mstari na ukali wa mwanga wa IR unaoanguka. Hali hii hutumika kwa kuhisi analog, kama vile kupima umbali au kugundua kiwango cha mwanga.

6.2 Critical Design Considerations

• Source Matching: Always pair the LTR-536AD with an IR emitter (LED) that has a peak wavelength close to 940nm and aligns with the phototransistor's spectral sensitivity peak (900nm) for maximum efficiency.
• Ambient Light Rejection: Ingawa kifurushi cha kijani kibichi cha giza kinasaidia, kwa utendaji katika mazingira yenye mwanga mkali, uchujaji wa ziada wa macho (kichujio maalum cha kupitisha IR) au mbinu za usimbaji/utengano wa mawimbi (kupiga chanzo cha IR na kugundua ishara kwa usawa) zinaweza kuwa muhimu ili kukataa kelele ya mwanga wa mazingira.
• Upendeleo kwa Kasi: Ili kufikia wakati wa kujibu unaowezekana kwa haraka zaidi (50ns kwa kawaida), endesha kifaa kwa voltage ya nyuma (V_CE) ya takriban 10V na utumie upinzani mdogo wa mzigo (mfano, 1kΩ kama katika hali ya majaribio). Hii inapunguza kiwango cha wakati cha RC kinachoundwa na uwezo wa kiungo (C_T) na upinzani wa mzigo (R_L).
• Temperature Compensation: For precision applications over a wide temperature range, consider circuit techniques to compensate for the variation in dark current and sensitivity. This could involve using a matched phototransistor in a dark reference channel or implementing temperature-dependent gain adjustment in the signal conditioning circuitry.

7. Technical Comparison & Differentiation

LTR-536AD inatofautisha yenyewe katika soko la phototransistor kupitia kifurushi chake maalum. Ikilinganishwa na phototransistors za kawaida za epoksi wazi au maji-wazi, faida yake kuu ni kukatwa kwa mwanga unaoonekana uliowekwa ndani. Hii huondoa hitaji la kichujio cha IR cha nje katika matumizi mengi, na hivyo kupunguza idadi ya vipengele, gharama, na utata wa usanikishaji. Mchanganyiko wake wa kasi ya kubadili-badili ya kasi (50ns), uwezo mdogo wa umeme (25pF), na usikivu mzuri (2µA kwa kawaida kwa 0.1mW/cm²) hufanya iwe chaguo lililo na usawa kwa uhisiaji wa analog na viungo vya mawasiliano ya dijiti ya IR yenye kasi ya wastani.

8. Frequently Asked Questions (Based on Technical Parameters)

8.1 Naweza kuitumia na LED nyekundu (650nm)?

Jibu: Hapana, haipendekezwi. Mkunjo wa Uthibiti wa Wimbi la Mwangaza (Mchoro.5) unaonyesha uthibiti mdogo sana kwenye 650nm (nyekundu inayoonekana). Kifurushi cha kijani kibichi kinazuia kikamilifu urefu huu wa wimbi. Ili kugundua mwanga mwekundu, phototransistor yenye kifurushi cha wazi na upeo wa uthibiti katika safu inayoonekana inapaswa kuchaguliwa.

8.2 Kwa nini ishara yangu ya pato ina kelele katika mazingira ya joto?

Jibu: Tazama Mchoro 4 (Mkondo wa Giza dhidi ya Joto). Mkondo wa giza huongezeka kwa kasi kubwa kadri joto linavyoongezeka. Ikiwa mzunguko wako umeundwa kugundua ishara dhaifu ya IR, mkondo wa giza unaotokana na joto unaweza kuwa muhimu katika halijoto za juu, ukionekana kama kelele au uhamisho wa DC. Suluhisho ni pamoja na kupoza sensor, kutumia chanzo cha mwanga kilichorekebishwa na utambuzi wa synchronic, au kuchagua topolojia ya mzunguko ambayo inatoa mkondo wa giza.

8.3 Ninawezaje kuchagua thamani ya resistor ya mzigo (R_L)?

Jibu: Inahusisha usawazishaji kati ya kasi, unyeti, na nguvu.
Kwa Kasi (Digital Switching): Chagua R ndogo_L (mfano, 1kΩ hadi 4.7kΩ). Hii inatoa muda mdogo wa RC (C_T * R_L) kwa kasi ya makali lakini huteka mkondo zaidi.
Kwa Mwinuko wa Juu wa Voltage (Kuhisi Analog): Chagua R kubwa zaidi_L (mfano, 10kΩ hadi 100kΩ). Hii hutoa mabadiliko makubwa zaidi ya voltage ya pato kwa mabadiliko fulani ya mwanga lakini hupunguza kasi ya majibu.
Hakikisha kila wakati kushuka kwa voltage kwenye R_L wakati phototransistor iko wazi kabisa haisababishi voltage ya collector-emitter kuanguka chini ya kiwango cha saturation, na kwamba matumizi ya nguvu kwenye phototransistor yabaki chini ya kikomo kilichopunguzwa kwa joto lako la uendeshaji.

9. Mfano wa Matumizi ya Kivitendo

Application: Ugunduzi wa Vitu bila Mguso katika Kihesabu cha Viwanda.
Utekelezaji: IR LED (940nm) na LTR-536AD zimewekwa kwa pande tofauti za ukanda wa usafirishaji (mpangilio wa boriti-kupita). LED inasukumwa kwa mfululizo kwa 10kHz kwa kutumia saketi ya kiendeshi. Fototransista imeunganishwa katika hali ya kubadili na upinzani wa kuvuta-juu wa 4.7kΩ hadi 5V. Pato lake linaingizwa kwenye pini ya kukamata pembejeo ya kontrolla-mikrokontrolla. Chini ya hali ya kawaida (hakuna kitu), mwanga wa IR unaosukumwa unafikia sensor, na kusababisha pato kusukumwa kwa 10kHz. Programu thabiti ya mikrokontrolla hugundua mzunguko huu. Wakati kitu kinapopita kwenye boriti, kinazuia mwanga, na pato la fototransista linaenda na kubaki juu (au chini, kulingana na mantiki). Mikrokontrolla hugundua kukosekana kwa ishara ya 10kHz na kuongeza kihesabu. Kifurushi cha rangi ya kijani kibichi cha LTR-536AD kinazuia mwanga wa mazingira wa fluorescent au wa incandescent katika kiwanda kusababisha kihesabu vibaya.

10. Utangulizi wa Kanuni ya Uendeshaji

Phototransistor kimsingi ni transistor ya makutano ya bipolar (BJT) ambapo mkondo wa msingi hutokana na mwanga badala ya kusambazwa kwa umeme. Katika LTR-536AD (aina ya NPN), fotoni zinazoingia zenye nishati kubwa kuliko pengo la bendi ya silikoni (zinazolingana na urefu wa mawimbi mfupi zaidi ya ~1100nm) hufyonzwa katika eneo la makutano ya msingi-mkusanyiko. Ufyonzaji huu huunda jozi za elektroni na shimo. Uga wa umeme katika makutano ya mkusanyiko-msingi yaliyopendelewa kinyume husafirisha vibeba hivi, na kuzalisha mkondo wa mwanga. Mkondo huu wa mwanga hufanya kama mkondo wa msingi unaoingizwa kwenye transistor. Kwa sababu ya faida ya mkondo ya transistor (beta, β), mkondo wa mkusanyiko ni mkubwa zaidi kuliko mkondo wa mwanga wa awali (I_C = β * I_photo). Uvumbuzi huu wa ndani ndio unaotoa phototransistors usikivu wao wa juu ikilinganishwa na photodiodes. Epoxy ya kijani kibichi nene inachukua fotoni nyingi za mwanga unaoonekana, ikiruhusu fotoni za infrared pekee kufikia chipu ya silikoni, na hivyo kufanya kifaa hiki kiwe na usikivu wa kuchagua kwa IR.

Mwelekeo wa Teknolojia

Uwanja wa optoelectronics unaendelea kubadilika. Ingawa phototransistors za kipekee za kupenya-tundu kama LTR-536AD bado ni muhimu kwa matumizi mengi, mienendo inajumuisha:
Ujumuishaji: Kuongezeka kwa ujumuishaji wa kigundua nuru na saketi za mbele za analogi (vikuza, vichujio) na mantiki ya dijiti (vilinganishi, matokeo ya mantiki) katika suluhisho za chipu moja au moduli.
Teknolojia ya Kupachika Uso (SMT): Mabadiliko makubwa kuelekea vifurushi vidogo vya SMT kwa ajili ya usanikishaji wa kiotomatiki na kupunguza nafasi ya bodi, ingawa mara nyingi hufanyika kwa kughairi unyeti kutokana na maeneo madogo ya kazi.
Utaalamu: Uendelezaji wa vifaa vilivyo na majibu maalum zaidi ya wigo, kasi zaidi kwa mawasiliano ya data ya mwanga, na uthabiti ulioimarishwa dhidi ya mazingira magumu (joto la juu, unyevu).
Kanuni ya msingi ya fototransista bado haijabadilika, lakini utekelezaji wake unakuwa maalum zaidi kwa matumizi na unaounganishwa zaidi.