LTR-3208 Phototransistor Datasheet - Vipimo vya Kifurushi - Voltage ya Collector-Emitter 30V - Nguvu ya Kupotea 100mW - Waraka wa Kiufundi wa Kiswahili

1. Muhtasari wa Bidhaa

LTR-3208 ni phototransistor ya silikoni ya aina ya NPN iliyobuniwa kwa matumizi ya kugundua infrared. Imeingizwa kwenye kifurushi cha plastiki cha bei nafuu chenye lenzi iliyojumuishwa iliyoboreshwa kwa usikivu wa juu. Sehemu hii imeundwa kubadilisha mwanga wa infrared unaoingia kuwa mkondo wa umeme unaolingana kwenye terminali ya kolekta, na kufanya iweze kutumika katika mifumo mbalimbali ya kugundua na kuchunguza ambapo kugundua mwanga kwa uaminifu na bei nafuu kunahitajika.

1.1 Faida Kuu

Kifaa hiki kinatoa faida kadhaa muhimu kwa wabunifu. Kipengele chake kikuu ni safu pana ya uendeshaji ya mkondo wa kolekta, ikitoa urahisi katika kubuni saketi katika viwango tofauti vya ishara. Ujumuishaji wa lenzi moja kwa moja ndani ya kifurushi huongeza usikivu wake kwa mionzi ya infrared inayoingia, na kuboresha uwiano wa ishara-kwa-kelele na masafa ya kugundua. Zaidi ya hayo, matumizi ya kifurushi cha kawaida cha plastiki huchangia gharama ya chini ya sehemu, na kuifanya iwe chaguo la kuvutia kwa matumizi mengi au yanayohitaji gharama nafuu.

1.2 Soko Lengwa na Matumizi

Phototransistor hii inalenga soko pana la optoelectronics, ikitumika katika matumizi yanayohitaji kugundua bila kugusa. Matumizi ya kawaida ni pamoja na kugundua vitu, kugundua nafasi, vizuizi vya nafasi (k.m., katika printeri na encoder), swichi zisizo na mguso, na mifumo ya otomatiki ya viwanda. Uaminifu wake na muunganisho rahisi (kwa kawaida unahitaji upinzani wa kuvuta juu na voltage ya usambazaji) hufanya iwe chaguo la kawaida kwa vifaa vya elektroniki vya watumiaji na mifumo ya udhibiti wa viwanda.

2. Uchambuzi wa kina wa Vigezo vya Kiufundi

Utendaji wa umeme na mwanga wa LTR-3208 unaelezewa chini ya hali ya kawaida ya joto la mazingira (25°C). Kuelewa vigezo hivi ni muhimu kwa kubuni saketi kwa usahihi na kuhakikisha uendeshaji wa kuaminika ndani ya mipaka maalum ya kifaa.

2.1 Viwango vya Juu Kabisa

Viwango hivi hufafanua mipaka ya mkazo ambayo kifaa kinaweza kuharibiwa kabisa. Uendeshaji chini ya au kwenye mipaka hii hauhakikishiwi. Nguvu ya juu ya kupotea ni 100 mW, ambayo huamua muundo wa joto wa matumizi. Kima cha juu cha voltage ya kolekta-emitter (V_CEO) ni 30V, wakati kima cha juu cha voltage ya emitter-kolekta (V_ECO) ni 5V, ikionyesha kutofautiana kwa kifaa. Safu ya joto la uendeshaji ni kutoka -40°C hadi +85°C, na inaweza kuhifadhiwa katika mazingira kutoka -55°C hadi +100°C. Kwa kulehemu, waya zinaweza kustahimili 260°C kwa sekunde 5 wakati zikipimwa 1.6mm kutoka kwa mwili wa kifurushi.

2.2 Sifa za Umeme na Mwanga

Vigezo muhimu vya uendeshaji hufafanua utendaji wa kifaa chini ya hali maalum za majaribio. Voltage ya Kuvunjika ya Kolekta-Emitter (V_(BR)CEO) kwa kawaida ni 30V kwa mkondo wa kolekta wa 1mA bila mwanga. Voltage ya Kujaa ya Kolekta-Emitter (V_CE(SAT)) ni ya chini sana, kutoka 0.1V (kiwango cha chini) hadi 0.4V (kiwango cha juu) wakati kifaa kinatumika na mkondo wa kolekta wa 100μA chini ya mnururisho wa 1 mW/cm². Voltage hii ya chini ya kujaa ni nzuri kwa matumizi ya kubadilisha. Kasi ya kubadilisha inaelezewa na Muda wa Kupanda (T_r) na Muda wa Kushuka (T_f), maalum kama 10 μs na 15 μs mtawalia chini ya hali za majaribio za V_CC=5V, I_C=1mA, na R_L=1kΩ. Mkondo wa Giza wa Kolekta (I_CEO), ambao ni mkondo wa uvujaji bila mwanga, una thamani ya juu ya 100 nA kwa V_CE=10V.

2.3 Mkondo wa Kolekta Katika Hali ya Wazi na Kugawa

Kigezo muhimu ni Mkondo wa Kolekta Katika Hali ya Wazi (I_C(ON)), ambao ni pato la mkondo wakati kifaa kinang'aa. Kigezo hiki kinagawanywa, maana vifaa vinapangwa katika vikundi vya utendaji. Hali ya majaribio ni V_CE= 5V na mnururisho wa 1 mW/cm² kwa urefu wa wimbi wa 940nm. Vikundi hivi ni kama ifuatavyo: Kundi C: 0.8 hadi 2.4 mA; Kundi D: 1.6 hadi 4.8 mA; Kundi E: 3.2 hadi 9.6 mA; Kundi F: 6.4 mA (kiwango cha chini). Uugawaji huu huruhusu wabunifu kuchagua kifaa chenye safu ya usikivu inayofaa kwa matumizi yao maalum, na kuhakikisha utendaji thabiti wa mfumo.

3. Uchambuzi wa Mviringo wa Utendaji

Waraka huu unatoa mikondo kadhaa ya tabia inayoonyesha jinsi vigezo muhimu vinavyobadilika na mambo ya mazingira na uendeshaji. Michoro hii ni muhimu kwa kuelewa tabia ya kifaa zaidi ya maelezo ya sehemu moja yaliyotolewa kwenye jedwali.

3.1 Utegemezi wa Joto

Kielelezo 1 kinaonyesha uhusiano kati ya Mkondo wa Giza wa Kolekta (I_CEO) na Joto la Mazingira (T_a). Mkondo wa giza huongezeka kwa kasi na joto, ambayo ni sifa ya msingi ya makutano ya semiconductor. Wabunifu lazima wazingatie ongezeko hili la uvujaji katika mazingira ya joto la juu, kwani linaweza kuathiri kiwango cha ishara katika hali ya kuzima na kelele. Kielelezo 2 kinaonyesha kupunguzwa kwa Nguvu ya Juu Inayoruhusiwa ya Kolekta (P_C) kadiri joto la mazingira linavyopanda. Kima cha 100 mW ni halali tu kwa au chini ya 25°C; juu ya joto hili, nguvu ya juu lazima ipunguzwe kwa mstari ili kuzuia mkazo wa joto.

3.2 Tabia za Nguvu na Ushirikiano

Kielelezo 3 kinaonyesha jinsi Muda wa Kupanda na Kushuka (T_r, T_f) vinavyoathiriwa na Upinzani wa Mzigo (R_L). Muda wa kubadilisha huongezeka na upinzani mkubwa wa mzigo. Hii ni jambo muhimu la kuzingatia wakati wa kubuni saketi za kugundua kwa kasi, ambapo upinzani mdogo wa mzigo unaweza kuwa muhimu kufikisha upana wa bendi unayotaka, ingawa kwa gharama ya matumizi makubwa ya mkondo. Kielelezo 4 kinaonyesha Mkondo wa Kolekta wa Jamaa kama utendakazi wa Mnururisho (E_e). Uhusiano kwa ujumla ni wa mstari katika eneo la uendeshaji, na kuthibitisha kwamba mkondo wa pato ni sawia moja kwa moja na nguvu ya mwanga unaoingia, ambayo ni bora kwa matumizi ya kugundua analog.

3.3 Ushirikiano wa Wigo

Kielelezo 5 na 6 zinahusiana na usikivu wa wigo wa kifaa. Kielelezo 5 ni mchoro wa polar unaonyesha utegemezi wa pembe ya usikivu, na kuonyesha jinsi pato linavyobadilika na pembe ya mwanga unaoingia ikilinganishwa na mhimili wa kifaa. Hii ni muhimu kwa usawazishaji katika mifumo ya macho. Kielelezo 6, mkunjo wa Usambazaji wa Wigo, inaonyesha kwamba LTR-3208 ina usikivu mkubwa zaidi kwa mwanga wa infrared, na usikivu wa kilele unatokea kwa urefu maalum wa wimbi (inamaanishwa kuwa katika eneo la karibu la infrared, kawaida kwa phototransistor za silikoni). Ina ushirikiano usio na maana kwa mwanga unaoonekana, na kufanya iwe imara dhidi ya taa za mazingira katika hali nyingi.

4. Habari ya Mitambo na Kifurushi

4.1 Vipimo vya Kifurushi

LTR-3208 inatumia kifurushi cha kawaida cha plastiki chenye waya tatu. Kifurushi hiki kinajumuisha lenzi iliyotengenezwa juu ili kuzingatia mwanga unaoingia kwenye eneo lenye usikivu la semiconductor. Vipimo muhimu ni pamoja na ukubwa wa mwili, nafasi ya waya, na mwinuko wa resini chini ya flange, ambayo imebainishwa kuwa kiwango cha juu cha 1.5mm. Nafasi ya waya hupimwa kwenye sehemu ambapo waya zinatokana na mwili wa kifurushi. Vipimo vyote vinatolewa kwa milimita na uvumilivu wa kawaida wa ±0.25mm isipokuwa imebainishwa vinginevyo. Muundo wa kimwili na vipimo ni muhimu kwa kubuni wigo wa PCB na kuhakikisha kutoshea kwa usahihi ndani ya usanikisho.

4.2 Utambuzi wa Uchaguzi na Uunganisho wa Pini

Kifaa hiki kina pini tatu: Kolekta, Emitter, na Msingi (mara nyingi huachwa bila kuunganishwa au kutumika kwa kusawazisha katika baadhi ya usanidi). Uunganisho wa kawaida wa pini kwa phototransistor katika kifurushi hiki ni: wakati wa kutazama kifaa kutoka juu (upande wa lenzi) na upande wa gorofa au mchoro ukiangalia mwelekeo maalum, pini kutoka kushoto kwenda kulia kwa kawaida ni Emitter, Kolekta, na Msingi. Hata hivyo, wabunifu lazima kila wakati kuthibitisha uunganisho wa pini kutoka kwenye mchoro wa mitambo katika waraka ili kuepuka makosa ya uunganisho. Kifurushi kinaweza pia kuwa na alama au mchoro wa kutambua pini 1.

5. Miongozo ya Kulehemu na Usanikishaji

5.1 Vigezo vya Kulehemu kwa Kurudisha

Ingawa maelezo maalum ya wasifu wa kurudisha hayajatolewa katika dondoo hii, Viwango vya Juu Kabisa vinatoa kizuizi muhimu: waya zinaweza kustahimili joto la kulehemu la 260°C kwa kiwango cha juu cha sekunde 5 wakati zikipimwa 1.6mm kutoka kwa mwili wa kifurushi. Hii inamaanisha kwamba wasifu wa kawaida wa kurudisha bila risasi (ambao mara nyingi hufikia kilele karibu 245-260°C) yanakubalika, lakini wakati juu ya kioevu lazima udhibitiwe ili kuzuia uharibifu wa kifurushi. Inashauriwa kufuata viwango vya JEDEC au IPC kwa kulehemu kifaa kilichofunikwa kwa plastiki.

5.2 Tahadhari za Kushughulikia na Kuhifadhi

Kifaa hiki kinapaswa kushughulikiwa kwa tahadhari za kawaida za ESD (Utoaji wa Umeme wa Tuli), kwani makutano ya semiconductor yanaweza kuharibiwa na umeme tuli. Kuhifadhi kunapaswa kuwa ndani ya safu maalum ya joto la -55°C hadi +100°C katika mazingira yenye unyevunyevu mdogo. Lenzi inapaswa kuwekwa safi na bila mikwaruzo, uchafu, au damu ya epoxy wakati wa usanikisho, kwani hizi zinaweza kuathiri sana utendaji wa macho na usikivu.

6. Mapendekezo ya Matumizi

6.1 Saketi za Kawaida za Matumizi

Usanidi wa kawaida wa saketi ni "hali ya kubadilisha." Kolekta ya phototransistor imeunganishwa kwa voltage chanya ya usambazaji (V_CC) kupitia upinzani wa kuvuta juu (R_L). Emitter imeunganishwa kwenye ardhi. Ishara ya pato inachukuliwa kutoka kwenye nodi ya kolekta. Wakati hakuna mwanga, kifaa kimezimwa, na pato linavutwa juu hadi V_CC. Wakati mwanga wa infrared wa kutosha unapogusa kifaa, kinawashwa, na kuvuta voltage ya pato chini kuelekea V_CE(SAT). Thamani ya R_Lhuamua mzunguko wa pato, matumizi ya mkondo, na kasi ya kubadilisha, kama inavyoonyeshwa kwenye mikondo ya utendaji.

6.2 Mambo ya Kuzingatia katika Kubuni

Mambo muhimu ya kubuni ni pamoja na:Kusawazisha:Hakikisha V ya uendeshaji_CEiko ndani ya kima cha juu (30V).Uchaguzi wa Upinzani wa Mzigo:Chagua R_Lkulingana na kasi inayohitajika ya kubadilisha (tazama Kielelezo 3), mzunguko wa voltage ya pato, na matumizi ya nguvu. R ndogo_Linatoa kasi ya haraka lakini mkondo mkubwa.Usawazishaji wa Macho:Zingatia mchoro wa usikivu wa pembe (Kielelezo 5) wakati wa kubuni njia ya macho kati ya emitter ya IR na kigunduzi.Ukingo wa Mwanga wa Mazingira:Ingawa kifaa hiki kina usikivu mkubwa kwa IR, vyanzo vikali vya IR vya mazingira (kama jua au balbu za incandescent) vinaweza kusababisha kuwashwa kwa makosa. Kwa kutumia ishara ya IR iliyobadilishwa na kugundua kwa wakati mmoja kunaweza kuboresha sana ukingo wa kelele.Athari za Joto:Zingatia ongezeko la mkondo wa giza na joto, ambalo linaweza kuhitaji marekebisho ya kizingiti katika saketi ya kugundua.

7. Ulinganisho wa Kiufundi na Tofauti

Ikilinganishwa na photodiode rahisi, phototransistor hutoa faida ya ndani, na kusababisha mkondo mkubwa zaidi wa pato kwa mwanga sawa unaoingia, mara nyingi kuondoa hitaji la hatua ya ziada ya kikuza. Ikilinganishwa na phototransistor zingine, tofauti ya LTR-3208 iko katika mchanganyiko wake maalum wa kifurushi (na lenzi iliyojumuishwa kwa usikivu wa juu), vikundi vyake vya mkondo vilivyobainishwa vinavyoruhusu uchaguzi wa usikivu, na viwango vyake vya usawa vya umeme (30V V_CEO, 100mW P_D). V ya chini_CE(SAT)pia ni tabia nzuri kwa kubadilisha safi ya dijiti.

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

Q: Je, kusudi la vikundi tofauti (C, D, E, F) kwa I_C(ON)?

ni nini? A: Kugawa kunapanga vifaa kulingana na usikivu wao. Vifaa vya Kundi F vina mkondo wa chini zaidi wa pato (wenye usikivu mkubwa zaidi), wakati vifaa vya Kundi C vina mkondo wa chini zaidi. Hii inakuruhusu kuchagua sehemu inayolingana na kiwango cha ishara kinachohitajika na mfumo wako, na kuhakikisha uthabiti na kurahisisha kubuni saketi kwa kutoa safu ya ishara inayotabirika.

Q: Je, naweza kutumia sensor hii kwenye jua? A: Jua moja kwa moja lina kiasi kikubwa cha mionzi ya infrared na kwa uwezekano kutajaza sensor, na kusababisha hali ya "wazi" ya kila wakati. Kwa matumizi ya nje au katika mazingira yenye mwanga mkali, kuchuja macho (kichujio cha IR kinachozuia mwanga unaoonekana) na/au mbinu za kubadilisha ishara zinashauriwa sana ili kutofautisha ishara ya IR inayokusudiwa na kelele ya IR ya mazingira.

Q: Je, naweza kutumia sensor hii kwenye jua? A: Jua moja kwa moja lina kiasi kikubwa cha mionzi ya infrared na kwa uwezekano kutajaza sensor, na kusababisha hali ya "wazi" ya kila wakati. Kwa matumizi ya nje au katika mazingira yenye mwanga mkali, kuchuja macho (kichujio cha IR kinachozuia mwanga unaoonekana) na/au mbinu za kubadilisha ishara zinashauriwa sana ili kutofautisha ishara ya IR inayokusudiwa na kelele ya IR ya mazingira.

Q: Je, naelewaje Muda wa Kupanda na Kushuka? A: Hizi zinaelezea kasi ambayo pato linaweza kubadilisha hali. Muda wa kupanda wa 10μs unamaanisha kwamba inachukua takriban mikrosekunde 10 kwa pato kwenda kutoka 10% hadi 90% ya thamani yake ya mwisho wakati mwanga unapotumika. Hii inazuia mzunguko wa juu zaidi wa mwanga uliobadilishwa ambao unaweza kugunduliwa kwa usahihi. Kwa kugundua vitu rahisi, kasi hii ni ya kutosha zaidi. Kwa mawasiliano ya kasi ya juu, inaweza kuwa kizuizi.

Q: Je, naelewaje Muda wa Kupanda na Kushuka? A: Hizi zinaelezea kasi ambayo pato linaweza kubadilisha hali. Muda wa kupanda wa 10μs unamaanisha kwamba inachukua takriban mikrosekunde 10 kwa pato kwenda kutoka 10% hadi 90% ya thamani yake ya mwisho wakati mwanga unapotumika. Hii inazuia mzunguko wa juu zaidi wa mwanga uliobadilishwa ambao unaweza kugunduliwa kwa usahihi. Kwa kugundua vitu rahisi, kasi hii ni ya kutosha zaishi. Kwa mawasiliano ya kasi ya juu, inaweza kuwa kizuizi.

9. Mfano wa Matumizi ya Vitendo

Hali: Kugundua Karatasi kwenye Printeri.LTR-3208 (kutoka kwenye kundi linalofaa la usikivu) na LED ya infrared zimewekwa kwenye pande tofauti za njia ya karatasi, zikiwa sawa ili karatasi ivunje mwale. Phototransistor imesanidiwa kwenye saketi ya kubadilisha na upinzani wa kuvuta juu wa 10kΩ hadi 5V. Wakati hakuna karatasi, mwanga wa IR unagusa sensor, na kuiwasha na kuvuta pini ya pato chini hadi voltage ya chini (~0.2V). Wakati karatasi inapopita, inazuia mwanga, na kuzima phototransistor na kuruhusu pini ya pato kuvutwa juu hadi 5V. Ishara hii ya dijiti inapelekwa kwa microcontroller kufuatilia uwepo wa karatasi na kugundua makali. Lenzi kwenye LTR-3208 husaidia kuzingatia mwale wa IR, na kuboresha uaminifu na kuruhusu nafasi kidogo kubwa kati ya emitter na kigunduzi.

10. Kanuni ya Uendeshaji

Phototransistor ni transistor ya makutano ya bipolar ambapo eneo la msingi linakabiliwa na mwanga. Photoni zinazoingia zenye nguvu zaidi ya bandgap ya semiconductor huzalisha jozi za elektroni-na-shimo katika makutano ya msingi-kolekta. Vichukuzi hivi vya photogenerated ni sawa na mkondo wa msingi. Kwa sababu ya kukuza mkondo wa transistor (beta au h_FE), mkondo huu mdogo wa photocurrent unazidishwa, na kusababisha mkondo mkubwa zaidi wa kolekta. Kifaa kimsingi kinachanganya kugundua mwanga kwa photodiode na faida ya mkondo ya transistor katika kifurushi kimoja. Lenzi iliyojumuishwa inatumika kukusanya mwanga zaidi kwenye eneo lenye usikivu la semiconductor, na kuongeza "mkondo wa msingi" unaofaa na hivyo ishara ya pato.

11. Mienendo ya Teknolojia

Mwelekeo wa jumla katika vipengele vya optoelectronics tofauti kama phototransistor ni kuelekea kupunguzwa kwa ukubwa, ushirikiano wa juu zaidi, na utendaji ulioboreshwa. Hii ni pamoja na ukuzaji wa vifurushi vya kusakinisha kwenye uso vilivyo na wigo mdogo na wasifu wa chini ili kukidhi mahitaji ya miundo ya kisasa, mnene ya PCB. Pia kuna harakati kuelekea vifaa vilivyo na vigezo vya utendaji vilivyobainishwa vyema na thabiti zaidi, na kupunguza hitaji la urekebishaji katika matumizi ya mwisho. Katika baadhi ya matumizi ya hali ya juu, phototransistor zinajumuishwa na saketi za kukuza na kurekebisha ishara kwenye chip ili kuunda suluhisho kamili zaidi za "sensor-katika-kifurushi", ingawa vipengele tofauti kama LTR-3208 bado vinahusika sana kwa unyenyekevu wao, uaminifu, na ufanisi wa gharama katika safu kubwa ya kazi za kawaida za kugundua.