LTR-5888DH Fototransistör Veri Sayfası - Koyu Yeşil Paket - 30V Kollektör-Emitör Voltajı - Türkçe Teknik Dokümantasyon

1. Ürün Genel Bakışı

LTR-5888DH, güvenilir kızılötesi ışık algılamasının gerektiği sensör uygulamaları için tasarlanmış yüksek performanslı bir kızılötesi (IR) fototransistördür. Temel işlevi, gelen kızılötesi radyasyonu bir elektrik akımına dönüştürmektir. Cihaz, görünür ışığa olan hassasiyetini önemli ölçüde azaltan kilit bir özellik olan özel bir koyu yeşil plastik paket içerisinde yer alır. Bu filtreleme etkisi, ortam görünür ışık kaynaklarından gelen paraziti en aza indirerek, özel kızılötesi algılama sistemlerinde sinyal-gürültü oranını ve güvenilirliği artırır. Bileşen, geniş bir kollektör akımı çalışma aralığı, IR ışığına yüksek hassasiyet ve hızlı anahtarlama süreleri ile karakterize edilir ve bu da onu hızlı tepki gerektiren uygulamalar için uygun kılar.

2. Derinlemesine Teknik Parametre Analizi

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Cihaz, güvenilirliği sağlamak ve hasarı önlemek için belirli maksimum koşullar altında çalışacak şekilde derecelendirilmiştir. Maksimum güç dağılımı 100 mW'dır. Kollektör-emitör voltajı (V_CEO) 30V'a kadar dayanabilirken, emitör-kollektör voltajı (V_ECO) 5V ile sınırlıdır. Çalışma sıcaklığı aralığı -40°C ila +85°C'dir ve -55°C ila +100°C aralığındaki ortamlarda saklanabilir. Lehimleme için, bileşen gövdesinden 1.6mm ölçüldüğünde, bacaklar 5 saniye boyunca 260°C sıcaklığa dayanabilir.

2.2 Elektriksel ve Optik Karakteristikler

Detaylı performans parametreleri, ortam sıcaklığında (T_A) 25°C'de belirtilmiştir. Kollektör-emitör çökme voltajı (V_(BR)CEO), ışınım olmadan kollektör akımında (I_C) 1mA iken tipik olarak 30V'dur. Kollektör akımı 100μA ve ışınım şiddeti 1 mW/cm² iken kollektör-emitör doyum voltajı (V_CE(SAT)) 0.1V ila 0.4V aralığındadır. Anahtarlama hızı, yükselme süresi (T_r) ve düşme süresi (T_f) ile tanımlanır ve V_CC=5V, I_C=1mA ve yük direnci (R_L) 1 kΩ test koşullarında sırasıyla 15 μs ve 18 μs olarak belirtilmiştir. Işık olmadığında oluşan kaçak akım olan kollektör karanlık akımı (I_CEO), V_CE=10V'da 0.1 nA ile 100 nA arasındadır.

3. Sınıflandırma (Binning) Sistemi Açıklaması

LTR-5888DH, cihazları Açık Durum Kollektör Akımına (I_C(ON)) göre kategorize etmek için bir sınıflandırma sistemi kullanır. Bu parametre, fototransistörün standartlaştırılmış koşullar altında (V_CE= 5V, E_e= 1 mW/cm²) ürettiği ortalama akımdır. Veri sayfası iki set sınıflandırma tablosu sağlar: biri "Üretim Ayarı" için, diğeri ise garanti edilen "Açık Durum Kollektör Akımı Aralığı" için.

Her bir sınıf (A'dan H'ye) belirli bir I_C(ON) aralığına karşılık gelir ve bileşen üzerindeki bir renk işareti ile tanımlanır. Örneğin, üretim ayarındaki A sınıfı (Kırmızı işaretli) I_C(ON) aralığı 0.20 mA ila 0.26 mA'dır, garantili aralığı ise 0.16 mA ila 0.31 mA'dır. Bu sınıflandırma, tasarımcıların belirli devre gereksinimleri için tutarlı hassasiyete sahip bileşenleri seçmesine olanak tanırarak, seri üretimde öngörülebilir performans sağlar. Sınıflar düşük hassasiyetten (A sınıfı) yüksek hassasiyete (H sınıfı) doğru ilerler.

4. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, cihazın değişen koşullar altındaki davranışını gösteren çeşitli karakteristik eğriler içerir.

4.1 Kollektör Karanlık Akımı - Ortam Sıcaklığı İlişkisi

Şekil 1, kollektör karanlık akımının (I_CEO) artan ortam sıcaklığı ile üstel olarak arttığını göstermektedir. Bu, yüksek sıcaklık uygulamaları için kritik bir husustur, çünkü artan kaçak akım, sensör devresinin kapalı durum sinyal seviyesini ve gürültü tabanını etkileyebilir.

4.2 Kollektör Güç Dağılımı - Ortam Sıcaklığı İlişkisi

Şekil 2, izin verilen maksimum kollektör güç dağılımı (P_C) için düşürme eğrisini göstermektedir. Ortam sıcaklığı arttıkça, maksimum güvenli güç dağılımı doğrusal olarak azalır. Bu grafik, termal yönetim ve cihazın güvenli çalışma alanı (SOA) içinde çalışmasını sağlamak için gereklidir.

4.3 Yükselme ve Düşme Süreleri - Yük Direnci İlişkisi

Şekil 3, anahtarlama hızı (yükselme süresi T_r ve düşme süresi T_f) ile yük direnci (R_L) arasındaki ilişkiyi gösterir. Hem T_r hem de T_f, daha yüksek yük direnci ile artar. Tasarımcılar, uygun bir R_L value.

değeri seçerek anahtarlama hızı ile çıkış voltajı salınımı arasındaki dengeyi optimize etmek için bu eğriyi kullanabilir.

4.4 Bağıl Kollektör Akımı - Işınım Şiddeti İlişkisi_eŞekil 4, bağıl kollektör akımını kızılötesi ışınım şiddetine (E

5. Mekanik ve Paket Bilgileri

Bileşen standart bir fototransistör paketi kullanır. Önemli boyutsal notlar şunlardır: aksi belirtilmedikçe tüm boyutlar milimetre cinsindendir ve genel tolerans ±0.25mm'dir. Flanş altındaki reçinenin maksimum çıkıntısı 1.5mm'dir. Bacak aralığı, bacakların paket gövdesinden çıktığı noktada ölçülür. Koyu yeşil plastik malzeme, optik filtreleme özellikleri nedeniyle özellikle seçilmiştir.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzu

Bacaklar, maksimum 260°C sıcaklıkta ve 5 saniyeyi aşmayacak sürede lehimlenebilir. Bu, içerideki yarı iletken çipe termal hasarı önlemek için paket gövdesinden 1.6mm (0.063 inç) mesafede ölçülmelidir. Bu termal profille uyumlu standart dalga veya reflow lehimleme işlemleri kullanılabilir. Taşıma ve yerleştirme sırasında bacaklara aşırı mekanik stres uygulamaktan kaçınılmalıdır.

7. Uygulama Önerileri

7.1 Tipik Uygulama Senaryoları

LTR-5888DH, nesne algılama ve sayma, yarık sensörleri (örn. yazıcılar veya otomatlar), yakınlık algılama ve ışın kesme prensibinin kullanıldığı endüstriyel otomasyon dahil olmak üzere çeşitli kızılötesi algılama uygulamaları için idealdir. Koyu yeşil paketi, onu gün ışığı veya parlak iç mekan aydınlatması gibi yüksek ortam görünür ışığına sahip ortamlar için özellikle uygun kılar.

7.2 Tasarım Hususları

Bir devre tasarlarken, yük direnci (R_L) değeri çok önemlidir. Daha küçük bir R_L daha hızlı anahtarlama sağlar (Şekil 3'te görüldüğü gibi) ancak belirli bir fotoakım için daha küçük bir çıkış voltajı salınımı ile sonuçlanır. Daha büyük bir R_L daha büyük bir voltaj salınımı sağlar ancak daha yavaş tepki verir. Çalışma voltajı mutlak maksimum değerleri aşmamalıdır. Sınıflandırma seçimi, uygulamanın beklenen IR sinyal gücü için gerekli hassasiyetle uyumlu olmalıdır. Kararlı çalışma için, özellikle yüksek sıcaklık ortamlarında, karanlık akımın sıcaklığa bağımlılığı dikkate alınmalıdır.

8. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaştırma

LTR-5888DH'nin birincil farklılaştırıcı özelliği koyu yeşil paketidir. Standart şeffaf veya renksiz paketlerle karşılaştırıldığında, bu paket dahili bir görünür ışık filtresi görevi görür. Bu, harici bir optik filtrenin ihtiyacını ortadan kaldırır veya azaltır, montajı basitleştirir, bileşen sayısını azaltır ve potansiyel olarak maliyeti düşürür. Yüksek hassasiyet, hızlı anahtarlama ve geniş kollektör akımı aralığının kombinasyonu, onu kızılötesi fototransistörler arasında çok yönlü bir seçim haline getirir.

9. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

S: Koyu yeşil paketin amacı nedir?
C: Koyu yeşil plastik, görünür ışığın önemli bir kısmını filtreleyerek, esas olarak kızılötesi ışığın fototransistörün hassas bölgesine ulaşmasını sağlar. Bu, parlak ortam ışığına sahip ortamlarda yanlış tetiklemeleri veya gürültüyü azaltarak performansı artırır.

S: Uygulamam için doğru sınıfı nasıl seçerim?
C: Uygulamanızdaki beklenen kızılötesi sinyal gücüne göre bir sınıf seçin. IR kaynağı zayıf veya uzaksa, daha yüksek hassasiyetli bir sınıf (örn. H, Turuncu) gerekli olabilir. Güçlü sinyaller için, daha düşük hassasiyetli bir sınıf (örn. A, Kırmızı) yeterli olabilir ve daha düşük karanlık akım gibi faydalar sağlayabilir. Her zaman sadece üretim ayarı aralığını değil, garanti edilen akım aralığını da göz önünde bulundurun.

S: Anahtarlama hızı neden yük direncine bağlıdır?
C: Yük direnci ve fototransistörün dahili kapasitansı bir RC devresi oluşturur. Daha büyük bir direnç, RC zaman sabitini artırarak, anahtarlama olayları sırasında bu kapasitansın şarj ve deşarjını yavaşlatır, böylece yükselme ve düşme sürelerini artırır.

10. Pratik Uygulama Örneği

Örnek: Ofis Yazıcısında Kağıt Algılama
Bir yazıcı kağıt tepsisi sensöründe, bir kızılötesi LED kağıt yolunun bir tarafına, LTR-5888DH ise tam karşısına yerleştirilir. Kağıt olduğunda, IR ışınını bloke ederek fototransistörün akımının düşmesine neden olur. Koyu yeşil paket burada kritiktir çünkü yazıcılar genellikle iyi aydınlatılmış ofislerde kullanılır. Floresan veya LED oda ışıklarının LED'den gelen IR sinyali olarak yanlış yorumlanmasını önleyerek, güvenilir kağıt bitti algılaması sağlar. Genellikle orta hassasiyetli bir sınıf (örn. C veya D) seçilir ve kağıt hareketi için uygun bir tepki süresi ile yazıcının mikrodenetleyicisine temiz bir dijital çıkış sinyali sağlayacak bir yük direnci değeri seçilir.

11. Çalışma Prensibi

Bir fototransistör, standart bir bipolar bağlantı transistörüne (BJT) benzer şekilde çalışır ancak ışığa duyarlı bir taban bölgesine sahiptir. Taban akımı yerine, gelen fotonların (ışık parçacıkları) enerjisi yeterli olduğunda taban-kollektör bağlantısında elektron-boşluk çiftleri oluşturur. Bu fotogenerasyon taşıyıcıları bir taban akımı gibi davranır ve daha sonra transistörün akım kazancı (beta, β) ile yükseltilir. Bu, orijinal fotoakımdan çok daha büyük bir kollektör akımı ile sonuçlanarak yüksek hassasiyet sağlar. LTR-5888DH, kızılötesi dalga boyu aralığındaki fotonlara tepki verecek şekilde optimize edilmiştir.

12. Teknoloji Trendleri

Fototransistörler gibi ayrık optik sensörlerdeki trend, daha fazla entegrasyon, daha küçük paketler ve gelişmiş işlevsellik yönündedir. Ayrık bileşenler maliyet duyarlı veya özel performans uygulamaları için hayati önem taşırken, fotodedektör, yükseltici ve bazen dijital bir arayüzü (I2C gibi) tek bir pakette birleştiren entegre çözümlere doğru bir hareket vardır. Bu entegre sensörler kalibre edilmiş dijital çıkışlar sunar ve kullanımı daha kolay olabilir ancak daha yüksek maliyetli olabilir. Saf, yüksek hızlı veya analog algılama ihtiyaçları için, LTR-5888DH gibi ayrık fototransistörler güvenilir ve etkili bir çözüm olmaya devam etmektedir. Burada görüldüğü gibi, devre karmaşıklığını artırmadan performansı iyileştirmek için optik filtreleme amacıyla özel paket malzemelerinin kullanımı kilit bir yöntemdir.