LTR-5576D Fototransistör Veri Sayfası - Paket 3.0x2.8x1.9mm - Vce 30V - Güç 100mW - Koyu Yeşil Filtre - İngilizce Teknik Doküman

1. Ürüne Genel Bakış

LTR-5576D, kızılötesi algılama uygulamaları için tasarlanmış bir silikon NPN fototransistördür. Temel işlevi, gelen kızılötesi ışığı kollektör terminalinde bir elektrik akımına dönüştürmektir. Bu bileşenin ayırt edici bir özelliği, özel koyu yeşil plastik paketidir. Bu paketleme malzemesi, görünür ışık dalga boylarını zayıflatmak veya kesmek için özellikle seçilmiştir, böylece cihazın kızılötesi radyasyona olan hassasiyeti ve seçiciliği artırılır. Bu, ortam görünür ışığı ile hedeflenen kızılötesi sinyal arasında ayrım yapmanın kritik olduğu uygulamalar için özellikle uygun kılar.

LTR-5576D'nin temel avantajları arasında, tasarım esnekliği sağlayan geniş bir kollektör akımı çalışma aralığı bulunur. Kızılötesi ışığa karşı yüksek hassasiyet sunar, daha düşük ışınım seviyelerinde bile güvenilir algılama sağlar. Ayrıca, mikro saniye aralığındaki yükselme ve düşme süreleri ile karakterize edilen hızlı anahtarlama sürelerine sahiptir; bu da veri iletişim bağlantıları, nesne algılama ve hız algılama gibi hızlı tepki gerektiren uygulamalarda kullanılmasını mümkün kılar.

2. Derinlemesine Teknik Parametre Analizi

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bu derecelendirmeler, cihaza kalıcı hasarın meydana gelebileceği sınırları tanımlar. Ortam sıcaklığının (T_A) 25°C olduğu durumda belirtilirler.

• Güç Dağılımı (P_D): 100 mW. Bu, cihazın ısı olarak dağıtabileceği maksimum güçtür. Bu sınırın aşılması termal kaçak ve arıza riski taşır.
• Collector-Emitter Voltage (V_CEO): 30 V. Beyz açık (yüzer) durumdayken kollektör ve emetör arasına uygulanabilecek maksimum voltaj.
• Emitter-Collector Voltage (V_ECO): 5 V. Emetör ve kollektör arasında uygulanabilen maksimum ters voltaj.
• Çalışma Sıcaklığı Aralığı: -40°C ila +85°C. Cihazın elektriksel özelliklerine göre çalışmasının garanti edildiği ortam sıcaklığı aralığı.
• Depolama Sıcaklığı Aralığı: -55°C ila +100°C. Bozulma olmadan çalışma dışı depolama için sıcaklık aralığı.
• Kurşun Lehimleme Sıcaklığı: Paket gövdesinden 1.6mm ölçülen noktada, 5 saniye için 260°C. Bu, yeniden akış lehimleme profil kısıtlamalarını tanımlar.

2.2 Electrical & Optical Characteristics

Bu parametreler, cihazın T_A=25°C.

• Kollektör-Emitör Kırılma Gerilimi, V_(BR)CEO: 30 V (Min). I_C = 1mA, sıfır ışınım şiddetinde (E_e = 0 mW/cm²).
• Emitter-Collector Çökme Gerilimi, V_(BR)ECO: 5 V (Min.). I_E = 100μA ile, sıfır ışınımda ölçülmüştür.
• Kollektör-Emitter Doyma Gerilimi, V_CE(SAT): 0.4 V (Maks). Cihaz tamamen "açık" (iletimde) olduğunda üzerindeki voltaj düşüşü, I_C = 50μA ve E_e = 0.5 mW/cm²'de test edilmiştir. Verimli anahtarlama için düşük bir V_CE(SAT) değeri arzu edilir.
• Anahtarlama Süreleri:
  • Yükselme Süresi (T_r): 15 μs (Tipik). Çıkış akımının nihai değerinin %10'undan %90'ına yükselmesi için gereken süre.
  • Düşme Süresi (T_f): 18 μs (Tipik). Çıkış akımının başlangıç değerinin %90'ından %10'una düşme süresi. V_CC=5V, I_C=1mA, R_L=1kΩ.
• Kollektör Karanlık Akımı (I_CEO): 100 nA (Maks.). Işık düşmediğinde (E_e = 0 mW/cm²) ve V_CE = 10V. Düşük ışık koşullarında tespitte iyi bir sinyal-gürültü oranı için düşük karanlık akımı kritik öneme sahiptir.
• Açık Durum Kollektör Akım Oranı (R): I olarak tanımlanır_L1/I_L2, tipik değeri 1.0 ve min/maks değerleri 0.8/1.25 olan bir parametredir. Bu parametre, belirli test koşulları altında akım çıkışının tutarlılığı ile ilgilidir.

3. Binning Sistemi Açıklaması

LTR-5576D, ortalama iletim durumu kollektör akımına (I_{C(ON)) dayalı bir binning sistemi kullanır.}). Bu akım standart koşullar altında ölçülür: V_CE = 5V ve 1 mW/cm²'lik bir ışınım (E_e). Cihazlar, ölçülen I_{C(ON)) dayalı bir binning sistemi kullanır.} Her bir bölme, kolay tanımlama için belirli bir renk işaretiyle ilişkilendirilmiştir.

İki set limit sağlanmıştır: daha sıkı olan Üretim Ayarı üretim sıralamasında kullanılan aralıklar ve daha geniş olan Kalite Kontrol (Q.C.) Limitleri nihai kabul testleri için kullanılır.

Bu sınıflandırma, tasarımcıların belirli devre gereksinimleri için tutarlı hassasiyete sahip cihazları seçmelerine olanak tanır ve seri üretimde öngörülebilir performansı garanti eder.

4. Performans Eğrisi Analizi

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

4.1 Collector Dark Current vs. Ambient Temperature (Fig. 1)

Bu eğri, toplayıcı karanlık akımının (I_CEO) ortam sıcaklığı yükseldikçe üstel olarak arttığını göstermektedir. 25°C'de nanoamper seviyesindedir, ancak çalışma sıcaklığı aralığının üst sınırında (+85°C) önemli ölçüde artabilir. Artan karanlık akım bir ofset veya gürültü kaynağı olarak etki ettiğinden, bu özellik geniş bir sıcaklık aralığında kararlılığı koruması gereken devrelerin tasarımı için çok önemlidir.

4.2 Toplayıcı Güç Azaltma Ortam Sıcaklığına Karşı (Şekil 2)

Bu grafik, ortam sıcaklığı arttıkça izin verilen maksimum güç dağılımının düşürülmesini göstermektedir. 25°C'de cihaz tam 100 mW dağıtabilir. Sıcaklık yükseldikçe, jonksiyon sıcaklık limitinin aşılmasını önlemek için bu maksimum gücün doğrusal olarak azaltılması gerekir. Bu eğri, termal yönetim ve yüksek sıcaklık ortamlarında güvenilir çalışma için esastır.

4.3 Rise & Fall Time vs. Load Resistance (Fig. 3)

Bu grafik, anahtarlama hızı (T_r, T_f) ile kollektöre bağlı yük direnci (R_L) arasındaki ilişkiyi göstermektedir. Yük direnci azaldıkça anahtarlama süreleri de azalır. Bunun nedeni, daha küçük bir R_L 'nin fototransistörün eklem kapasitansının ve devredeki herhangi bir parazitik kapasitansın daha hızlı şarj ve deşarj olmasına izin vermesidir. Tasarımcılar bu eğriyi R'yi optimize etmek için kullanabilir._L anahtarlama hızı ve çıkış sinyal genliği arasında istenen bir denge için.

4.4 Göreceli Kollektör Akımı - Işınım Şiddeti (Şekil 4)

Bu eğri, fototransistörün transfer fonksiyonunu gösterir: gelen kızılötesi ışınım şiddeti (E_e, mW/cm² cinsinden) ile ortaya çıkan kollektör akımı (I_C). Eğri tipik olarak belirli bir aralıkta doğrusaldır. Bu doğrusallık, çıkış akımının ışık yoğunluğuyla doğru orantılı olması gereken analog algılama uygulamaları için önemlidir. Grafik, V_CE = 5V'de alınmıştır.

5. Mechanical & Package Information

5.1 Paket Boyutları

LTR-5576D, standart 3-pin yandan bakış paketinde gelir. Ana boyutlar (milimetre cinsinden) aksi belirtilmedikçe genel toleransı ±0.15mm olmak üzere aşağıdaki gibidir:

• Paket Gövdesi: Uzunluk yaklaşık 3.0mm, yükseklik 2.8mm ve derinlik 1.9mm'dir (bacaklar hariç).
• Lead Spacing: Bacakların merkezleri arasındaki mesafe, paket gövdesinden çıktıkları noktada ölçülen standart bir değerdir.
• Protruded Resin: Flanşın altında maksimum 1.5mm reçine çıkıntı yapabilir.

Paketin koyu yeşil plastik malzemesi, görünür ışığı filtreleyerek işlevinin ayrılmaz bir parçasıdır.

5.2 Polarite Tanımlama

Cihazın üç bacağı vardır: Emitör, Kollektör ve Baz (bazı konfigürasyonlarda genellikle bağlantısız bırakılır veya bir öngerilim direnci için kullanılır). Bacak bağlantı düzeni bu paket tipi için standarttır, ancak tasarımcılar doğru yönlendirme için daima veri sayfasındaki detaylı paket çizimine başvurmalıdır. Yanlış bağlantı cihaza zarar verebilir.

6. Soldering & Assembly Guidelines

Fototransistörlerin taşınması ve montajı, elektrostatik deşarj (ESD) ve aşırı ısıdan kaynaklanan hasarları önlemek için dikkat gerektirir.

• ESD Önlemleri: Cihaz ESD'ye karşı hassastır. Topraklanmış bileklikler ve iletken çalışma yüzeyleri kullanımı dahil, uygun ESD-güvenli taşıma prosedürlerine uyulmalıdır.
• Reflow Lehimleme: Kurşun lehimleme için mutlak maksimum sıcaklık değeri, paket gövdesinden 1.6mm ölçüldüğünde 5 saniye için 260°C'dir. Bu, standart kurşunsuz reflow profiline karşılık gelir. Termal şok veya bu limitin aşılmasını önlemek için profil dikkatlice kontrol edilmelidir.
• Dalga Lehimleme: Kullanılması durumunda, plastik paket üzerindeki termal stresi en aza indirmek için uygun ön ısıtma ile dalga lehimleme yapılmalıdır.
• Temizleme: Koyu yeşil plastik malzemeyle uyumlu temizleme çözücüleri kullanarak renk solması veya bozulmayı önleyin.
• Depolama: Belirtilen -55°C ila +100°C sıcaklık aralığında, kuru ve ESD korumalı bir ortamda saklayın.

7. Uygulama Önerileri

7.1 Tipik Uygulama Senaryoları

• Object Detection and Proximity Sensing: Otomatik musluklar, el kurutucuları, kağıt havlu dağıtıcıları ve güvenlik sistemleri gibi cihazlarda, bir kızılötesi ışın yansıtarak bir nesnenin varlığını veya yokluğunu tespit etmek için kullanılır.
• Endüstriyel Otomasyon: Konveyör bandındaki nesneleri saymak, makine parçalarının konumunu tespit etmek veya hız ve konum geri bildirimi için optik kodlayıcılarda kullanılır.
• Tüketici Elektroniği: Uzaktan kumanda alıcılarında (genellikle özel bir entegre devre ile eşleştirilmiş olsa da), ekran parlaklık kontrolü için ortam ışığı sensörlerinde ve yazıcılarda veya disk sürücülerinde yuva sensörlerinde.
• Temel Veri Bağlantıları: Basit, kısa menzilli kızılötesi veri iletimi için (örneğin, daha düşük hızlarda IrDA uyumlu sistemler).

7.2 Tasarım Hususları

• Bias Devresi: Fototransistör, iki yaygın konfigürasyonda kullanılabilir: basit bir anahtar (bir çekme direnci ile) veya analog algılama için doğrusal modda. Yük direncinin (R) değeri_L) kritik öneme sahiptir ve kazanç, bant genişliği (anahtarlama hızı) ve çıkış voltajı salınımını etkiler.
• Ortam Işığı Bastırma: Koyu yeşil paket, görünür ışığın önemli ölçüde bastırılmasını sağlar ancak mükemmel değildir. Yüksek ortam ışığına sahip ortamlarda, sinyal bütünlüğünü iyileştirmek için ek optik filtreleme, modüle edilmiş IR sinyalleri veya senkron tespit teknikleri gerekli olabilir.
• Sıcaklık Kompanzasyonu: Eğrilerde gösterildiği gibi, karanlık akım sıcaklıkla birlikte artar. Hassas analog algılama için devrelerin sıcaklık telafisine ihtiyacı olabilir veya sıcaklığa bağlı ofseti gidermek için cihazın diferansiyel konfigürasyonda kullanılması gerekebilir.
• Lens ve Gövde Tasarımı: Sensörün görüş alanı, paketi tarafından belirlenir. Uygulamanın gerektirdiği şekilde algılama alanını odaklamak veya sınırlamak için harici lensler veya diyaframlar kullanılabilir.

8. Technical Comparison & Differentiation

LTR-5576D'nin temel farklılaştırıcı özelliği, koyu yeşil plastik paketStandart şeffaf veya renksiz paketlere kıyasla, bu, ortamda dalgalanan görünür ışığa sahip ortamlarda optik tasarımı basitleştirerek görünür ışığın doğal filtrelemesini sunar. Onun hızlı anahtarlama süreleri (15-18 μs aralığında), onu, anahtarlama süreleri onlarca ila yüzlerce mikrosaniye olabilen tipik fototransistörlerden daha hızlı tepki gerektiren uygulamalar için uygun kılar. kapsamlı sınıflandırma sistemi (A-F Sınıfları) tasarımcılara garanti edilmiş bir hassasiyet aralığı sağlar; bu da, daha geniş parametre dağılımına sahip sınıflandırılmamış parçalara kıyasla seri üretimde daha tutarlı performans elde edilmesini sağlar.

9. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

S: Koyu yeşil paketin amacı nedir?
C: Koyu yeşil plastik, dahili bir optik filtre görevi görür. Silikon çipe ulaşan kızılötesi dalga boylarının geçmesine izin verirken, görünür ışık spektrumunun çoğunu zayıflatır. Bu, sensörün oda ışığına, güneş ışığına veya diğer görünür ışık kaynaklarına tepkisini önemli ölçüde azaltarak, sensörün öncelikle amaçlanan kızılötesi sinyale tepki vermesini sağlar.

S: Doğru yük direncini (R_L) nasıl seçerim?
C: Seçim bir denge meselesidir. Daha büyük bir R_L Belirli bir fotoelektrik akım için daha yüksek çıkış voltajı salınımı sağlar (daha yüksek kazanç) ancak daha yavaş anahtarlama hızlarıyla sonuçlanır (bkz. Şekil 3). Daha küçük bir R_L Daha hızlı tepki süresi ancak daha düşük kazanç sunar. R'yi seçin_L Önceliğinizin hassasiyet (analog algılama) mı yoksa hız (dijital anahtarlama) mı olduğuna göre belirleyin.

S: Binning (A-F) tasarımım için ne anlama geliyor?
A: Binning, hassasiyet tutarlılığını sağlar. Devreniz belirli bir akım eşiği için tasarlandıysa, aynı bin'den cihazlar kullanmak hepsinin yaklaşık olarak aynı ışık seviyesinde tetikleneceğini garanti eder. Farklı bin'leri karıştırmak, bazı birimlerin diğerlerine göre daha hassas veya daha az hassas olmasına neden olabilir. I_{C(ON)) dayalı bir binning sistemi kullanır.} aralığının devrenizin çalışma noktasına uyduğu bir bin seçin.

S: Bu sensörü doğrudan güneş ışığında kullanabilir miyim?
C: Koyu yeşil paket yardımcı olsa da, doğrudan güneş ışığı sensörü doyurabilecek çok miktarda kızılötesi radyasyon içerir. Açık hava veya yüksek ortam IR uygulamaları için, belirli IR kaynak dalga boyunuza ayarlanmış optik bant geçiren filtreler, fiziksel koruma veya senkron tespitli modüle edilmiş bir IR kaynağı kullanmak gibi ek önlemler gereklidir.

10. Pratik Tasarım Vaka Çalışması

Senaryo: Bir Kağıt Havlu Dispanseri Sensörü Tasarlama.
Amaç, dispanserin altına yerleştirilen bir eli algılamak ve motoru harekete geçirmektir. Bir IR LED verici, LTR-5576D dedektörünün karşısına yerleştirilmiştir. Normalde IR ışını dedektöre çarpar ve bir akım üretir. Bir el ışını kestiğinde akım düşer.

Tasarım Adımları:
1. Devre Konfigürasyonu: Fototransistörü ortak emetörlü anahtar konfigürasyonunda kullanın. Kollektörü, bir yük direnci R üzerinden bir besleme gerilimine (örneğin, 5V) bağlayın._LEmetör toprağa bağlanır. Çıkış gerilimi kollektör düğümünden alınır.
2. R Seçimi_L: Hız kritik olmadığından (el hareketi yavaştır), iyi bir sinyal salınımına öncelik verin. Şekil 4'ten, makul bir ışınım şiddetinde, I_C yaklaşık ~500μA (Bin C) olabilir. R_L = 10kΩ seçilirse, ΔV = I_C * R_L ≈ 5V'luk bir voltaj salınımı elde edilir, bu bir mantık girişini sürmek için mükemmeldir.
3. Bölme Seçimi: Gerekli algılama mesafesinde, seçilen IR LED'in çıkışıyla yeterli akımı sağlayan bir bölme seçin (örneğin, Bölme C veya D). Bu, güvenilir tetiklemeyi sağlar.
4. Ortam Işığına Karşı Bağışıklık: LTR-5576D'nin koyu yeşil paketi, karmaşık filtreleme olmadan sistemi sağlam hale getirerek oda aydınlatmasındaki çoğu değişimi otomatik olarak reddeder.
5. Çıkış Koşullandırma: Toplayıcı voltajı (ışın mevcutken yüksek, kesildiğinde düşük) doğrudan bir karşılaştırıcıya veya mikrodenetleyici GPIO pinine işlenmek üzere beslenebilir.

11. Çalışma Prensibi

Bir fototransistör temelde, beyz akımının bir elektrik bağlantısı yerine ışık tarafından üretildiği bir bipolar jonksiyon transistörüdür (BJT). LTR-5576D'de (NPN tipi), beyz-toplayıcı jonksiyonuna gelen kızılötesi fotonlar elektron-boşluk çiftleri oluşturur. Bu fotoluşturulmuş taşıyıcılar, ters öngerilimli beyz-toplayıcı jonksiyonu boyunca elektrik alan tarafından süpürülerek bir fotoakım oluşturur. Bu fotoakım transistörün beyz akımı (I_B) olarak işlev görür. Transistörün akım kazancı (β veya h_FE), kollektör akımı (I_C), orijinal fotoelektrik akımından (I_C ≈ β * I_BBu dahili yükseltme, bir fototransistörün basit bir fotodiyotla karşılaştırıldığında yüksek hassasiyetini sağlayan şeydir.

12. Teknoloji Trendleri

Optik algılama alanı gelişmeye devam ediyor. LTR-5576D gibi bileşenlerle ilgili trendler şunları içerir:
Entegrasyon: Fotodedektörün analog ön uç devreleri (transempedans yükselteçler, ADC'ler) ve dijital mantık ile artan şekilde tek çip çözümler veya modüller halinde entegrasyonu.
Dalga Boyu Özgüllüğü: Gaz algılama veya biyolojik analiz gibi belirli uygulamalar için daha keskin spektral tepki eğrilerine veya ayarlanabilirliğe sahip dedektörlerin geliştirilmesi.
Minyatürleştirme: Tüketici ve tıbbi cihazların giderek küçülen boyutlarına uyum sağlamak için paket boyutunda devam eden küçültme.
Geliştirilmiş Performans: Düşük güç uygulamaları için karanlık akımı daha da azaltma, hızı artırma ve hassasiyeti yükseltme çabaları. Fototransistörün temel prensibi geçerliliğini korumakta, ancak uygulanması ve destekleyici sistem mimarisi ilerlemeye devam etmektedir.