LTR-S971-TB Kızılötesi Fototransistör Veri Sayfası - Yan Görünümlü Paket - Vce 30V - Türkçe Teknik Dokümantasyon

1. Ürün Genel Bakışı

LTR-S971-TB, algılama uygulamaları için tasarlanmış ayrık bir kızılötesi (IR) fototransistör bileşenidir. Güvenilir kızılötesi ışık algılaması gerektiren ortamlarda kullanılmak üzere tasarlanmış geniş bir optoelektronik cihaz ailesine aittir. Bu bileşenin temel işlevi, gelen kızılötesi radyasyonu, özellikle alınan IR güç yoğunluğuyla orantılı bir kollektör akımı olan bir elektrik sinyaline dönüştürmektir.

Temel avantajları arasında, görüş alanını yönlendirmeye ve diğer açılardan gelen ortam ışığından kaynaklanan paraziti potansiyel olarak azaltmaya yardımcı olan siyah bir paket içinde yer alan yan görünümlü kubbe lens bulunur. Cihaz, modern montaj süreçleri için paketlenmiştir; 13 inç çapındaki makaralarda 8mm şerit üzerinde tedarik edilir, bu da otomatik yerleştirme ekipmanları ve kızılötesi reflow lehimleme süreçleriyle uyumlu olmasını sağlar. Ayrıca RoHS ve yeşil ürün standartlarına uygundur.

Bu fototransistörün hedef pazarları ve uygulamaları öncelikle tüketici elektroniği ve endüstriyel algılamadır. Temel uygulama alanları arasında uzaktan kumandalar gibi sistemlerde kızılötesi alıcı olarak hizmet vermek ve yakınlık algılama, nesne algılama ve IR'nin ortam olduğu temel veri iletim bağlantıları gibi işlevler için PCB'ye monte kızılötesi algılamayı mümkün kılmak yer alır.

2. Derinlemesine Teknik Parametre Analizi

LTR-S971-TB'nin performansı, ortam sıcaklığının (TA) 25°C olduğu bir dizi mutlak maksimum sınır değeri ve detaylı elektriksel/optik özelliklerle tanımlanır.

2.1 Mutlak Maksimum Sınır Değerleri

Bu değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek stres sınırlarını tanımlar. Normal çalışma için tasarlanmamıştır.

• Güç Dağılımı (Pd):100 mW. Cihazın ısı olarak dağıtabileceği maksimum güçtür.
• Kollektör-Emitör Gerilimi (V_CE):30 V. Kollektör ve emitör terminalleri arasında uygulanabilecek maksimum gerilimdir.
• Emitör-Kollektör Gerilimi (V_EC):5 V. Emitör ve kollektör arasında uygulanabilen maksimum ters gerilimdir.
• Çalışma Sıcaklığı Aralığı (T_op):-40°C ila +85°C. Cihazın güvenilir çalışması için ortam sıcaklığı aralığıdır.
• Depolama Sıcaklığı Aralığı (T_stg):-55°C ila +100°C. Çalışma dışı depolama için sıcaklık aralığıdır.
• Kızılötesi Lehimleme Koşulu:Maksimum 10 saniye boyunca 260°C'ye dayanır, bu da reflow lehimleme kapasitesini tanımlar.

2.2 Elektriksel ve Optik Özellikler

Bu parametreler, cihazın belirtilen test koşulları altındaki performansını, tipik operasyonel davranışı temsil edecek şekilde tanımlar.

• Kollektör-Emitör Delinme Gerilimi (V_(BR)CEO):30 V (Min.). Ters kaçak akım (I_R) 100µA ve gelen IR aydınlatması olmadan (E_e= 0 mW/cm²) ölçülür.
• Emitör-Kollektör Delinme Gerilimi (V_(BR)ECO):5 V (Min.). I_E= 100µA ve aydınlatma olmadan ölçülür.
• Kollektör-Emitör Doyma Gerilimi (V_CE(SAT)):0.4 V (Maks.). Cihaz tamamen "açık" olduğunda üzerindeki gerilimdir, I_C= 100µA ve 0.5 mW/cm² ışınım altında test edilir.
• Yükselme Süresi (T_r) ve Düşme Süresi (T_f):15 µs (Tip.). Bu anahtarlama hızı parametreleri, V_CE=5V, I_C=1mA ve R_L=1kΩ ile ölçülür ve orta hızlı algılama için uygun olduğunu gösterir.
• Kollektör Karanlık Akımı (I_CEO):100 nA (Maks.). Işık olmadığında, V_CE=20V'de kollektörden emitöre akan kaçak akımdır. Daha düşük bir değer, sinyal-gürültü oranı için daha iyidir.
• Açık Durum Kollektör Akımı (I_C(ON)):4.0 mA (Tip.). Cihaz aydınlatıldığında çıkış akımıdır, V_CE=5V ve 940nm kaynaktan 0.5 mW/cm² ışınım altında test edilir. Bu, temel bir hassasiyet parametresidir.

3. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, tipik elektriksel/optik karakteristik eğrileri için bir bölüme atıfta bulunur. Bu grafiksel temsiller, tasarım mühendislerinin tek nokta özelliklerinin ötesinde cihaz davranışını anlaması için çok önemlidir.

Belirli eğriler sağlanan metinde detaylandırılmamış olsa da, LTR-S971-TB gibi bir fototransistör için tipik grafikler şunları içerir:

• Kollektör Akımı (I_C) - Kollektör-Emitör Gerilimi (V_CE):Farklı seviyelerde gelen kızılötesi ışınım (E_e) ile parametrelendirilmiş bir eğri ailesi. Bu, çıkış karakteristiklerini ve doyum bölgesini gösterir.
• Kollektör Akımı (I_C) - Gelen Işınım (E_e):Genellikle sabit bir V_CE değerinde olan bu grafik, fototransistörün ışık şiddetine tepkisinin doğrusallığını (veya doğrusal olmamasını) gösterir, bu da hassasiyetinin merkezidir.
• Spektral Tepki:Cihazın farklı ışık dalga boylarında göreceli hassasiyetini gösteren bir eğri. Test koşulu 940nm'yi belirtse de, bu eğri, pik tepki dalga boyunu ve hassasiyet bant genişliğini gösterir; bu, istenmeyen ışık kaynaklarını filtrelemek için önemlidir.
• Sıcaklık Bağımlılığı:Karanlık akım (I_CEO) ve kollektör akımı (I_C) gibi temel parametrelerin ortam sıcaklığıyla nasıl değiştiğini gösteren grafiklerdir; bu, oda sıcaklığı dışında çalışan tasarımlar için kritiktir.

4. Mekanik ve Paketleme Bilgileri

4.1 Dış Hat Boyutları

Cihaz, kubbe lensli yan görünümlü bir pakete sahiptir. Tüm boyutlar, aksi belirtilmedikçe standart ±0.1 mm toleransla milimetre cinsinden verilmiştir. Kesin mekanik çizim, PCB düzeni için kritik olan gövde boyutunu, bacak aralığını, lens konumunu ve genel ayak izini tanımlar.

4.2 Önerilen Lehim Pedi Boyutları

PCB için önerilen bir lehim pedi deseni (ayak izi) sağlanmıştır. Bu boyutlara uyulması, lehimleme sürecinde uygun lehim bağlantısı oluşumunu, mekanik stabiliteyi ve termal rahatlamayı sağlar.

4.3 Şerit ve Makara Paket Boyutları

Detaylı çizimler, taşıyıcı şerit boyutlarını (yuva boyutu, aralık), kapak bandını ve makara boyutlarını belirtir. Bu bilgi, otomatik montaj hattı kurulumu için gereklidir. Belirtilen temel özellikler, ANSI/EIA 481-1-A-1994 standartlarını izleyen, 9000 parça içeren 13 inçlik bir makaradır ve maksimum iki ardışık eksik bileşene izin verilir.

5. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

5.1 Depolama Koşulları

Cihaz nem hassasiyetine sahiptir. Nem alıcılı, kapalı nem geçirmez torbasında, ≤30°C ve ≤%90 RH'de saklanmalı ve bir yıl içinde kullanılmalıdır. Açıldıktan sonra, depolama ortamı 30°C ve %60 RH'yi aşmamalıdır. Orijinal ambalajından çıkarıldıktan sonra bir haftadan fazla bekleyen bileşenler, reflow sırasında "patlamayı" önlemek için lehimlemeden önce yaklaşık 60°C'de en az 20 saat kurutulmalıdır.

5.2 Lehimleme Parametreleri

Reflow Lehimleme:JEDEC uyumlu bir profil önerilir.

• Ön Isıtma: 150–200°C, maksimum 120 saniye.
• Tepe Sıcaklığı: Maksimum 260°C.
• 260°C üzerinde geçen süre: Maksimum 10 saniye, maksimum iki reflow döngüsüne izin verilir.

El Lehimlemesi (Lehim Havyası):

• Havya Sıcaklığı: Maksimum 300°C.
• Temas Süresi: Bağlantı başına maksimum 3 saniye.

Veri sayfası, optimal profilin belirli PCB tasarımına, bileşenlere ve kullanılan lehim pastasına bağlı olduğunu vurgular.

5.3 Temizleme

Lehimlemeden sonra temizlik gerekliyse, sadece izopropil alkol gibi alkol bazlı çözücüler kullanılmalıdır.

6. Uygulama Notları ve Tasarım Hususları

6.1 Sürücü Devresi Tasarımı

Bir fototransistör temelde bir akım çıkış cihazıdır. Veri sayfası, birden fazla cihazı sürmek için kritik rehberlik sağlar.Devre Modeli (A)önerilen konfigürasyondur; burada her fototransistörün, besleme gerilimine bağlı kendi seri akım sınırlama direnci vardır. Bu, bireysel cihazlar arasındaki küçük akım-gerilim (I-V) karakteristik farklılıklarını telafi ederek yoğunluk tekdüzeliğini sağlar.Devre Modeli (B), birden fazla cihazın tek bir direnci paylaştığı durum, cihaz uyumsuzlukları nedeniyle düzensiz parlaklığa veya akım paylaşımına yol açabileceğinden önerilmez.

6.2 Uygulama Kapsamı ve Dikkat Edilecekler

Bileşen, standart elektronik ekipmanlar (ofis, iletişim, ev) için tasarlanmıştır. Veri sayfası, ön istişare ve nitelendirme olmadan, arızanın hayatı veya sağlığı tehlikeye atabileceği havacılık, tıbbi yaşam destek veya ulaşım kontrol sistemleri gibi güvenlik açısından kritik veya yüksek güvenilirlikli uygulamalarda kullanılmaması için özel bir uyarı içerir.

6.3 Tipik Uygulama Senaryoları

• Kızılötesi Uzaktan Kumanda Alıcıları:Uzaktan kumandalardan gelen modüle edilmiş IR sinyallerini algılama.
• Yakınlık ve Nesne Algılama:Yansıyan veya engellenen IR ışığı algılayarak bir nesnenin varlığını veya yokluğunu algılama.
• Temel IR Veri Bağlantıları:Kısa mesafeli, düşük hızlı kablosuz veri iletimi için.
• Güvenlik Alarm Sensörleri:Işın kesme veya yansıma tabanlı izinsiz giriş algılama sisteminin bir parçası olarak.

7. Çalışma Prensibi

Bir fototransistör, bipolar jonksiyon transistör (BJT) yapısı içindeki fotoelektrik etki prensibiyle çalışır. Yeterli enerjiye sahip gelen fotonlar (bu cihaz için kızılötesi spektrumda), baz-kollektör jonksiyon bölgesinde emilir ve elektron-delik çiftleri oluşturur. Bu fotogenerasyon taşıyıcılar, transistörün akım kazancı (beta, β) tarafından etkili bir şekilde yükseltilir. Baz terminali genellikle bağlantısız bırakılır veya öngerilim kontrolü için bir dirençle kullanılır. Ortaya çıkan çıkış, birincil fotoakımdan çok daha büyük olan ve doğal sinyal yükseltmesi sağlayan bir kollektör akımıdır (I_C). Yan görünümlü lens, gelen IR ışığını hassas yarı iletken alana odaklar ve yönlendirir, böylece cihazın görüş alanını tanımlar.

8. Paketleme ve Sipariş Bilgileri

Standart paketleme, 13 inçlik makara başına 9000 parçadır. Şerit ve makara özellikleri, otomatik pick-and-place makineleriyle uyumluluğu sağlamak için ANSI/EIA standartlarına uygundur. Parça numarası LTR-S971-TB, bu spesifik varyantı benzersiz şekilde tanımlar (muhtemelen yan görünüm için 'TB' paket tipini belirtir).

9. Teknik Parametrelere Dayalı SSS

S: Bu sensörün tipik tepki hızı nedir?

A: Tipik yükselme ve düşme süreleri 15 mikrosaniyedir, bu da onu uzaktan kumandalarda yaygın olan, genellikle 38 kHz gibi taşıyıcı frekanslarda çalışan modüle edilmiş IR sinyallerini algılamak için uygun kılar.

S: LTR-S971-TB ne kadar hassastır?

A: 940nm'de 0.5 mW/cm² ve V_CE=5V test koşulu altında, tipik olarak 4.0 mA kollektör akımı sağlar. Kullanılabilir bir çıkış akımı üretmek için gereken ışınım ne kadar düşükse, hassasiyet o kadar yüksektir.

S: Onu açık havada veya yüksek sıcaklık ortamlarında kullanabilir miyim?

A: Çalışma sıcaklığı aralığı -40°C ila +85°C'dir, bu da geniş bir ortam yelpazesinde kullanılmasına olanak tanır. Ancak, tasarımcılar, karanlık akımının ve çıkış akımının sıcaklık bağımlılığını dikkate almalıdır; bu, uç noktalarda sinyal-gürültü oranını etkileyebilir.

S: Paralel bağlı her fototransistör için neden ayrı bir direnç gereklidir?

A: Doğal üretim varyasyonları nedeniyle, bireysel fototransistörlerin I-V karakteristikleri hafifçe farklılık gösterir. Paylaşılan bir direnç, onların aynı gerilime sahip olmasını zorlar, bu da önemli akım dengesizliğine neden olabilir. Bireysel dirençler, her cihazın kendi kendine öngerilim yapmasına izin vererek daha tekdüze akım paylaşımı ve performans sağlar.

10. Tasarım ve Kullanım Örneği

Senaryo: IR kesintili ışın sensörü kullanarak basit bir nesne sayacı tasarlama.

1. Kurulum:Bir IR yayıcı (IRED) bir konveyör bandının bir tarafına, LTR-S971-TB fototransistörü ise tam karşısına yerleştirilir.
2. Devre:Fototransistör, ortak emitör kurulumunda yapılandırılır. Bir pull-up direnci (örn., 1kΩ ila 10kΩ) kollektörden V_CC'ye (örn., 5V) bağlanır. Emitör toprağa bağlanır. Çıkış sinyali kollektör düğümünden alınır.
3. Çalışma:IR ışını kesintiye uğramadığında, fototransistör aydınlatılır, bu da iletken olmasına ve kollektör gerilimini düşük (V_CE(SAT) yakınına) çekmesine neden olur. Bir nesne ışını kırdığında, aydınlatma durur, fototransistör kapanır ve kollektör gerilimi direnç tarafından yüksek seviyeye çekilir.
4. Sinyal İşleme:Bu dijital gerilim geçişi (düşükten yükseğe), bir mikrodenetleyicinin dijital giriş pinine veya bir sayma rutinini tetiklemek için bir karşılaştırıcıya beslenebilir.
5. Tasarım Hususları:Pull-up direncinin değeri, anahtarlama hızını ve akım tüketimini etkiler. Ortam IR ışığı (örn., güneş ışığından) yanlış tetiklemelere neden olabilir, bu nedenle sistem optik filtreleme, ortam ışığını engellemek için muhafaza veya IR ışınının modülasyonu/demodülasyonu gerektirebilir.

Not: Ürün görünümü ve özellikleri, iyileştirme amacıyla önceden haber verilmeksizin değiştirilebilir.