LTR-5888DHP1 Fototransistör Teknik Veri Sayfası - Koyu Yeşil Paket - Vce 30V - Pc 100mW

1. Ürün Genel Bakışı

LTR-5888DHP1, kızılötesi (IR) algılama uygulamaları için tasarlanmış yüksek hassasiyetli bir fototransistördür. Temel işlevi, gelen kızılötesi ışığı elektrik akımına dönüştürmektir. Önemli bir özelliği, görünür ışık dalga boylarını zayıflatmak veya kesmek üzere tasarlanmış özel koyu yeşil plastik paketidir. Bu tasarım, ortam görünür ışık kaynaklarından gelen paraziti en aza indirerek, cihazı özellikle yakınlık algılama, nesne tespiti ve IR uzaktan kumanda alıcıları gibi yalnızca kızılötesi spektrumda ilgi sinyali olan uygulamalar için uygun hale getirir.

Cihaz, kollektör akımı için geniş bir çalışma aralığı sunar ve hızlı anahtarlama süreleri ile karakterize edilir, bu da IR aydınlatmasındaki değişikliklere hızla yanıt vermesini sağlar. Bu optik filtreleme, hassasiyet ve hız kombinasyonu, onu güvenilir IR algılama gerektiren çeşitli elektronik sistemler için çok yönlü bir bileşen yapar.

2. Derinlemesine Teknik Parametre Analizi

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bu değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek sınırları tanımlar. Bu koşullar altında çalışma garantisi yoktur.

• Güç Dağılımı (P_C):100 mW. Bu, cihazın 25°C ortam sıcaklığında (T_A) ısı olarak dağıtabileceği maksimum güçtür. Bu limitin aşılması termal kaçak ve arıza riski taşır.
• Kollektör-Emitör Gerilimi (V_CEO):30 V. Beyz (ışığa duyarlı bölge) açıkken kollektör ve emitör terminalleri arasında uygulanabilecek maksimum gerilim.
• Emitör-Kollektör Gerilimi (V_ECO):5 V. Emitör ve kollektör arasında uygulanabilen maksimum ters gerilim.
• Çalışma Sıcaklığı Aralığı:-40°C ila +85°C. Cihazın doğru şekilde çalışması için tasarlandığı ortam sıcaklığı aralığı.
• Depolama Sıcaklığı Aralığı:-55°C ila +100°C. Çalışma dışı depolama için sıcaklık aralığı.
• Bacak Lehimleme Sıcaklığı:Paket gövdesinden 1.6mm mesafede 5 saniye boyunca 260°C. Bu, paket hasarını önlemek için yeniden akış lehimleme profil kısıtlamasını tanımlar.

2.2 Elektriksel ve Optik Özellikler

Bu parametreler T_A=25°C'de belirtilmiştir ve cihazın tipik performansını tanımlar.

• Delinme Gerilimleri: V_(BR)CEO(30V min) ve V_(BR)ECO(5V min). Bunlar, aydınlatma olmadan (E_e= 0 mW/cm²) belirtilen test akımları altında jonksiyonun delindiği gerilimlerdir.
• Kollektör-Emitör Doyma Gerilimi (V_CE(SAT)):I_C= 100µA ve E_e= 1 mW/cm²'de maksimum 0.4V. Bu, transistör aydınlatma altında tamamen "açık" (doymuş) durumdayken üzerindeki gerilim düşüşüdür. Verimli anahtarlama için daha düşük bir V_CE(SAT) istenir.
• Anahtarlama Süreleri:Yükselme Süresi (T_r) tipik 15 µs ve Düşme Süresi (T_f) tipik 18 µs'dir, V_CC=5V, I_C=1mA ve R_L=1kΩ altında ölçülmüştür. Bu süreler, çıkışın darbe ışık girişine ne kadar hızlı yanıt verebileceğini belirler.
• Kollektör Karanlık Akımı (I_CEO):Aydınlatma olmadan V_CE=10V'da maksimum 100 nA. Bu, cihaz tam karanlıkta olduğunda akan küçük kaçak akımdır. Daha düşük karanlık akımı, düşük ışıkta algılamada daha iyi sinyal-gürültü oranını gösterir.
• Kollektör Akım Oranı (R):0.8 ila 1.25. Bu parametre muhtemelen iki fototransistör veya kanal arasındaki eşleşmeyi belirtir, diferansiyel algılama uygulamaları için önemlidir.

3. Sınıflandırma (Binning) Sistemi Açıklaması

LTR-5888DHP1, Açık Durum Kollektör Akımına (I_C(ON)) dayalı kapsamlı bir sınıflandırma sistemi kullanır. Sınıflandırma, benzer performans özelliklerine sahip bileşenleri gruplandıran bir kalite kontrol sürecidir. İki sınıflandırma tablosu sağlanır: biri üretim ayar aralığı, diğeri nihai garanti aralığı için.

I_C(ON) parametresi, standartlaştırılmış koşullar altında (V_CE= 5V, E_e= 1 mW/cm²) ortalama kollektör akımı olarak tanımlanır. Cihazlar, A'dan H'ye etiketlenmiş sınıflara ayrılır, her birinin belirli bir I_C(ON) aralığı vardır (örn., Sınıf A: üretim ayarı için 0.20mA ila 0.26mA). Her sınıf, farklı bir renk işaretiyle (Kırmızı, Siyah, Yeşil, Mavi, Beyaz, Mor, Sarı, Turuncu) ilişkilendirilir. Bu, tasarımcıların belirli devre gereksinimleri için sıkı kontrollü hassasiyete sahip cihazları seçmesine, tutarlı sistem performansını sağlamasına olanak tanır. Örneğin, kesin bir tetikleme eşiği gerektiren bir uygulama, tek, dar bir sınıftan gelen cihazları kullanmaktan fayda sağlar.

4. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, değişen koşullar altında cihaz davranışına görsel bir bakış sağlayan birkaç tipik karakteristik eğri içerir.

• Şekil 1: Kollektör Karanlık Akımı vs. Ortam Sıcaklığı:Bu grafik, I_CEO'nin sıcaklık arttıkça üstel olarak nasıl arttığını gösterir. Bu, yüksek sıcaklık uygulamaları için kritik bir husustur, çünkü artan karanlık akımı zayıf optik sinyalleri maskeleyebilir.
• Şekil 2: Kollektör Güç Dağılımı vs. Ortam Sıcaklığı:Bu güç azaltma eğrisi, maksimum izin verilen güç dağılımının (P_C) ortam sıcaklığı arttıkça nasıl azaldığını gösterir. 85°C'de, cihazın kaldırabileceği maksimum güç, 25°C'deki 100mW değerinden önemli ölçüde daha azdır. Tasarımcılar güvenli termal çalışmayı sağlamak için bu eğriyi kullanmalıdır.
• Şekil 3: Yükselme ve Düşme Süresi vs. Yük Direnci:Bu çizim, anahtarlama sürelerinin (T_r ve T_f) daha yüksek yük direnciyle (R_L) arttığını gösterir. Maksimum hız gerektiren uygulamalar için, daha düşük bir R_L değeri seçilmelidir, ancak bu çıkış gerilim salınımını etkileyecektir.
• Şekil 4: Bağıl Kollektör Akımı vs. Işınım:Bu, fototransistörün temel transfer fonksiyonudur. Kollektör akımının, belirli bir aralıkta gelen kızılötesi ışınımla (E_e) doğrusal olarak arttığını gösterir. Bu çizginin eğimi, cihazın duyarlılığını veya hassasiyetini temsil eder.

5. Mekanik ve Paketleme Bilgileri

Cihaz, özel koyu yeşil plastik bir paket kullanır. Paket boyutları, tüm ölçümler milimetre cinsinden olmak üzere veri sayfasında sağlanır. Ana boyutsal notlar şunları içerir: aksi belirtilmedikçe ±0.25mm tolerans, flanş altında maksimum 1.5mm reçine çıkıntısı ve bacakların paketten çıktığı noktada ölçülen bacak aralığı. Koyu yeşil malzeme, optik filtreleme özellikleri için çok önemlidir, görünür ışığı bloke ederek IR'ye özgü performansı artırır.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzu

Sağlanan birincil kılavuz, lehimleme termal stresi ile ilgilidir. Bacaklar, paket gövdesinden 1.6mm (0.063 inç) uzaklıkta ölçülen bir noktada maksimum 5 saniye süreyle 260°C sıcaklığa maruz bırakılabilir. Bu spesifikasyon, güvenli bir yeniden akış lehimleme profili tanımlamak için kritiktir. Bu zaman-sıcaklık limitinin aşılması, yarıiletken çip, tel bağlantıları veya plastik paketin kendisinde iç hasara neden olabilir, bu da anında arızaya veya uzun vadeli güvenilirliğin azalmasına yol açabilir. Nem hassas cihazlar (MSL) için standart endüstri uygulamaları da aksi belirtilmedikçe takip edilmelidir.

7. Uygulama Önerileri

7.1 Tipik Uygulama Senaryoları

• Kızılötesi Uzaktan Kumanda Alıcıları:TV kumandaları, klimalar vb. cihazlardan gelen modüle edilmiş IR sinyallerini algılama.
• Yakınlık ve Nesne Algılama:Otomatik musluklar, el kurutucuları, kağıt havlu dağıtıcıları ve robotiklerde bir nesnenin varlığını algılamak için kullanılır.
• Endüstriyel Sayma ve Sınıflandırma:Bir IR yayıcı ile eşleştirildiğinde konveyör bantlarındaki nesneleri algılama.
• Optik Kodlayıcılar:Konum veya hız ölçümü için dönen bir diskteki yuvaları veya işaretleri algılama.
• Duman Dedektörleri:Bazı optik oda tasarımlarında, duman parçacıkları tarafından saçılan ışığı algılamak için.

7.2 Tasarım Hususları

• Öngerilim:Fototransistör, bir anahtar (doymuş) modunda veya doğrusal (aktif) bir modda kullanılabilir. Anahtar modunda (yukarı çekme dirençli ortak emitör konfigürasyonu) dijital bir çıkış sağlar. Doğrusal modda (genellikle bir işlemsel yükselteç ile) ışık yoğunluğuyla orantılı bir analog çıkış sağlar.
• Yük Direnci (R_L):Kollektör devresindeki R_L değeri önemli bir tasarım seçimidir. Daha küçük bir R_L daha hızlı anahtarlama sağlar (bkz. Şekil 3) ancak belirli bir fotoakım için daha küçük bir çıkış gerilim salınımı ile sonuçlanır. Daha büyük bir R_L daha büyük bir gerilim salınımı verir ancak daha yavaş yanıt süresi.
• Ortam Işığı Bastırma:Koyu yeşil paket yardımcı olsa da, güçlü ortam IR'si olan ortamlar için (örn., güneş ışığı, akkor ampuller) ek elektriksel filtreleme gerekebilir. Modüle edilmiş bir IR kaynağı ve demodüle edici bir alıcı devresi kullanmak oldukça etkili bir tekniktir.
• Termal Yönetim:Cihazın güç dağılımının beklenen maksimum çalışma ortam sıcaklığında güvenli sınırlar içinde kalmasını sağlamak için Şekil 2'ye (güç azaltma eğrisi) başvurun.
• Sınıflandırma Seçimi:Devre performansını ve tutarlılığını optimize etmek için gerekli sinyal seviyesine ve beklenen IR kaynak yoğunluğuna dayalı olarak uygun hassasiyet sınıfını (A-H) seçin.

8. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

LTR-5888DHP1'in birincil farklılaştırıcısı, görünür ışık bastırma için özel koyu yeşil paketidir. Şeffaf veya filtresiz fototransistörlerle karşılaştırıldığında, yüksek ortam görünür ışığı olan ortamlarda, yanlış tetiklenme olasılığı daha düşük olduğu için üstün performans sunar. Nispeten yüksek V_CEO (30V), hızlı anahtarlama hızı (µs aralığı) ve hassasiyet için ayrıntılı bir sınıflandırma sisteminin kombinasyonu, onu çok çeşitli IR algılama görevleri için sağlam ve tasarımcı dostu bir seçim yapar. Kapsamlı sınıflandırma, birden fazla sensör veya çok tutarlı tetikleme noktaları gerektiren uygulamalarda hassas eşleştirmeye olanak tanır.

9. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

S: Koyu yeşil paketin amacı nedir?

C: Görünür ışık filtresi görevi görür. Görünür spektrumdaki ışığı (yaklaşık 400-700nm) zayıflatırken, kızılötesi dalga boylarının (tipik olarak >700nm) yarıiletken çipe geçmesine izin verir. Bu, yalnızca IR uygulamalarında sinyal-gürültü oranını iyileştirir.

S: İki farklı sınıflandırma tablosunu nasıl yorumlamalıyım?

C: "Üretim Ayarı" tablosu, cihazları sıralamak için üretim sırasında kullanılan daha dar iç aralıkları gösterir. "Açık Durum Aralığı" tablosu, müşterinin güvenebileceği daha geniş, garanti edilmiş spesifikasyon aralığını gösterir. Tek bir üretim sınıfından gelen cihazlar, yalnızca daha geniş garanti aralığını karşılayanlara göre daha tutarlı performansa sahip olacaktır.

S: Bu cihazı doğrudan güneş ışığında kullanabilir miyim?

C: Paket görünür ışığı filtrelese de, güneş ışığı önemli miktarda kızılötesi radyasyon içerir. Bu, sensörü doyurabilir. Açık hava kullanımı veya güçlü ortam IR'si için optik koruma, elektriksel filtreleme veya modüle edilmiş bir IR kaynak sistemi kullanılması şiddetle tavsiye edilir.

S: Bacak lehimleme sıcaklığı/zamanı aşılırsa ne olur?

C: Geri dönüşü olmayan hasara neden olabilir: paketin erimesi, iç tel bağlantılarının kopması veya yarıiletken özelliklerinin bozulması. Gövdeden 1.6mm mesafede 5 saniye boyunca 260°C kılavuzuna her zaman uyun.

10. Pratik Tasarım Vaka Çalışması

Senaryo: Otomatik Sabun Dispanseri için Yakınlık Sensörü Tasarımı.

Hedef, bir lüle yaklaşık 5-10cm altına yerleştirilmiş bir eli algılamaktır. Bir IR LED yayıcı, LTR-5888DHP1 dedektörünün karşısına, her ikisi de algılama bölgesine bakacak şekilde yerleştirilir.

Tasarım Adımları:

1. Devre Konfigürasyonu:Fototransistörü ortak emitör anahtar modunda kullanın. Emitörü toprağa, kollektörü bir besleme gerilimine (örn., 5V) bağlı bir yukarı çekme direncine (R_L) bağlayın. Çıkış sinyali kollektör düğümünden alınır.

2. Bileşen Seçimi:Fototransistörün pik hassasiyetiyle eşleşen dalga boyuna sahip bir IR LED seçin. İyi bir gerilim salınımı sağlayan bir R_L değeri (örn., 10kΩ) seçin. Beklenen yansıyan IR yoğunluğuna dayanarak, orta hassasiyet için D veya E sınıfından bir fototransistör seçin.

3. Modülasyon (İsteğe Bağlı ama Tavsiye Edilir):Ortam ışığını bastırmak için IR LED'i darbe akımıyla (örn., 38kHz) sürün. Fototransistör çıkışını, aynı frekansa ayarlanmış bir bant geçiren filtre veya özel bir IR alıcı IC ile takip edin. Bu, sistemi sabit ortam IR'sine karşı bağışık hale getirir.

4. Eşik Algılama:Bir el IR ışığını dedektöre yansıttığında kollektördeki çıkış gerilimi düşecektir. Bu gerilim değişikliğini algılamak ve sabun pompasını tetiklemek için bir karşılaştırıcı veya mikrodenetleyicinin ADC'si kullanılabilir.

5. Hususlar:Algılama eşiğini ayarlarken sıcaklıkla artan karanlık akımını (Şekil 1) hesaba katın. Cihazın güç dağılımının Şekil 2'ye göre sınırlar içinde olduğundan emin olun.

11. Çalışma Prensibi

Bir fototransistör temelde, beyz bölgesi ışığa maruz kalan ve bir elektrik terminaline bağlı olmayan bir bipolar jonksiyon transistörüdür (BJT). Yarıiletkenin bant aralığından daha büyük enerjiye sahip gelen fotonlar, beyz-kollektör jonksiyon bölgesinde emilir. Bu emilim elektron-boşluk çiftleri oluşturur. Ters öngerilimli beyz-kollektör jonksiyonundaki elektrik alanı, bu yük taşıyıcılarını süpürerek bir fotoakım üretir. Bu fotoakım, transistör için beyz akımı görevi görür. Transistörün akım kazancı (β veya h_FE) nedeniyle, ortaya çıkan kollektör akımı, fotoakımın kazançla çarpımıdır (I_CDaha keskin dalga boyu seçiciliği sağlamak, istenmeyen ortam ışık kaynaklarını daha iyi bastırmak için çip veya paket üzerine doğrudan biriktirilmiş daha sofistike girişim filtrelerinin kullanımı._foto). Bu iç amplifikasyon, bir fototransistöre basit bir fotodiyottan çok daha yüksek hassasiyet veren şeydir. Koyu yeşil paket malzemesi, çoğu görünür ışık fotonunu emerken, kızılötesi fotonlar geçebilir ve sinyal akımını üretmek için silikon tarafından emilebilir.

12. Teknoloji Trendleri

Algılama için optoelektronik alanı gelişmeye devam etmektedir. LTR-5888DHP1 gibi cihazlarla ilgili trendler şunları içerir:

Entegrasyon:Fotodedektör, yükselteç ve dijital mantığı (Schmitt tetikleyici veya modülatör/demodülatör gibi) tek bir pakette birleştiren entegre çözümlere doğru ilerleme (örn., IR alıcı modülleri).

Küçültme:Kompakt tüketici elektroniği taleplerini karşılamak için daha küçük yüzey montaj paketlerinde fototransistörlerin geliştirilmesi.

Gelişmiş Filtreleme:Use of more sophisticated interference filters deposited directly on the chip or package to provide sharper wavelength selectivity, improving rejection of unwanted ambient light sources.

Uygulamaya Özgü Optimizasyon:Cihazlar, genel amaçlı bileşenler olmaktan ziyade, çok spesifik uygulamalar için (örn., veri iletişimi için spesifik darbe algılama, hassas ölçüm için çok düşük karanlık akımı) giderek daha fazla karakterize edilmekte ve sınıflandırılmaktadır.