ऑप्टिकल संचार के लिए एनटीसी थर्मिस्टर

एक्स-मेरिटन एसएफपी, क्यूएसएफपी और सीएफपी फॉर्म कारकों सहित ऑप्टिकल ट्रांससीवर्स में तापमान सेंसिंग के लिए उपयोग किए जाने वाले ऑप्टिकल संचार के लिए एनटीसी थर्मिस्टर का निर्माण करता है। वास्तविक समय तापमान प्रतिक्रिया प्रदान करने के लिए इन घटकों को लेजर डायोड के करीब या टीईसी नियंत्रण लूप के अंदर रखा जाता है। प्रतिरोध मान तापमान के साथ अनुमानित रूप से बदलता है, जिससे नियंत्रण सर्किट को स्थिर लेजर ऑपरेटिंग बिंदु बनाए रखने की अनुमति मिलती है।

ऑप्टिकल मॉड्यूल में सटीक तापमान निगरानी एक सुविधाजनक सुविधा नहीं है। कई DFB लेज़रों के लिए लेज़र तरंगदैर्घ्य लगभग 0.1 एनएम प्रति डिग्री सेल्सियस बदलता है। कुछ डिग्री का तापमान बहाव डीडब्ल्यूडीएम सिस्टम में आउटपुट को स्वीकार्य चैनल विंडो से बाहर ले जा सकता है। ऑप्टिकल कम्युनिकेशन के लिए एनटीसी थर्मिस्टर फीडबैक सिग्नल प्रदान करता है जिसका उपयोग टीईसी ड्राइवर इस बहाव को ठीक करने के लिए करता है।

एनटीसी थर्मिस्टर ऑप्टिकल मॉड्यूल में कैसे कार्य करता है

ऑप्टिकल कम्युनिकेशन के लिए एनटीसी थर्मिस्टर आमतौर पर लेजर डायोड के समान सबमाउंट से जुड़ा होता है या टीईसी कोल्ड साइड से जुड़ा होता है। जैसे ही लेज़र का तापमान बदलता है, थर्मिस्टर प्रतिरोध R25 मान और B स्थिरांक द्वारा परिभाषित एक गैर-रेखीय वक्र के अनुसार बदलता है। नियंत्रण सर्किट इस प्रतिरोध को मापता है, इसे तापमान मान में परिवर्तित करता है, और लेजर को लक्ष्य तापमान पर वापस लाने के लिए टीईसी करंट को समायोजित करता है।

प्रतिरोध और तापमान के बीच संबंध मानक समीकरण का अनुसरण करता है:

आर(टी) = आर25 × ऍक्स्प[ बी × (1/टी - 1/298.15) ]

जहां T केल्विन में है और B भौतिक स्थिरांक है। ऑप्टिकल मॉड्यूल अनुप्रयोगों के लिए, 3380 K और 3950 K के बीच B25/50 मान सामान्य हैं। चुनाव अपेक्षित ऑपरेटिंग तापमान रेंज और नियंत्रण सर्किट के लिए आवश्यक रिज़ॉल्यूशन पर निर्भर करता है।

तकनीकी मापदंड

नीचे दी गई तालिका एक्स-मेरिटन से उपलब्ध मानक कॉन्फ़िगरेशन को सूचीबद्ध करती है। वॉल्यूम प्रोजेक्ट के लिए कस्टम मान संभव हैं।

उत्पादन में सभी मूल्यों का सत्यापन किया जाता है। प्रत्येक बैच के लिए प्रतिरोध और बी मान माप के साथ एक पूर्ण परीक्षण रिपोर्ट प्रदान की जा सकती है।

सेल्फ-हीटिंग पर महत्वपूर्ण नोट: एनटीसी के माध्यम से मापी जाने वाली धारा इतनी कम होनी चाहिए कि थर्मिस्टर में नष्ट होने वाली शक्ति इसके तापमान को 0.1°C से अधिक न बढ़ाए। 1.5 mW/°C के अपव्यय कारक के साथ 10 kΩ NTC के लिए, इसका मतलब है कि माप धारा लगभग 120 µA से नीचे रहनी चाहिए। इससे अधिक होने पर थर्मिस्टर वास्तविक लेजर तापमान से अधिक तापमान पढ़ता है, जिससे नियंत्रण लूप अत्यधिक ठंडा हो सकता है।

भौतिक डिज़ाइन और माउंटिंग

एक्स-मेरिटन एयू या एजी इलेक्ट्रोड के साथ नंगे चिप के रूप में ऑप्टिकल संचार के लिए एनटीसी थर्मिस्टर की आपूर्ति करता है, जो सिरेमिक सबमाउंट पर वायर बॉन्डिंग या सोल्डरिंग के लिए उपयुक्त है। चिप आयाम आमतौर पर 0.5 मिमी × 0.5 मिमी से 1.0 मिमी × 1.0 मिमी की सीमा में होते हैं, मोटाई 0.2 मिमी से 0.5 मिमी तक होती है। यह छोटा पदचिह्न ऑप्टिकल पथ में हस्तक्षेप किए बिना सीधे लेजर डायोड के निकट स्थित होने की अनुमति देता है।

उन ग्राहकों के लिए जो प्री-माउंटेड घटक पसंद करते हैं, चिप को लीड तारों के साथ एक छोटे एल्यूमिना या एल्यूमीनियम नाइट्राइड वाहक पर इकट्ठा किया जा सकता है। इस संस्करण को मैन्युअल असेंबली लाइनों में संभालना आसान है और बॉन्डिंग प्रक्रिया को सरल बनाता है।

इलेक्ट्रोड सतह को Au वायर बॉन्डिंग या PbSn/AuSn सोल्डरिंग के लिए डिज़ाइन किया गया है। ग्राहक की असेंबली प्रक्रिया के आधार पर विशिष्ट धातुकरण का चयन किया जाता है। हम प्रत्येक इलेक्ट्रोड प्रकार के लिए अनुशंसित बॉन्डिंग मापदंडों के साथ डेटाशीट प्रदान करते हैं।

प्रतिक्रिया समय और थर्मल कपलिंग

थर्मल चिपकने वाले या सोल्डर की पतली परत के साथ लगाए जाने पर नंगे चिप एनटीसी का थर्मल समय स्थिरांक आमतौर पर 1 सेकंड से कम होता है। शांत हवा में, बिना माउंट किए, समय स्थिरांक अधिक होता है। ऑप्टिकल मॉड्यूल अनुप्रयोगों के लिए, एनटीसी को लेजर डायोड या टीईसी कोल्ड प्लेट के समान सतह पर थर्मल रूप से जोड़ा जाना चाहिए। एक मोटी गोंद रेखा या हवा का अंतर प्रतिक्रिया को धीमा कर देगा और सेंसर और लेजर के बीच एक तापमान ऑफसेट पेश करेगा।

हम एनटीसी चिप को थर्मली कंडक्टिव एडहेसिव या सोल्डर प्रीफॉर्म के साथ माउंट करने की सलाह देते हैं। बॉन्डिंग परत की मोटाई 25 µm से कम नियंत्रित की जानी चाहिए। यह सुनिश्चित करता है कि एनटीसी न्यूनतम विलंब के साथ लेजर तापमान को ट्रैक करता है, जो 10 हर्ट्ज से ऊपर अद्यतन दरों पर काम करने वाले टीईसी नियंत्रण लूप के लिए महत्वपूर्ण है।

स्थिरता और दीर्घकालिक बहाव

ऑप्टिकल कम्युनिकेशन के लिए एनटीसी थर्मिस्टर समय के साथ छोटे प्रतिरोध बहाव को प्रदर्शित कर सकता है, खासकर जब ऊंचे तापमान पर संचालित किया जाता है। हमारा सामग्री निर्माण और इलेक्ट्रोड निष्क्रियता इस बहाव को उस स्तर तक कम कर देता है जो सामान्य 10-वर्षीय सेवा जीवन में ऑप्टिकल मॉड्यूल के प्रदर्शन को प्रभावित नहीं करता है। नीचे दी गई तालिका आंतरिक विश्वसनीयता परीक्षण के आधार पर विभिन्न भंडारण स्थितियों के तहत अपेक्षित बहाव दिखाती है।

ये मान त्वरित परीक्षण पर आधारित हैं और गारंटी नहीं हैं। वास्तविक बहाव बढ़ते तनाव, आर्द्रता और ऑपरेटिंग करंट पर निर्भर करता है। हम योग्य परियोजनाओं के लिए एक विस्तृत विश्वसनीयता रिपोर्ट प्रदान कर सकते हैं।

विनिर्माण और गुणवत्ता नियंत्रण

एनटीसी चिप्स का उत्पादन सिरेमिक प्रसंस्करण तकनीकों का उपयोग करके हमारी अपनी सुविधा में किया जाता है। विनिर्माण प्रवाह में पाउडर तैयार करना, टेप कास्टिंग, इलेक्ट्रोड प्रिंटिंग, सिंटरिंग, डाइसिंग और अंतिम विद्युत परीक्षण शामिल हैं। हम इन-हाउस सामग्री संरचना को नियंत्रित करते हैं, जो बी मान और प्रतिरोध विशेषताओं के समायोजन की अनुमति देता है।

प्रत्येक बैच का परीक्षण किया जाता है:

● एक सटीक स्थिर तापमान स्नान का उपयोग करके 25 डिग्री सेल्सियस पर प्रतिरोध

● बी मान की गणना 25°C और 50°C पर प्रतिरोध माप से की जाती है

● आवर्धन के तहत दृश्य निरीक्षण

● इन्सुलेशन प्रतिरोध

● ग्राहक के अनुरोध के अनुसार वैकल्पिक थर्मल साइक्लिंग

परीक्षण डेटा संग्रहीत है और प्रत्येक शिपमेंट के साथ उपलब्ध कराया जा सकता है। हम ग्राहक-विशिष्ट आने वाली निरीक्षण प्रक्रियाओं का भी समर्थन करते हैं।

चयन मार्गदर्शिका

अपने ऑप्टिकल मॉड्यूल के लिए सही एनटीसी थर्मिस्टर का चयन करने के लिए, निम्नलिखित कारकों पर विचार करें:

1. R25 मान

सामान्य मान 10 kΩ और 100 kΩ हैं। कम प्रतिरोध मान अधिक माप धारा खींचते हैं लेकिन शोर के प्रति कम संवेदनशील होते हैं। उच्च प्रतिरोध मान को सरल ADC सर्किट से मापना आसान होता है। चुनाव अक्सर मॉड्यूल में प्रयुक्त टीईसी नियंत्रक आईसी पर निर्भर करता है। कई लेजर ड्राइवर और टीईसी नियंत्रक चिप्स एक विशिष्ट एनटीसी प्रतिरोध रेंज के लिए अनुकूलित होते हैं, आमतौर पर 10 kΩ या 50 kΩ।

2. बी मान

बी मान निर्धारित करता है कि प्रतिरोध प्रति डिग्री कितना बदलता है। उच्च बी मान प्रति डिग्री बड़ा प्रतिरोध परिवर्तन देता है, जो तापमान रिज़ॉल्यूशन में सुधार कर सकता है। हालाँकि, बहुत उच्च बी मान का मतलब यह भी है कि कम तापमान पर प्रतिरोध बहुत अधिक हो जाता है, जो माप सर्किट की इनपुट सीमा से अधिक हो सकता है। B25/50 = 3435 K -10°C से +75°C तक संचालित होने वाले ऑप्टिकल मॉड्यूल के लिए एक सामान्य समझौता है।

3. सहनशीलता

प्रतिरोध सहिष्णुता और बी मूल्य सहिष्णुता सीधे तापमान माप सटीकता को प्रभावित करते हैं। ±1% प्रतिरोध सहनशीलता, ±1% बी मान सहनशीलता के साथ संयुक्त होने पर 25°C पर लगभग ±0.3°C की प्रारंभिक तापमान त्रुटि उत्पन्न होती है। DWDM अनुप्रयोगों के लिए जहां तरंग दैर्ध्य स्थिरता ±0.01 एनएम के भीतर होनी चाहिए, यह त्रुटि बहुत बड़ी हो सकती है। मॉड्यूल फ़र्मवेयर में एक अंशांकन चरण प्रारंभिक सहनशीलता की भरपाई कर सकता है, लेकिन सहनशीलता इतनी कड़ी होनी चाहिए कि अंशांकन ऑपरेटिंग रेंज पर वैध बना रहे।

4. पैकेज और बॉन्डिंग

एनटीसी को ऑप्टिकल मॉड्यूल के अंदर उपलब्ध स्थान में फिट होना चाहिए। नंगे चिप्स सबसे छोटे पदचिह्न प्रदान करते हैं लेकिन इसके लिए वायर बॉन्डिंग या डाई अटैच उपकरण की आवश्यकता होती है। सिरेमिक कैरियर्स पर पहले से लगे चिप्स असेंबली को सरल बनाते हैं लेकिन ऊंचाई बढ़ाते हैं। हम दोनों विकल्प प्रदान कर सकते हैं और आपकी उत्पादन लाइन के लिए सर्वोत्तम विकल्प पर सलाह दे सकते हैं।

5. स्व-हीटिंग

माप धारा को कम रखा जाना चाहिए। 1.5 mW/°C के अपव्यय कारक के साथ 10 kΩ NTC के लिए, 0.1°C सेल्फ-हीटिंग के लिए अधिकतम माप धारा लगभग 120 µA है। यदि आपका टीईसी नियंत्रक उच्च धारा का उपयोग करता है, तो कम प्रतिरोध एनटीसी या उच्च अपव्यय कारक वाली बड़ी चिप पर विचार करें।

यदि आप अनिश्चित हैं कि कौन सा पैरामीटर चुनना है, तो अपना टीईसी नियंत्रक भाग संख्या और लक्ष्य तापमान सीमा प्रदान करें। हम एक संगत एनटीसी कॉन्फ़िगरेशन की अनुशंसा कर सकते हैं।

विशिष्ट अनुप्रयोग

एसएफपी और क्यूएसएफपी ऑप्टिकल ट्रांसीवर

लेजर तापमान की निगरानी के लिए मॉड्यूल के अंदर एनटीसी थर्मिस्टर्स का उपयोग किया जाता है। सिग्नल टीईसी नियंत्रक में फ़ीड होता है, जो लेजर को एक निश्चित तापमान पर बनाए रखता है, आमतौर पर लेजर डिजाइन के आधार पर 25 डिग्री सेल्सियस या 45 डिग्री सेल्सियस।

DWDM और सुसंगत मॉड्यूल

संकीर्ण लाइनविड्थ और तरंग दैर्ध्य-स्थिर लेजर के लिए, एनटीसी सटीकता महत्वपूर्ण है। निर्दिष्ट चैनल ग्रिड के भीतर तरंग दैर्ध्य को बनाए रखने के लिए नियंत्रण लूप को तापमान ±0.1°C के भीतर रखना चाहिए।

लेजर डायोड सबमाउंट

नंगे लेजर डायोड पैकेज में, एनटीसी को लेजर चिप के समान सबमाउंट से जोड़ा जाता है। यह अतिरिक्त थर्मल द्रव्यमान के बिना प्रत्यक्ष तापमान संवेदन प्रदान करता है।

दूरसंचार बेस स्टेशन और आउटडोर उपकरण

एनटीसी थर्मिस्टर्स का उपयोग आउटडोर ऑप्टिकल एम्पलीफायरों और ट्रांसीवर के तापमान निगरानी सर्किट में भी किया जाता है, जहां परिवेश के तापमान में उतार-चढ़ाव बड़ा हो सकता है।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्नों

प्रश्न: R25 और B मान के बीच क्या अंतर है?

A: R25 25°C पर प्रतिरोध है। बी मान बताता है कि तापमान के साथ प्रतिरोध कैसे बदलता है। किसी अन्य तापमान पर प्रतिरोध की गणना के लिए दोनों मापदंडों की आवश्यकता होती है। उच्च बी मान का मतलब है कि किसी दिए गए तापमान परिवर्तन के लिए प्रतिरोध अधिक बदलता है।

प्रश्न: मैं अपने फ़र्मवेयर में प्रतिरोध को तापमान में कैसे परिवर्तित करूं?

ए: सबसे सरल तरीका स्टीनहार्ट-हार्ट समीकरण या सरलीकृत बी समीकरण का उपयोग करके आर25 और बी मानों से उत्पन्न लुकअप तालिका का उपयोग करना है। कई टीईसी नियंत्रक आईसी में अंतर्निहित रूपांतरण एल्गोरिदम हैं। हम आपके विशिष्ट एनटीसी के लिए गुणांक तालिका प्रदान कर सकते हैं।

प्रश्न: क्या मैं DWDM मॉड्यूल में ±5% सहनशीलता NTC का उपयोग कर सकता हूँ?

उत्तर: यह आपकी अंशांकन प्रक्रिया पर निर्भर करता है। ±5% प्रतिरोध सहनशीलता, ±1% बी सहनशीलता के साथ संयुक्त होने पर अंशांकन से पहले ±1°C से अधिक तापमान त्रुटि उत्पन्न होती है। यदि आपकी उत्पादन लाइन ज्ञात तापमान पर एक बार अंशांकन करती है, तो प्रारंभिक ऑफसेट को हटाया जा सकता है। लेकिन बी सहिष्णुता अभी भी ढलान सटीकता को प्रभावित करती है। DWDM के लिए, हम कम से कम ±1% प्रतिरोध और ±0.5% B मान की अनुशंसा करते हैं।

प्रश्न: यदि माप धारा केवल कुछ सौ माइक्रोएम्प्स है तो स्व-हीटिंग क्यों मायने रखती है?

ए: यहां तक ​​कि छोटी धाराएं भी थर्मिस्टर को आसपास के तापमान से ऊपर गर्म कर सकती हैं। 10 kΩ NTC के माध्यम से 100 µA धारा 0.1 mW नष्ट करती है। 1.5 mW/°C के अपव्यय कारक के साथ, इससे तापमान में 0.067°C की वृद्धि होती है। कसकर नियंत्रित लेजर मॉड्यूल में, वह ऑफसेट महत्वपूर्ण हो सकता है। माप सर्किट को न्यूनतम व्यावहारिक धारा का उपयोग करना चाहिए।

प्रश्न: क्या आप कस्टम बी मान या प्रतिरोध मान प्रदान करते हैं?

उत्तर: हाँ. हम 3000 K से 4500 K की सीमा में कस्टम B मान प्राप्त करने के लिए सामग्री संरचना को समायोजित कर सकते हैं, और हम कड़ी सहनशीलता के साथ विशिष्ट प्रतिरोध मानों की स्क्रीनिंग कर सकते हैं। न्यूनतम आदेश मात्रा लागू होती है.

प्रश्न: क्या एनटीसी को सीधे लेजर चिप पर लगाया जा सकता है?

उत्तर: आमतौर पर नहीं. एनटीसी को सबमाउंट या टीईसी कोल्ड साइड पर लगाया गया है, लेजर पहलू पर नहीं। लेज़र चिप के सीधे संपर्क से विद्युत संबंधी समस्याएँ या तापीय द्रव्यमान समस्याएँ उत्पन्न हो सकती हैं। हम एनटीसी को यथासंभव लेजर के करीब लेकिन विद्युत रूप से पृथक रखने की सलाह देते हैं।

संपर्क एवं इंजीनियरिंग सहायता

नमूने या विस्तृत अनुशंसा का अनुरोध करने के लिए, कृपया निम्नलिखित प्रदान करें:

● टीईसी नियंत्रक भाग संख्या या माप वर्तमान

● लक्ष्य लेजर तापमान

● आवश्यक तापमान सटीकता

● एनटीसी के लिए उपलब्ध स्थान

● असेंबली विधि (वायर बॉन्डिंग, सोल्डरिंग, एपॉक्सी)

● अपेक्षित वार्षिक मात्रा

हम एक व्यावसायिक दिन के भीतर जवाब देते हैं और मूल्यांकन के लिए नमूने प्रदान कर सकते हैं।