Optik İletişim için NTC Termistörü

X-Meritan, SFP, QSFP ve CFP form faktörleri dahil olmak üzere optik alıcı-vericilerde sıcaklık algılama için kullanılan Optik İletişim için NTC Termistör üretmektedir. Bu bileşenler, gerçek zamanlı sıcaklık geri bildirimi sağlamak için lazer diyotun yakınına veya TEC kontrol döngüsünün içine yerleştirilir. Direnç değeri sıcaklıkla tahmin edilebileceği şekilde değişir ve kontrol devresinin kararlı bir lazer çalışma noktasını korumasına olanak tanır.

Optik modüllerde doğru sıcaklık izleme kolaylık sağlayan bir özellik değildir. Birçok DFB lazer için lazer dalga boyu santigrat derece başına yaklaşık 0,1 nm kayar. Birkaç derecelik sıcaklık sapması, çıkışı DWDM sistemlerinde kabul edilebilir kanal penceresinin dışına taşıyabilir. Optik İletişim için NTC Termistörü, TEC sürücüsünün bu sapmayı düzeltmek için kullandığı geri bildirim sinyalini sağlar.

NTC Termistörü Optik Modülde Nasıl Çalışır?

Optik İletişim için NTC Termistörü tipik olarak lazer diyotla aynı alt montaj parçasına bağlanır veya TEC soğuk tarafına bağlanır. Lazer sıcaklığı değiştikçe termistör direnci, R25 değeri ve B sabiti tarafından tanımlanan doğrusal olmayan bir eğriye göre değişir. Kontrol devresi bu direnci ölçer, bunu bir sıcaklık değerine dönüştürür ve lazeri hedef sıcaklığa geri getirecek şekilde TEC akımını ayarlar.

Direnç ve sıcaklık arasındaki ilişki standart denklemi takip eder:

R(T) = R25 × exp[ B × (1/T - 1/298,15) ]

T'nin Kelvin cinsinden olduğu ve B'nin maddi sabit olduğu yer. Optik modül uygulamalarında 3380 K ile 3950 K arasındaki B25/50 değerleri yaygındır. Seçim, beklenen çalışma sıcaklığı aralığına ve kontrol devresinin gerektirdiği çözünürlüğe bağlıdır.

Teknik Parametreler

Aşağıdaki tablo X-Meritan'da mevcut olan standart konfigürasyonları listelemektedir. Hacim projeleri için özel değerler mümkündür.

Tüm değerler üretimde doğrulanır. Her parti için direnç ve B değeri ölçümlerini içeren tam bir test raporu sağlanabilir.

Kendi kendine ısınmayla ilgili önemli not: NTC'den geçen ölçüm akımı, termistörde dağıtılan gücün sıcaklığını 0,1°C'den fazla artırmayacak kadar düşük olmalıdır. Dağılım faktörü 1,5 mW/°C olan 10 kΩ'luk bir NTC için bu, ölçüm akımının yaklaşık 120 µA'nın altında kalması gerektiği anlamına gelir. Bunun aşılması, termistörün gerçek lazer sıcaklığından daha yüksek bir sıcaklık okumasına neden olur ve bu da kontrol döngüsünün aşırı soğumasına neden olabilir.

Fiziksel Tasarım ve Montaj

X-Meritan, optik iletişim için NTC Termistörünü, seramik alt montaj parçalarına telle bağlama veya lehimlemeye uygun, Au veya Ag elektrotlu, çıplak çip formunda sağlar. Çip boyutları tipik olarak 0,5 mm × 0,5 mm ila 1,0 mm × 1,0 mm aralığındadır ve kalınlığı 0,2 mm ila 0,5 mm arasındadır. Bu küçük kaplama alanı, optik yola müdahale etmeden doğrudan lazer diyodunun yanına yerleştirmeye olanak tanır.

Önceden monte edilmiş bir bileşeni tercih eden müşteriler için çip, kurşun tellerle küçük bir alümina veya alüminyum nitrit taşıyıcıya monte edilebilir. Bu versiyonun manuel montaj hatlarında kullanımı daha kolaydır ve yapıştırma sürecini basitleştirir.

Elektrot yüzeyi Au tel bağlama veya PbSn/AuSn lehimleme için tasarlanmıştır. Özel metal kaplama müşterinin montaj sürecine göre seçilir. Her elektrot tipi için önerilen bağlanma parametrelerini içeren veri sayfalarını sağlıyoruz.

Tepki Süresi ve Termal Bağlantı

Çıplak çipli NTC'nin termal zaman sabiti, ince bir termal yapıştırıcı veya lehim tabakasıyla monte edildiğinde tipik olarak 1 saniyenin altındadır. Durgun havada montaj yapılmadan zaman sabiti daha yüksektir. Optik modül uygulamaları için NTC'nin lazer diyot veya TEC soğuk plaka ile aynı yüzeye termal olarak bağlanması gerekir. Kalın bir tutkal çizgisi veya hava boşluğu tepkiyi yavaşlatacak ve sensör ile lazer arasında bir sıcaklık farkı oluşmasına neden olacaktır.

NTC çipini termal olarak iletken bir yapıştırıcı veya lehim ön kalıbıyla monte etmenizi öneririz. Bağlama katmanının kalınlığı 25 µm'den az olacak şekilde kontrol edilmelidir. Bu, NTC'nin lazer sıcaklığını minimum gecikmeyle izlemesini sağlar; bu, 10 Hz'nin üzerindeki güncelleme hızlarında çalışan TEC kontrol döngüleri için kritik öneme sahiptir.

İstikrar ve Uzun Vadeli Kayma

Optik İletişim için NTC Termistörü, özellikle yüksek sıcaklıklarda çalıştırıldığında zaman içinde küçük direnç sapması sergileyebilir. Malzeme formülasyonumuz ve elektrot pasifleştirmemiz, bu sapmayı tipik 10 yıllık hizmet ömrü boyunca optik modül performansını etkilemeyecek bir düzeye indirir. Aşağıdaki tablo, dahili güvenilirlik testine dayalı olarak farklı depolama koşulları altında beklenen sapmayı göstermektedir.

Bu değerler hızlandırılmış testlere dayanmaktadır ve garanti değildir. Gerçek kayma, montaj gerilimine, neme ve çalışma akımına bağlıdır. Nitelikli projeler için detaylı bir güvenilirlik raporu sağlayabiliriz.

İmalat ve Kalite Kontrol

NTC çipleri kendi tesisimizde seramik işleme teknikleri kullanılarak üretilmektedir. Üretim akışı, toz hazırlama, bant dökümü, elektrot baskısı, sinterleme, dilimleme ve son elektrik testini içerir. B değerinin ve direnç özelliklerinin ayarlanmasına olanak tanıyan malzeme bileşimini kendi bünyemizde kontrol ediyoruz.

Her parti aşağıdakiler için test edilir:

● Hassas sabit sıcaklık banyosu kullanılarak 25°C'de direnç

● 25°C ve 50°C'deki direnç ölçümlerinden hesaplanan B değeri

● Büyütme altında görsel inceleme

● Yalıtım direnci

● Müşteri isteğine göre isteğe bağlı termal döngü

Test verileri arşivlenir ve her gönderide kullanıma sunulabilir. Ayrıca müşteriye özel gelen muayene prosedürlerini de destekliyoruz.

Seçim Kılavuzu

Optik modülünüz için doğru NTC termistörünü seçmek için aşağıdaki faktörleri göz önünde bulundurun:

1. R25 değeri

Ortak değerler 10 kΩ ve 100 kΩ'dur. Daha düşük direnç değerleri daha fazla ölçüm akımı çeker ancak gürültüye karşı daha az duyarlıdır. Basit ADC devreleriyle daha yüksek direnç değerlerinin ölçülmesi daha kolaydır. Seçim genellikle modülde kullanılan TEC kontrolör IC'sine bağlıdır. Birçok lazer sürücüsü ve TEC denetleyici çipi, genellikle 10 kΩ veya 50 kΩ gibi belirli bir NTC direnç aralığı için optimize edilmiştir.

2. B değeri

B değeri direncin derece başına ne kadar değişeceğini belirler. Daha yüksek bir B değeri, derece başına daha büyük bir direnç değişimi sağlar ve bu da sıcaklık çözünürlüğünü geliştirebilir. Bununla birlikte, çok yüksek bir B değeri aynı zamanda direncin düşük sıcaklıklarda çok yüksek olduğu anlamına gelir ve bu ölçüm devresinin giriş aralığını aşabilir. B25/50 = 3435 K, -10°C ila +75°C arasında çalışan optik modüller için ortak bir uzlaşmadır.

3. Hoşgörü

Direnç toleransı ve B değeri toleransı, sıcaklık ölçüm doğruluğunu doğrudan etkiler. ±%1 direnç toleransı ile ±%1 B değeri toleransının birleşimi, 25°C'de yaklaşık ±0,3°C'lik bir başlangıç ​​sıcaklık hatasıyla sonuçlanır. Dalga boyu kararlılığının ±0,01 nm dahilinde olması gereken DWDM uygulamaları için bu hata çok büyük olabilir. Modül donanım yazılımındaki bir kalibrasyon adımı, başlangıç ​​toleransını telafi edebilir ancak tolerans, kalibrasyonun çalışma aralığı boyunca geçerli kalmasını sağlayacak kadar sıkı olmalıdır.

4. Paketleme ve yapıştırma

NTC, optik modülün içindeki mevcut alana sığmalıdır. Çıplak talaşlar en küçük kaplama alanını sunar ancak tel bağlama veya kalıba takma ekipmanı gerektirir. Seramik taşıyıcılara önceden monte edilmiş çipler montajı kolaylaştırır ancak yüksekliği artırır. Her iki seçeneği de sağlayabilir ve üretim hattınız için en iyi seçim konusunda tavsiyelerde bulunabiliriz.

5. Kendi kendine ısınma

Ölçüm akımı düşük tutulmalıdır. Dağılım faktörü 1,5 mW/°C olan 10 kΩ'luk bir NTC için, 0,1°C kendi kendine ısınma için maksimum ölçüm akımı yaklaşık 120 µA'dır. TEC kontrol cihazınız daha yüksek bir akım kullanıyorsa, daha düşük dirençli bir NTC veya daha yüksek dağılım faktörüne sahip daha büyük bir çip düşünün.

Hangi parametreleri seçeceğinizden emin değilseniz TEC kontrol cihazı parça numaranızı ve hedef sıcaklık aralığını sağlayın. Uyumlu bir NTC yapılandırması önerebiliriz.

Tipik Uygulamalar

SFP ve QSFP Optik Alıcı-Vericiler

Lazer sıcaklığını izlemek için modülün içinde NTC termistörleri kullanılır. Sinyal, lazeri sabit bir sıcaklıkta, lazer tasarımına bağlı olarak genellikle 25°C veya 45°C'de tutan TEC kontrolörüne beslenir.

DWDM ve Tutarlı Modüller

Dar çizgi genişliği ve dalga boyu kararlı lazerler için NTC doğruluğu kritik öneme sahiptir. Dalga boyunu belirtilen kanal ızgarası içinde tutmak için kontrol döngüsü sıcaklığı ±0,1°C dahilinde tutmalıdır.

Lazer Diyot Alt Montaj Parçaları

Çıplak lazer diyot paketlerinde NTC, lazer çipiyle aynı alt montaj parçasına bağlanır. Bu, ek termal kütle olmadan doğrudan sıcaklık algılama sağlar.

Telekom Baz İstasyonları ve Dış Mekan Ekipmanları

NTC termistörleri aynı zamanda ortam sıcaklığı salınımlarının büyük olabildiği dış mekan optik amplifikatörlerinin ve alıcı-vericilerinin sıcaklık izleme devrelerinde de kullanılır.

Sıkça Sorulan Sorular

S: R25 ile B değeri arasındaki fark nedir?

C: R25, 25°C'deki dirençtir. B değeri direncin sıcaklıkla nasıl değiştiğini açıklar. Direnci başka herhangi bir sıcaklıkta hesaplamak için her iki parametreye de ihtiyaç vardır. Daha yüksek bir B değeri, belirli bir sıcaklık değişimi için direncin daha fazla değiştiği anlamına gelir.

S: Firmware'imde direnci sıcaklığa nasıl dönüştürebilirim?

C: En basit yöntem, Steinhart-Hart denklemi veya basitleştirilmiş B denklemi kullanılarak R25 ve B değerlerinden oluşturulan bir arama tablosu kullanmaktır. Birçok TEC denetleyici IC'sinin yerleşik dönüştürme algoritmaları vardır. Özel NTC'niz için katsayı tablosunu sağlayabiliriz.

S: Bir DWDM modülünde ±%5 toleranslı NTC kullanabilir miyim?

C: Kalibrasyon prosedürünüze bağlıdır. ±%5 direnç toleransı ile ±%1 B toleransının birleşimi, kalibrasyondan önce ±1°C'nin üzerinde bir sıcaklık hatasıyla sonuçlanır. Üretim hattınız bilinen bir sıcaklıkta tek seferlik kalibrasyon yapıyorsa ilk ofset kaldırılabilir. Ancak B toleransı hala eğim doğruluğunu etkilemektedir. DWDM için en az ±%1 direnç ve ±%0,5 B değerini öneriyoruz.

S: Ölçüm akımı yalnızca birkaç yüz mikroamper ise kendi kendine ısınma neden önemlidir?

C: Küçük akımlar bile termistörü çevre sıcaklığının üzerine kadar ısıtabilir. 10 kΩ NTC'den geçen 100 µA akım, 0,1 mW enerji tüketir. 1,5 mW/°C'lik bir kayıp faktörü ile bu, 0,067°C'lik bir sıcaklık artışına neden olur. Sıkı bir şekilde kontrol edilen bir lazer modülünde bu sapma önemli olabilir. Ölçüm devresi en düşük pratik akımı kullanmalıdır.

S: Özel B değerleri veya direnç değerleri sağlıyor musunuz?

C: Evet. 3000 K ila 4500 K aralığında özel B değerleri elde etmek için malzeme bileşimini ayarlayabilir ve sıkı toleranslarla belirli direnç değerlerini tarayabiliriz. Minimum sipariş miktarları geçerlidir.

S: NTC doğrudan lazer çipine monte edilebilir mi?

C: Genellikle hayır. NTC, lazer yüzeyine değil, alt montaj parçasına veya TEC soğuk tarafına monte edilmiştir. Lazer çipiyle doğrudan temas, elektriksel sorunlara veya termal kütle sorunlarına neden olabilir. NTC'yi lazere mümkün olduğu kadar yakın fakat elektriksel olarak izole edilmiş şekilde monte etmenizi öneririz.

İletişim ve Mühendislik Desteği

Numune veya ayrıntılı öneri istemek için lütfen aşağıdakileri sağlayın:

● TEC kontrol cihazı parça numarası veya ölçüm akımı

● Hedef lazer sıcaklığı

● Gerekli sıcaklık doğruluğu

● NTC için kullanılabilir alan

● Montaj yöntemi (tel bağlama, lehimleme, epoksi)

● Beklenen yıllık hacim

Bir iş günü içinde yanıt veririz ve değerlendirme için örnekler sağlayabiliriz.