NTC термистор за оптичка комуникација

X-Meritan произведува NTC термистор за оптичка комуникација што се користи за сензори за температура во оптички примопредаватели, вклучувајќи фактори на форма SFP, QSFP и CFP. Овие компоненти се поставени блиску до ласерската диода или внатре во контролната јамка TEC за да се обезбеди повратна информација за температурата во реално време. Вредноста на отпорот се менува предвидливо со температурата, дозволувајќи му на контролното коло да одржува стабилна работна точка на ласерот.

Точното следење на температурата во оптичките модули не е погодна карактеристика. Ласерската бранова должина се поместува за приближно 0,1 nm по Целзиусов степен за многу DFB ласери. Температурниот поместување од неколку степени може да го придвижи излезот надвор од прифатливиот прозорец на каналот во системите DWDM. Термисторот NTC за оптичка комуникација го обезбедува сигналот за повратна информација што го користи двигателот на TEC за да го поправи ова поместување.

Како функционира термисторот NTC во оптички модул

Термисторот NTC за оптичка комуникација вообичаено е врзан за истата подмонтажа како ласерската диода или е прикачен на студената страна на TEC. Како што се менува температурата на ласерот, отпорот на термисторот се менува според нелинеарна крива дефинирана со вредноста R25 и константата B. Контролното коло го мери овој отпор, го претвора во температурна вредност и ја прилагодува струјата TEC за да го врати ласерот до целната температура.

Односот помеѓу отпорот и температурата ја следи стандардната равенка:

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

Каде што Т е во Келвин, а B е материјалната константа. За апликации на оптички модули, вредностите B25/50 помеѓу 3380 K и 3950 K се вообичаени. Изборот зависи од очекуваниот опсег на работна температура и резолуцијата што ја бара контролното коло.

Технички параметри

Во табелата подолу се наведени стандардните конфигурации достапни од X-Meritan. Прилагодени вредности се можни за обемни проекти.

Сите вредности се проверуваат во производството. За секоја серија може да се достави целосен извештај од тестот со мерења на отпор и Б вредност.

Важна забелешка за самозагревањето: Мерната струја низ NTC мора да биде доволно ниска што моќта што се троши во термисторот да не ја подигне неговата температура за повеќе од 0,1°C. За 10 kΩ NTC со фактор на дисипација од 1,5 mW/°C, тоа значи дека мерната струја треба да остане под приближно 120 µA. Надминувањето на ова предизвикува термисторот да чита повисока температура од вистинската температура на ласерот, што може да доведе до преладење на контролната јамка.

Физички дизајн и монтажа

X-Meritan го снабдува NTC Thermistor за оптичка комуникација во форма на гол чип, со Au или Ag електроди, погоден за лепење на жица или лемење на керамички поддржачи. Димензиите на чипот обично се во опсег од 0,5 mm × 0,5 mm до 1,0 mm × 1,0 mm, со дебелина од 0,2 mm до 0,5 mm. Овој мал отпечаток овозможува поставување директно до ласерската диода без да се меша со оптичката патека.

За клиентите кои претпочитаат претходно монтирана компонента, чипот може да се состави на мал носач на алумина или алуминиум нитрид со оловни жици. Оваа верзија е полесна за ракување во линиите за рачно склопување и го поедноставува процесот на лепење.

Површината на електродата е дизајнирана или за поврзување со жици од Au или за лемење PbSn/AuSn. Специфичната метализација е избрана врз основа на процесот на склопување на купувачот. Ние обезбедуваме листови со податоци со препорачаните параметри за поврзување за секој тип на електрода.

Време на одговор и термичка спојка

Термичката временска константа на голиот чип NTC обично е под 1 секунда кога е монтиран со тенок слој термичко лепило или лемење. Во мирен воздух, без монтирање, временската константа е поголема. За примена на оптички модул, NTC мора да биде термички поврзан со истата површина како ласерската диода или ладната плоча TEC. Густата линија за лепак или воздушниот јаз ќе го забави одговорот и ќе воведе поместување на температурата помеѓу сензорот и ласерот.

Препорачуваме да го монтирате NTC чипот со термички спроводлив лепило или преформа за лемење. Дебелината на сврзувачкиот слој треба да се контролира на помалку од 25 µm. Ова осигурува дека NTC ја следи температурата на ласерот со минимално доцнење, што е критично за контролните јамки на TEC кои работат со стапки на ажурирање над 10 Hz.

Стабилност и долгорочен дрифт

NTC Термистор за оптичка комуникација може да покаже мало повлекување на отпорот со текот на времето, особено кога се работи на покачени температури. Нашата формулација на материјалот и пасивацијата на електродата го намалуваат ова поместување на ниво што не влијае на перформансите на оптичкиот модул во текот на вообичаениот работен век од 10 години. Табелата подолу го покажува очекуваното поместување при различни услови на складирање, врз основа на внатрешно тестирање на сигурност.

Овие вредности се засноваат на забрзано тестирање и не се гаранции. Вистинскиот нанос зависи од напрегањето на монтирањето, влажноста и работната струја. Можеме да обезбедиме детален извештај за доверливост за квалификувани проекти.

Производство и контрола на квалитет

Чиповите NTC се произведуваат во нашите сопствени капацитети користејќи техники за обработка на керамика. Протокот на производство вклучува подготовка на прашок, леење лента, печатење на електроди, синтерување, коцки и финално електрично тестирање. Ние го контролираме составот на материјалот во куќата, што овозможува прилагодување на вредноста Б и карактеристиките на отпорот.

Секоја серија се тестира за:

● Отпорност на 25°C користејќи прецизна бања со константна температура

● Вредноста B пресметана од мерењата на отпорот на 25°C и 50°C

● Визуелна проверка при зголемување

● Отпорност на изолација

● Изборен термички циклус по барање на клиентот

Податоците од тестот се архивирани и можат да бидат достапни со секоја пратка. Ние, исто така, поддржуваме процедури за дојдовна инспекција специфични за клиентите.

Водич за избор

За да го изберете точниот NTC термистор за вашиот оптички модул, земете ги предвид следниве фактори:

1. Вредност R25

Вообичаени вредности се 10 kΩ и 100 kΩ. Пониските вредности на отпор привлекуваат поголема мерна струја, но се помалку чувствителни на бучава. Поголемите вредности на отпор полесно се мерат со едноставни ADC кола. Изборот често зависи од IC на контролорот TEC што се користи во модулот. Многу ласерски двигатели и чипови на контролер TEC се оптимизирани за специфичен опсег на отпорност на NTC, обично 10 kΩ или 50 kΩ.

2. В вредност

Вредноста Б одредува колку отпорот се менува по степен. Повисоката вредност Б дава поголема промена на отпорот по степен, што може да ја подобри резолуцијата на температурата. Меѓутоа, многу висока вредност Б, исто така, значи дека отпорот станува многу висок при ниски температури, што може да го надмине влезниот опсег на мерното коло. B25/50 = 3435 K е вообичаен компромис за оптички модули кои работат од -10°C до +75°C.

3. Толеранција

Толеранцијата на отпорот и толеранцијата на вредноста Б директно влијаат на точноста на мерењето на температурата. Толеранција на отпорност ±1% во комбинација со толеранција на ±1% B вредност резултира со почетна температурна грешка од приближно ±0,3°C на 25°C. За апликациите DWDM каде што стабилноста на брановата должина мора да биде во рамките на ±0,01 nm, оваа грешка може да биде преголема. Чекор на калибрација во фирмверот на модулот може да ја компензира почетната толеранција, но толеранцијата мора да биде доволно цврста за да може калибрацијата да остане валидна во опсегот на работа.

4. Пакет и сврзување

NTC мора да се вклопи во достапниот простор во оптичкиот модул. Голите чипови нудат најмал отпечаток, но бараат поврзување со жица или опрема за прицврстување. Претходно монтираните чипови на керамичките носачи го поедноставуваат склопувањето, но додаваат висина. Ние можеме да ги обезбедиме двете опции и да советуваме за најдобриот избор за вашата производна линија.

5. Само-загревање

Мерната струја мора да биде ниска. За 10 kΩ NTC со фактор на дисипација од 1,5 mW/°C, максималната мерна струја за самозагревање од 0,1°C е приближно 120 µA. Ако вашиот TEC контролер користи поголема струја, размислете за NTC со помал отпор или поголем чип со поголем фактор на дисипација.

Ако не сте сигурни кои параметри да ги изберете, наведете го вашиот број на дел од контролорот TEC и целниот температурен опсег. Можеме да препорачаме компатибилна NTC конфигурација.

Типични апликации

SFP и QSFP оптички трансивери

NTC термисторите се користат внатре во модулот за следење на температурата на ласерот. Сигналот се внесува во контролерот TEC, кој го одржува ласерот на фиксна температура, обично 25°C или 45°C во зависност од дизајнот на ласерот.

DWDM и кохерентни модули

За ласери со тесна ширина на линија и стабилна бранова должина, прецизноста на NTC е критична. Контролната јамка мора да ја држи температурата во рамките на ±0,1°C за да ја задржи брановата должина во рамките на наведената мрежа на канали.

Ласерски диоди подприклучоци

Во пакетите со голи ласерски диоди, NTC е врзан за истата подмонтажа како и ласерскиот чип. Ова обезбедува директно сензорирање на температурата без дополнителна топлинска маса.

Телеком базни станици и надворешна опрема

NTC термисторите се користат и во кола за следење на температурата на надворешни оптички засилувачи и примопредаватели, каде што промените на температурата на околината можат да бидат големи.

Најчесто поставувани прашања

П: Која е разликата помеѓу R25 и B вредноста?

О: R25 е отпор на 25°C. Вредноста B опишува како отпорот се менува со температурата. Двата параметри се потребни за да се пресмета отпорот на која било друга температура. Повисоката вредност Б значи дека отпорот се менува повеќе за дадена промена на температурата.

П: Како да го конвертирам отпорот на температура во мојот фирмвер?

О: Наједноставниот метод е да се користи табела за пребарување генерирана од вредностите R25 и B користејќи ја равенката Штајнхарт-Харт или поедноставената Б равенка. Многу ИЦ на контролери на TEC имаат вградени алгоритми за конверзија. Можеме да обезбедиме табела со коефициент за вашиот специфичен NTC.

П: Може ли да користам NTC со толеранција ± 5% во модул DWDM?

О: Тоа зависи од вашата процедура за калибрација. Толеранција на отпор ±5% во комбинација со ±1% B толеранција резултира со температурна грешка од над ±1°C пред калибрацијата. Ако вашата производна линија изврши еднократна калибрација на позната температура, почетната поместување може да се отстрани. Но, толеранцијата Б сепак влијае на точноста на наклонот. За DWDM, препорачуваме најмалку ±1% отпор и ±0,5% B вредност.

П: Зошто е важно само-загревањето ако мерната струја е само неколку стотици микроампери?

О: Дури и малите струи можат да го загреат термисторот над температурата на околината. Струја од 100 µA преку NTC од 10 kΩ дисипира 0,1 mW. Со фактор на дисипација од 1,5 mW/°C, ова предизвикува пораст на температурата за 0,067°C. Во строго контролиран ласерски модул, тоа поместување може да биде значајно. Мерното коло треба да користи најниска практична струја.

П: Дали обезбедувате сопствени вредности Б или вредности на отпор?

О: Да. Можеме да го прилагодиме составот на материјалот за да постигнеме прилагодени вредности B во опсег од 3000 K до 4500 K и можеме да провериме за специфични вредности на отпор со тесни толеранции. Се применуваат минимални количини за нарачка.

П: Дали NTC може да се монтира директно на ласерскиот чип?

О: Обично не. NTC е монтиран на ладната страна на под-приклучокот или TEC, а не на ласерскиот аспект. Директниот контакт со ласерскиот чип може да доведе до електрични проблеми или проблеми со топлинската маса. Препорачуваме да го монтирате NTC што е можно поблиску до ласерот, но електрично изолиран.

Контакт и инженерска поддршка

За да побарате примероци или детална препорака, наведете го следново:

● Број на дел од контролерот TEC или мерна струја

● Целна ласерска температура

● Потребна температурна точност

● Достапен простор за NTC

● Метод на склопување (сврзување на жица, лемење, епоксидна)

● Очекуван годишен волумен

Ние одговараме во рок од еден работен ден и можеме да обезбедиме примероци за евалуација.