เทอร์มิสเตอร์ NTC สำหรับการสื่อสารด้วยแสง

X-Meritan ผลิตเทอร์มิสเตอร์ NTC สำหรับการสื่อสารด้วยแสงที่ใช้สำหรับการตรวจจับอุณหภูมิในตัวรับส่งสัญญาณแบบแสง รวมถึงฟอร์มแฟคเตอร์ SFP, QSFP และ CFP ส่วนประกอบเหล่านี้วางอยู่ใกล้กับเลเซอร์ไดโอดหรือภายในลูปควบคุม TEC เพื่อให้การตอบสนองอุณหภูมิแบบเรียลไทม์ ค่าความต้านทานจะเปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิที่คาดการณ์ได้ ทำให้วงจรควบคุมสามารถรักษาจุดการทำงานของเลเซอร์ให้คงที่ได้

การตรวจสอบอุณหภูมิที่แม่นยำในโมดูลออปติคอลไม่ใช่คุณสมบัติที่สะดวกสบาย ความยาวคลื่นเลเซอร์จะเลื่อนประมาณ 0.1 นาโนเมตรต่อองศาเซลเซียสสำหรับเลเซอร์ DFB จำนวนมาก อุณหภูมิที่เบี่ยงเบนไปเล็กน้อยอาจทำให้เอาท์พุตเคลื่อนออกไปนอกหน้าต่างช่องสัญญาณที่ยอมรับได้ในระบบ DWDM เทอร์มิสเตอร์ NTC สำหรับการสื่อสารด้วยแสงให้สัญญาณตอบรับที่ไดรเวอร์ TEC ใช้เพื่อแก้ไขการเบี่ยงเบนนี้

เทอร์มิสเตอร์ NTC ทำงานอย่างไรในโมดูลออปติคัล

โดยทั่วไปเทอร์มิสเตอร์ NTC สำหรับการสื่อสารด้วยแสง มักจะถูกเชื่อมเข้ากับจุดติดตั้งย่อยเดียวกันกับเลเซอร์ไดโอด หรือติดกับด้านเย็นของ TEC เมื่ออุณหภูมิเลเซอร์เปลี่ยนแปลง ความต้านทานของเทอร์มิสเตอร์จะเปลี่ยนไปตามเส้นโค้งไม่เชิงเส้นที่กำหนดโดยค่า R25 และค่าคงที่ B วงจรควบคุมจะวัดความต้านทานนี้ แปลงเป็นค่าอุณหภูมิ และปรับกระแส TEC เพื่อนำเลเซอร์กลับไปที่อุณหภูมิเป้าหมาย

ความสัมพันธ์ระหว่างความต้านทานและอุณหภูมิเป็นไปตามสมการมาตรฐาน:

R(T) = R25 × ประสบการณ์[ B × (1/T - 1/298.15) ]

โดยที่ T อยู่ในเคลวิน และ B คือค่าคงที่ของวัสดุ สำหรับการใช้งานโมดูลออปติคอล ค่า B25/50 ระหว่าง 3380 K ถึง 3950 K เป็นค่าทั่วไป ตัวเลือกขึ้นอยู่กับช่วงอุณหภูมิการทำงานที่คาดหวังและความละเอียดที่ต้องการโดยวงจรควบคุม

พารามิเตอร์ทางเทคนิค

ตารางด้านล่างแสดงรายการการกำหนดค่ามาตรฐานจาก X-Meritan ค่าที่กำหนดเองเป็นไปได้สำหรับโปรเจ็กต์ปริมาณ

ค่าทั้งหมดได้รับการตรวจสอบในการผลิต รายงานผลการทดสอบฉบับสมบูรณ์พร้อมการวัดความต้านทานและค่า B สำหรับแต่ละชุด

หมายเหตุสำคัญเกี่ยวกับการทำความร้อนในตัวเอง: กระแสที่วัดผ่าน NTC จะต้องต่ำเพียงพอที่พลังงานที่กระจายไปในเทอร์มิสเตอร์จะไม่เพิ่มอุณหภูมิเกิน 0.1°C สำหรับ NTC 10 kΩ ที่มีปัจจัยการกระจาย 1.5 mW/°C หมายความว่ากระแสการวัดควรอยู่ต่ำกว่าประมาณ 120 µA หากเกินนี้จะทำให้เทอร์มิสเตอร์อ่านอุณหภูมิที่สูงกว่าอุณหภูมิเลเซอร์จริง ซึ่งอาจทำให้ลูปควบคุมเย็นเกินไปได้

การออกแบบทางกายภาพและการติดตั้ง

X-Meritan จัดจำหน่ายเทอร์มิสเตอร์ NTC สำหรับการสื่อสารด้วยแสง ในรูปแบบชิปเปลือย พร้อมด้วยอิเล็กโทรด Au หรือ Ag เหมาะสำหรับการผูกลวดหรือการบัดกรีบนฐานรองเซรามิก โดยทั่วไปขนาดชิปจะอยู่ในช่วง 0.5 มม. × 0.5 มม. ถึง 1.0 มม. × 1.0 มม. โดยมีความหนาตั้งแต่ 0.2 มม. ถึง 0.5 มม. พื้นที่ขนาดเล็กนี้ทำให้สามารถวางตำแหน่งที่อยู่ติดกับเลเซอร์ไดโอดได้โดยตรง โดยไม่รบกวนเส้นทางแสง

สำหรับลูกค้าที่ต้องการส่วนประกอบที่ติดตั้งไว้ล่วงหน้า สามารถประกอบชิปเข้ากับตัวพาอลูมินาหรืออะลูมิเนียมไนไตรด์ขนาดเล็กที่มีสายไฟตะกั่วได้ เวอร์ชันนี้ง่ายต่อการจัดการในสายการประกอบแบบแมนนวล และทำให้กระบวนการเชื่อมง่ายขึ้น

พื้นผิวอิเล็กโทรดได้รับการออกแบบสำหรับการเชื่อมด้วยลวด Au หรือการบัดกรี PbSn/AuSn การเคลือบโลหะแบบเฉพาะเจาะจงจะถูกเลือกตามกระบวนการประกอบของลูกค้า เรามีเอกสารข้อมูลพร้อมพารามิเตอร์การติดที่แนะนำสำหรับอิเล็กโทรดแต่ละประเภท

เวลาตอบสนองและข้อต่อความร้อน

ค่าคงที่เวลาการระบายความร้อนของชิปเปลือย NTC โดยทั่วไปจะต่ำกว่า 1 วินาทีเมื่อติดตั้งด้วยกาวระบายความร้อนหรือบัดกรีบาง ๆ ในอากาศนิ่งโดยไม่ต้องติดตั้ง ค่าคงที่ของเวลาจะสูงขึ้น สำหรับการใช้งานโมดูลออปติคัล NTC จะต้องเชื่อมต่อด้วยความร้อนกับพื้นผิวเดียวกันกับเลเซอร์ไดโอดหรือแผ่นเย็น TEC เส้นกาวหนาหรือช่องว่างอากาศจะทำให้การตอบสนองช้าลง และทำให้เกิดการชดเชยอุณหภูมิระหว่างเซ็นเซอร์และเลเซอร์

เราขอแนะนำให้ติดตั้งชิป NTC ด้วยกาวนำความร้อนหรือพรีฟอร์มบัดกรี ควรควบคุมความหนาของชั้นกาวให้น้อยกว่า 25 µm เพื่อให้แน่ใจว่า NTC ติดตามอุณหภูมิเลเซอร์โดยมีความล่าช้าน้อยที่สุด ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับลูปควบคุม TEC ที่ทำงานที่อัตราการอัพเดตที่สูงกว่า 10 Hz

ความมั่นคงและการดริฟท์ระยะยาว

เทอร์มิสเตอร์ NTC สำหรับการสื่อสารด้วยแสง สามารถแสดงความต้านทานการเบี่ยงเบนเล็กน้อยเมื่อเวลาผ่านไป โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อทำงานที่อุณหภูมิสูง การกำหนดสูตรวัสดุและการสร้างทู่ของอิเล็กโทรดของเราช่วยลดการเบี่ยงเบนนี้ลงสู่ระดับที่ไม่ส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพของโมดูลออปติคัลตลอดอายุการใช้งาน 10 ปีโดยทั่วไป ตารางด้านล่างแสดงค่าเบี่ยงเบนที่คาดหวังภายใต้สภาวะการจัดเก็บที่แตกต่างกัน โดยอิงจากการทดสอบความน่าเชื่อถือภายใน

ค่าเหล่านี้อิงจากการทดสอบแบบเร่งด่วนและไม่รับประกัน การเบี่ยงเบนที่เกิดขึ้นจริงขึ้นอยู่กับความเค้นที่เพิ่มขึ้น ความชื้น และกระแสไฟฟ้าที่ใช้งาน เราสามารถจัดเตรียมรายงานความน่าเชื่อถือโดยละเอียดสำหรับโครงการที่ผ่านการรับรองได้

การผลิตและการควบคุมคุณภาพ

ชิป NTC ผลิตในโรงงานของเราเองโดยใช้เทคนิคการแปรรูปเซรามิก ขั้นตอนการผลิตประกอบด้วยการเตรียมผง การหล่อเทป การพิมพ์อิเล็กโทรด การเผาผนึก การหั่นลูกเต๋า และการทดสอบทางไฟฟ้าขั้นสุดท้าย เราควบคุมองค์ประกอบของวัสดุภายในบริษัท ซึ่งช่วยให้สามารถปรับค่า B และคุณลักษณะความต้านทานได้

แต่ละชุดได้รับการทดสอบสำหรับ:

● ความต้านทานที่ 25°C โดยใช้อ่างอุณหภูมิคงที่ที่มีความแม่นยำ

● ค่า B คำนวณจากการวัดความต้านทานที่อุณหภูมิ 25°C และ 50°C

● การตรวจสอบด้วยสายตาภายใต้การขยาย

● ความต้านทานของฉนวน

● การหมุนเวียนความร้อนเพิ่มเติมตามคำขอของลูกค้า

ข้อมูลการทดสอบจะถูกจัดเก็บถาวรและสามารถใช้ได้กับการจัดส่งแต่ละครั้ง นอกจากนี้เรายังสนับสนุนขั้นตอนการตรวจสอบขาเข้าเฉพาะของลูกค้าอีกด้วย

คู่มือการเลือก

ในการเลือกเทอร์มิสเตอร์ NTC ที่ถูกต้องสำหรับโมดูลออปติคัลของคุณ ให้พิจารณาปัจจัยต่อไปนี้:

1. ค่า R25

ค่าทั่วไปคือ 10 kΩ และ 100 kΩ ค่าความต้านทานที่ต่ำกว่าจะดึงกระแสการวัดได้มากกว่า แต่มีความไวต่อสัญญาณรบกวนน้อยกว่า ค่าความต้านทานที่สูงขึ้นจะวัดได้ง่ายกว่าด้วยวงจร ADC แบบธรรมดา ตัวเลือกมักขึ้นอยู่กับตัวควบคุม IC TEC ที่ใช้ในโมดูล ไดรเวอร์เลเซอร์และชิปตัวควบคุม TEC จำนวนมากได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับช่วงความต้านทาน NTC เฉพาะ ซึ่งโดยทั่วไปคือ 10 kΩ หรือ 50 kΩ

2. ค่า B

ค่า B กำหนดว่าความต้านทานเปลี่ยนแปลงไปเท่าใดต่อองศา ค่า B ที่สูงกว่าจะให้การเปลี่ยนแปลงความต้านทานต่อองศาที่มากขึ้น ซึ่งสามารถปรับปรุงความละเอียดของอุณหภูมิได้ อย่างไรก็ตาม ค่า B ที่สูงมากยังหมายถึงความต้านทานจะสูงมากที่อุณหภูมิต่ำ ซึ่งอาจเกินช่วงอินพุตของวงจรการวัด B25/50 = 3435 K เป็นการประนีประนอมทั่วไปสำหรับโมดูลออปติคัลที่ทำงานตั้งแต่ -10°C ถึง +75°C

3. ความอดทน

ความทนทานต่อความต้านทานและความทนทานต่อค่า B ส่งผลโดยตรงต่อความแม่นยำในการวัดอุณหภูมิ ความทนทานต่อความต้านทาน ±1% รวมกับความทนทานต่อค่า ±1% B ส่งผลให้เกิดข้อผิดพลาดอุณหภูมิเริ่มต้นประมาณ ±0.3°C ที่ 25°C สำหรับแอปพลิเคชัน DWDM ที่ความเสถียรของความยาวคลื่นต้องอยู่ภายใน ±0.01 นาโนเมตร ข้อผิดพลาดนี้อาจใหญ่เกินไป ขั้นตอนการสอบเทียบในเฟิร์มแวร์โมดูลสามารถชดเชยค่าเผื่อเริ่มต้นได้ แต่ค่าเผื่อต้องแน่นเพียงพอที่การสอบเทียบจะยังคงใช้ได้ตลอดช่วงการทำงาน

4. การบรรจุและการเชื่อม

NTC จะต้องพอดีกับพื้นที่ว่างภายในโมดูลออปติคัล เศษเปลือยให้พื้นที่ขนาดเล็กที่สุด แต่ต้องใช้การเชื่อมด้วยลวดหรืออุปกรณ์ติดแม่พิมพ์ ชิปที่ติดตั้งไว้ล่วงหน้าบนตัวพาเซรามิกทำให้การประกอบง่ายขึ้นแต่เพิ่มความสูง เราสามารถให้ทั้งสองทางเลือกและให้คำแนะนำเกี่ยวกับทางเลือกที่ดีที่สุดสำหรับสายการผลิตของคุณได้

5. ทำความร้อนได้เอง

กระแสการวัดจะต้องอยู่ในระดับต่ำ สำหรับ NTC 10 kΩ ที่มีปัจจัยการกระจาย 1.5 mW/°C กระแสการวัดสูงสุดสำหรับการทำความร้อนด้วยตนเอง 0.1°C จะอยู่ที่ประมาณ 120 µA หากตัวควบคุม TEC ของคุณใช้กระแสไฟฟ้าที่สูงกว่า ให้พิจารณา NTC ที่มีความต้านทานต่ำกว่าหรือชิปที่มีขนาดใหญ่กว่าและมีปัจจัยการกระจายที่สูงกว่า

หากคุณไม่แน่ใจว่าควรเลือกพารามิเตอร์ใด ให้ระบุหมายเลขชิ้นส่วนตัวควบคุม TEC และช่วงอุณหภูมิเป้าหมาย เราสามารถแนะนำการกำหนดค่า NTC ที่เข้ากันได้

การใช้งานทั่วไป

เครื่องรับส่งสัญญาณแสง SFP และ QSFP

เทอร์มิสเตอร์ NTC ถูกใช้ภายในโมดูลเพื่อตรวจสอบอุณหภูมิเลเซอร์ สัญญาณจะป้อนเข้าสู่ตัวควบคุม TEC ซึ่งจะรักษาเลเซอร์ไว้ที่อุณหภูมิคงที่ โดยทั่วไปคือ 25°C หรือ 45°C ขึ้นอยู่กับการออกแบบเลเซอร์

DWDM และโมดูลที่สอดคล้องกัน

สำหรับเลเซอร์ที่มีความกว้างของเส้นตรงและความยาวคลื่นที่แคบ ความแม่นยำของ NTC ถือเป็นสิ่งสำคัญ วงควบคุมจะต้องรักษาอุณหภูมิไว้ภายใน ±0.1°C เพื่อรักษาความยาวคลื่นไว้ในตารางช่องที่ระบุ

การติดตั้งย่อยของเลเซอร์ไดโอด

ในแพ็คเกจไดโอดเลเซอร์เปลือย NTC จะถูกเชื่อมเข้ากับจุดติดตั้งย่อยเดียวกันกับชิปเลเซอร์ ให้การตรวจจับอุณหภูมิโดยตรงโดยไม่ต้องมีมวลความร้อนเพิ่มเติม

สถานีฐานโทรคมนาคมและอุปกรณ์กลางแจ้ง

นอกจากนี้ เทอร์มิสเตอร์ NTC ยังใช้ในวงจรตรวจสอบอุณหภูมิของเครื่องขยายสัญญาณและตัวรับส่งสัญญาณแสงกลางแจ้ง ซึ่งอุณหภูมิโดยรอบอาจมีการเปลี่ยนแปลงอย่างมาก

คำถามที่พบบ่อย

ถาม: ค่า R25 และ B ต่างกันอย่างไร

A: R25 คือความต้านทานที่อุณหภูมิ 25°C ค่า B อธิบายว่าความต้านทานเปลี่ยนแปลงไปตามอุณหภูมิอย่างไร จำเป็นต้องใช้พารามิเตอร์ทั้งสองเพื่อคำนวณความต้านทานที่อุณหภูมิอื่น ค่า B ที่สูงกว่าหมายถึงความต้านทานจะเปลี่ยนแปลงมากขึ้นตามการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิที่กำหนด

ถาม: ฉันจะแปลงความต้านทานต่ออุณหภูมิในเฟิร์มแวร์ของฉันได้อย่างไร

ตอบ: วิธีที่ง่ายที่สุดคือการใช้ตารางค้นหาที่สร้างจากค่า R25 และ B โดยใช้สมการสไตน์ฮาร์ต-ฮาร์ตหรือสมการ B แบบง่าย ไอซีคอนโทรลเลอร์ TEC จำนวนมากมีอัลกอริธึมการแปลงในตัว เราสามารถจัดทำตารางค่าสัมประสิทธิ์สำหรับ NTC เฉพาะของคุณได้

ถาม: ฉันสามารถใช้ NTC ระดับความคลาดเคลื่อน ±5% ในโมดูล DWDM ได้หรือไม่

ตอบ: ขึ้นอยู่กับขั้นตอนการสอบเทียบของคุณ ความทนทานต่อความต้านทาน ±5% รวมกับความทนทานต่อ ±1% B ส่งผลให้เกิดข้อผิดพลาดของอุณหภูมิมากกว่า ±1°C ก่อนการสอบเทียบ หากสายการผลิตของคุณทำการสอบเทียบครั้งเดียวที่อุณหภูมิที่ทราบ คุณสามารถลบออฟเซ็ตเริ่มต้นออกได้ แต่ค่าเผื่อ B ยังคงส่งผลต่อความแม่นยำของความชัน สำหรับ DWDM เราขอแนะนำแนวต้านอย่างน้อย ±1% และค่า B ±0.5%

ถาม: เหตุใดการทำความร้อนในตัวเองจึงมีความสำคัญ หากกระแสการวัดมีเพียงไม่กี่ร้อยไมโครแอมป์

ตอบ: แม้แต่กระแสน้ำเพียงเล็กน้อยก็สามารถให้ความร้อนแก่เทอร์มิสเตอร์ให้สูงกว่าอุณหภูมิโดยรอบได้ กระแสไฟฟ้า 100 µA ผ่าน NTC 10 kΩ จะกระจาย 0.1 mW ด้วยปัจจัยการกระจาย 1.5 mW/°C ส่งผลให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้น 0.067°C ในโมดูลเลเซอร์ที่มีการควบคุมอย่างเข้มงวด การชดเชยดังกล่าวอาจมีนัยสำคัญ วงจรการวัดควรใช้กระแสไฟฟ้าที่ใช้งานได้จริงต่ำสุด

ถาม: คุณระบุค่า B หรือค่าความต้านทานที่กำหนดเองหรือไม่

ก. ใช่. เราสามารถปรับองค์ประกอบของวัสดุเพื่อให้ได้ค่า B แบบกำหนดเองในช่วง 3000 K ถึง 4500 K และเราสามารถคัดกรองค่าความต้านทานเฉพาะด้วยค่าความคลาดเคลื่อนที่จำกัดได้ ใช้ปริมาณการสั่งซื้อขั้นต่ำ

ถาม: สามารถติดตั้ง NTC เข้ากับชิปเลเซอร์ได้โดยตรงหรือไม่

ตอบ: โดยปกติแล้วจะไม่ NTC ติดตั้งอยู่บนเมาท์ย่อยหรือด้านเย็นของ TEC ไม่ใช่ด้านเลเซอร์ การสัมผัสโดยตรงกับชิปเลเซอร์อาจทำให้เกิดปัญหาทางไฟฟ้าหรือปัญหามวลความร้อนได้ เราขอแนะนำให้ติดตั้ง NTC ให้ใกล้กับเลเซอร์มากที่สุดแต่แยกด้วยระบบไฟฟ้า

ติดต่อและสนับสนุนด้านวิศวกรรม

หากต้องการขอตัวอย่างหรือคำแนะนำโดยละเอียด โปรดระบุข้อมูลต่อไปนี้:

● หมายเลขชิ้นส่วนตัวควบคุม TEC หรือกระแสการวัด

● อุณหภูมิเลเซอร์เป้าหมาย

● ความแม่นยำของอุณหภูมิที่ต้องการ

● พื้นที่ว่างสำหรับกทช

● วิธีการประกอบ (การเชื่อมลวด การบัดกรี อีพ็อกซี่)

● ปริมาณที่คาดหวังต่อปี

เราตอบกลับภายในหนึ่งวันทำการและสามารถจัดเตรียมตัวอย่างเพื่อการประเมินได้