[반도체이야기] IR receiver 반도체, 적외선 신호의 핵심 기술을 파헤치다

 

IR receiver 반도체

1. IR receiver 반도체의 핵심 구조: PIN 다이오드 + 프리앰프 + 필터

✅ PIN 포토다이오드

• PN 접합형 포토다이오드에 역바이어스를 걸어 동작합니다.
• 입사되는 광자가 전자–정공 쌍을 생성하고, 전기장에 의해 전류로 변환됩니다.
• 최대 감도를 위해 접합 깊이를 얕게 설계하고, 넓은 영역으로 광 집광을 극대화합니다.

✅ 프리앰프 및 AGC 회로

• 수신되는 미약한 전류를 전류→전압 트랜스임피던스 앰프로 증폭합니다.
• AGC(자동 이득 제어) 회로가 내장되어 있어 주변광이나 전자파 간섭이 들어올 때 증폭 레벨을 자동으로 조정합니다.

✅ 밴드패스 & IR 필터

• 외부 광(형광등, 태양광 등)으로부터 오는 노이즈를 차단하기 위해 주파수 필터와 IR 패시브 필터를 내장합니다.
• 일부 제품은 패키지 자체가 특정 대역 IR만 통과하도록 설계됩니다.

2. 신호 처리 과정: 검파 + 디지털 출력

IR receiver 반도체는 단순히 빛을 수신하는 것을 넘어 복조 기능까지 수행합니다.

• 적외선 LED는 보통 38kHz 등 특정 주파수로 송신되고, 수신부에서는 이 신호를 검파하여 디지털 비트 신호로 복조합니다.
• AGC와 밴드패스 필터가 함께 작동해 연속된 IR 패킷을 인식하고,
  마이크로컨트롤러가 바로 처리할 수 있는 Active Low 디지털 신호로 출력합니다.

 

3. 전력·잡음·내광 특성 최적화

⚡ 저전력 설계

• 동작 전류는 약 0.9 mA 수준으로, 배터리 기반 IoT 기기에서 효율적입니다.
• 전압 범위는 2.5~5.5 V로 폭넓게 지원됩니다.

🌘 노이즈·내광성 강화

• 형광등, 태양광, Wi-Fi 등 고주파 노이즈를 AGC와 필터링 기술로 효과적으로 차단합니다.
• 일부 제품은 전자파 차단 기능이 추가되어 EMI(전자파 간섭)에 강한 특성을 가집니다.

IR reveiver 의 활용

4. 성능 지표 요약

• 수광각(Field of View): ±45°로, 원거리 수신 가능
• AGC variants: 노이즈 억제 수준에 따라 다양한 버전 제공
• 동작 온도: -25℃ ~ +85℃ 환경에서도 안정적 동작

5. 최신 핵심 기술 트렌드

• 자동 이득 제어(AGC) 기술
  → 다양한 주변광 조건에서도 수신 감도를 유지하며 간섭을 줄입니다.
• 집적형 모듈화 설계
  → 포토다이오드, 증폭기, 필터, 복조기를 단일 패키지로 통합하여 크기를 줄이고 안정성을 높입니다.
• 초저전력 회로 설계
  → 저전력 동작으로 배터리 수명을 연장하고, 웨어러블 기기 등에도 적합합니다.

 

6. 요약 및 핵심 정리

핵심 블록 기술 요소 주요 역할

PIN 다이오드	역바이어스, 넓은 수광면, 얕은 접합	광자→전류 변환
트랜스임피던스 증폭기	전류→전압 증폭	신호 증폭
AGC 회로	자동 이득 조절	노이즈 억제, 감도 유지
필터	밴드패스 + IR 필터	외부광 차단
검파 회로	캐리어 제거	디지털 비트 생성
디지털 출력	Active Low	MCU 입력 대응

이러한 기술들이 결합되어 IR receiver 반도체는 신뢰도 높은 적외선 수신 성능을 제공하며, 전자제품 설계 시 복잡한 외부 회로 없이도 디지털 제어가 가능하게 됩니다.

 

 

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