Technisches Datenblatt für die 5mm Photodiode PD333-3B/L3 - 5mm Durchmesser - Schwarze Linse - Hohe Empfindlichkeit

1. Produktübersicht

Die PD333-3B/L3 ist eine leistungsstarke Silizium-PIN-Photodiode in einem standardmäßigen 5mm-Kunststoffgehäuse. Ihre Hauptfunktion besteht darin, einfallendes Licht, insbesondere im Infrarotspektrum, in einen elektrischen Strom umzuwandeln. Das Bauteil zeichnet sich durch seine schnelle Ansprechzeit und hohe Lichtempfindlichkeit aus, was es für Anwendungen geeignet macht, die eine präzise und schnelle Lichterkennung erfordern. Das schwarze Epoxid-Linsenmaterial gewährleistet eine optimale Empfindlichkeit für Infrarotstrahlung und bietet gleichzeitig eine gewisse Filterung von Umgebungslicht.

1.1 Kernmerkmale und Vorteile

• Schnelle Ansprechzeit:Ermöglicht die Erfassung sich schnell ändernder Lichtsignale, entscheidend für Hochgeschwindigkeitskommunikation und -sensorik.
• Hohe Lichtempfindlichkeit:Liefert ein starkes elektrisches Signal bereits bei geringen Lichtpegeln und verbessert so das Signal-Rausch-Verhältnis.
• Geringe Sperrschichtkapazität:Trägt zur schnellen Ansprechzeit bei und ermöglicht den Betrieb bei höheren Frequenzen.
• Umweltkonformität:Das Produkt ist bleifrei und entspricht den RoHS-, EU-REACH- und halogenfreien Standards (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm).
• Standardgehäuse:Das 5mm-Formfaktor ist weit verbreitet und mit gängiger Montagehardware kompatibel.

1.2 Zielanwendungen

Diese Photodiode ist für den Einsatz in verschiedenen elektronischen Systemen konzipiert, in denen eine zuverlässige Lichterkennung von größter Bedeutung ist.

• Hochgeschwindigkeits-Fotodetektoren (z.B. in optischen Datenverbindungen, Encodern).
• Sicherheits- und Überwachungssysteme (z.B. Lichtschranken, Bewegungsmelder).
• Kamerassysteme (z.B. für Belichtungssteuerung, Lichtmessung).
• Industrielle Automatisierungssensoren.
• Unterhaltungselektronik mit Annäherungs- oder Umgebungslichtsensorik.

2. Technische Spezifikationen und detaillierte Analyse

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb unter oder an diesen Grenzen wird nicht garantiert.

Parameter	Symbol	Maximalwert	Einheit
Sperrspannung	VR	32	V
Betriebstemperatur	TT_opr	-25 bis +85	°C
Lagertemperatur	TT_stg	-40 bis +100	°C
Löttemperatur	TT_sol	260	260 °C (für begrenzte Zeit)
Verlustleistung	PC	150	100 mW

Designüberlegung:Die Sperrspannungsfestigkeit von 32V bietet einen guten Sicherheitsspielraum für typische Vorspannungsschaltungen. Die Löttemperaturangabe zeigt die Kompatibilität mit Standard-Lötwärmeprofilen für bleifreies Reflow-Löten, wobei die Zeit oberhalb der Liquidustemperatur kontrolliert werden muss.

2.2 Elektro-optische Kenngrößen (Ta=25°C)

Diese Parameter definieren die Leistung des Bauteils unter festgelegten Testbedingungen.

Parameter	Symbol	Min.	Typ.	Max.	Einheit	Testbedingung
Spektrale Bandbreite (0,5 Responsivität)	λ0.5	840	--	1100	840 - 1100 nm	--
Wellenlänge maximaler Empfindlichkeit	λP	--	940	--	940 nm	--
Leerlaufspannung	VOC	--	0.44	--	V	EeV_OCpmV
Kurzschlussstrom	ISC	--	10	--	I_SC	EeμAptyp. 10
Lichtstrom bei Sperrspannung	IL	10	--	--	I_L	EeμApmin. 6, typ. 10, max. 15RDunkelstrom bei Sperrspannung
I_D	ID	--	--	10	nA	Eemax. 10RDurchbruchspannung
V_BR	VBR	32	170	--	V	EeVRmin. 32
Gesamtkapazität	Ct	--	10	--	C_T	EepFRtyp. 10
Anstiegs- / Abfallzeit	trt_r / t_ff	--	10	--	ns	VRtyp. 10LTechnische Analyse:

Die spektrale Empfindlichkeit von 840nm bis 1100nm mit einem Maximum bei 940nm identifiziert dieses Bauteil klar als infrarotempfindlich. Der typische Lichtstrom von 10μA bei 1mW/cm² Bestrahlungsstärke definiert seine Empfindlichkeit. Der geringe Dunkelstrom (max. 10nA) ist entscheidend für die Erkennung schwacher Signale. Die Ansprechzeit von 10ns bestätigt seine Eignung für Hochgeschwindigkeitsanwendungen. Die Sperrschichtkapazität von 10pF ist ein Schlüsselfaktor für die RC-Zeitkonstante der Erfassungsschaltung.2.3 Binning-System (I_L-Rang)

Die Photodioden werden basierend auf ihrem Lichtstrom bei Sperrspannung (I_L) unter Standardbedingungen (E_e=1mW/cm², λ=940nm, V_R=5V) sortiert (gebinned). Dies gewährleistet eine gleichbleibende Empfindlichkeit innerhalb von Produktionschargen._LBin-Nummer

BIN1_LBIN2_eBIN3_pBIN4_RMin I_L (μA)

6	8	10	12	Max I_L (μA)
8L10	10	20	30	40
12L15	20	30	40	50

Designimplikation:Für Anwendungen, die eine enge Empfindlichkeitsabstimmung über mehrere Sensoren hinweg erfordern, kann die Spezifikation eines bestimmten Bins oder einer Bin-Mischung notwendig sein, um die Systemleistungseinheitlichkeit aufrechtzuerhalten.

3. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt enthält mehrere charakteristische Kurven, die zeigen, wie sich Schlüsselparameter mit den Betriebsbedingungen ändern.

3.1 Spektrale Empfindlichkeit

Die spektrale Empfindlichkeitskurve zeigt die relative Empfindlichkeit des Bauteils über verschiedene Wellenlängen. Sie erreicht ihr Maximum bei 940nm (nahes Infrarot) und weist eine signifikante Empfindlichkeit zwischen etwa 840nm und 1100nm auf. Dies macht es ideal für den Einsatz mit gängigen 850nm- oder 940nm-Infrarot-LEDs. Die schwarze Linse dämpft sichtbares Licht und reduziert so Rauschen aus Umgebungslichtquellen.

3.2 Temperaturabhängigkeit

Zwei wichtige Kurven veranschaulichen Temperatureffekte:Dunkelstrom bei Sperrspannung vs. Umgebungstemperatur:Der Dunkelstrom (I_D) steigt exponentiell mit der Temperatur an. Dies ist eine grundlegende Halbleitereigenschaft. Bei erhöhten Temperaturen (z.B. nahe der maximalen Betriebstemperatur von 85°C) kann der Dunkelstrom signifikant werden und schwache optische Signale überdecken. Entwickler müssen dies in Hochtemperaturumgebungen berücksichtigen._DVerlustleistung vs. Umgebungstemperatur:Die maximal zulässige Verlustleistung nimmt mit steigender Umgebungstemperatur ab. Diese Entlastungskurve ist entscheidend, um sicherzustellen, dass das Bauteil unter seiner eigenen elektrischen Last nicht überhitzt, obwohl dies für Photodioden, die hauptsächlich im photovoltaischen oder Niedrigstrommodus arbeiten, oft weniger kritisch ist als für Leistungsbauteile.3.3 Linearität und dynamisches Verhalten

Lichtstrom bei Sperrspannung vs. Bestrahlungsstärke (E_e):

Diese Kurve zeigt typischerweise einen linearen Zusammenhang zwischen einfallender Lichtleistung und erzeugtem Fotostrom über mehrere Dekaden. Diese Linearität ist ein Hauptvorteil von PIN-Photodioden für Lichtmessanwendungen._eAnschlusskapazität vs. Sperrspannung:Die Sperrschichtkapazität (C_T) nimmt mit zunehmender Sperrspannung ab. Eine geringere Kapazität führt zu einer kleineren RC-Zeitkonstante und ermöglicht eine schnellere Schaltungsreaktion. Entwickler können eine höhere Vorspannung (und damit einen leicht höheren Dunkelstrom) für eine verbesserte Geschwindigkeit in Kauf nehmen.Ansprechzeit vs. Lastwiderstand:Die Anstiegs-/Abfallzeit (t_r/t_f) nimmt mit größerem Lastwiderstand (R_L) zu, aufgrund der größeren RC-Konstante, die durch die Sperrschichtkapazität der Photodiode und die Last gebildet wird. Für Hochgeschwindigkeitsanwendungen wird ein Lastwiderstand mit niedrigem Wert oder eine Transimpedanzverstärker-Konfiguration bevorzugt._t4. Mechanische und Gehäuseinformationen4.1 GehäuseabmessungenDas Bauteil verwendet ein standardmäßiges radial bedrahtetes 5mm-Durchmesser-Gehäuse. Die Maßzeichnung spezifiziert den Körperdurchmesser, den Anschlussabstand, den Anschlussdrahtdurchmesser und die Gesamtabmessungen. Es gilt eine typische Toleranz von ±0,25mm, sofern für bestimmte Maße nichts anderes vermerkt ist. Das Gehäuse besteht aus schwarzem Kunststoff (Epoxid) mit einer Linse obenauf._r4.2 Polaritätskennzeichnung_fDie Kathode wird typischerweise durch einen längeren Anschlussdraht, eine abgeflachte Stelle am Gehäuserand oder andere Markierungen gemäß der Gehäusezeichnung gekennzeichnet. Die korrekte Polarität muss beim Einbau in eine Schaltung beachtet werden, wobei die Kathode bei Sperrspannungsbetrieb an die positiviere Spannung angeschlossen wird._L5. Montage- und Handhabungshinweise

5.1 Löten

Das Bauteil hält einer Spitzenlöttemperatur von 260°C stand, was mit gängigen Lötwärmeprofilen für bleifreies Reflow-Löten übereinstimmt. Die Dauer der Einwirkung von Temperaturen oberhalb des Liquiduspunktes des Lots sollte jedoch minimiert werden, um thermische Belastungen für Gehäuse und Halbleiterchip zu vermeiden. Handlöten mit einem temperaturgeregelten Lötkolben ist ebenfalls zulässig, wobei die Erwärmungszeit der Anschlussdrähte begrenzt werden sollte.

5.2 Lagerung und Handhabung

Die Bauteile sollten in ihrer original Feuchtigkeitssperrbeutel in einer Umgebung innerhalb des Lagertemperaturbereichs (-40°C bis +100°C) und bei geringer Luftfeuchtigkeit gelagert werden. Während der Handhabung sind Standard-ESD-Vorsichtsmaßnahmen (Elektrostatische Entladung) zu beachten, da der Halbleiterübergang durch statische Elektrizität beschädigt werden kann.

6. Verpackungs- und Bestellinformationen

6.1 Verpackungsspezifikationen

Das Standardverpackungsformat ist:

200 bis 500 Stück pro Beutel.

5 Beutel pro Innenkarton.

10 Kartons pro Masterkarton.

Diese Großpackung ist für automatisierte Fertigungslinien geeignet.

6.2 Etiketteninformationen

Das Produktetikett enthält wichtige Informationen für Rückverfolgbarkeit und Identifikation:

• P/N:
• Produktnummer (z.B. PD333-3B/L3).
• CAT:

Lichtstrom-Rang (entspricht dem I_L-Bin).

LOT No:

Fertigungslosnummer für die Rückverfolgbarkeit.

• Datumscode-Information.7. Anwendungshinweise und Designüberlegungen
• 7.1 SchaltungskonfigurationPIN-Photodioden können in zwei Hauptbetriebsarten verwendet werden:_LPhotovoltaischer Modus (Nullvorspannung):
• Die Diode wird nicht extern vorgespannt. Sie erzeugt bei Beleuchtung eine Spannung und einen Strom. Dieser Modus bietet einen sehr geringen Dunkelstrom und gute Linearität bei geringen Lichtpegeln, hat jedoch aufgrund der höheren Sperrschichtkapazität eine langsamere Ansprechzeit.Photoleitender Modus (Sperrspannung):
• Es wird eine Sperrspannung angelegt. Dies verringert die Sperrschichtkapazität (erhöht die Geschwindigkeit) und verbreitert die Verarmungszone (verbessert den Wirkungsgrad). Es ist der bevorzugte Modus für Hochgeschwindigkeits- und Hochlinearitätsanwendungen, obwohl der Dunkelstrom höher ist.

7.2 Schnittstellenelektronik

Für die Stromausgabe wird oft ein Transimpedanzverstärker (TIA) verwendet, um den kleinen Strom der Photodiode in ein nutzbares Spannungssignal umzuwandeln, während eine virtuelle Kurzschluss über der Diode aufrechterhalten wird (sie wird effektiv auf Nullvorspannung gehalten). Für die Spannungsausgabe im photovoltaischen Modus sollte ein Verstärker mit hohem Eingangswiderstand (z.B. JFET- oder CMOS-Eingangs-Operationsverstärker) verwendet werden, um eine Belastung des Signals zu vermeiden.

7.3 Optische ÜberlegungenUm die Leistung zu maximieren:Richten Sie die Infrarotlichtquelle auf die Wellenlänge maximaler Empfindlichkeit (940nm) aus.Verwenden Sie geeignete optische Filter, um unerwünschtes Umgebungslicht zu blockieren, insbesondere bei Betrieb in Umgebungen mit starken sichtbaren Lichtquellen.Berücksichtigen Sie die Winkelabhängigkeit der Empfindlichkeit der Photodiode; die Gehäuselinse hat einen spezifischen Öffnungswinkel.

8. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu Fototransistoren bietet die PD333-3B/L3 PIN-Photodiode:

Schnellere Ansprechzeit:

Photodioden sind aufgrund des Fehlens von Ladungsspeichereffekten, die mit der Transistorverstärkung verbunden sind, von Natur aus schneller als Fototransistoren.

• Bessere Linearität:
• Der Fotostrom ist über einen größeren Bereich linearer proportional zur Lichtintensität.
• Geringeres Rauschen:

Weist im Allgemeinen ein besseres Rauschverhalten auf, was für die Erkennung schwacher Signale vorteilhaft ist.

Keine interne Verstärkung:

• Bietet nur eine Verstärkung von 1 (idealerweise ein Elektron-Loch-Paar pro Photon) und erfordert externe Verstärkung, während Fototransistoren eine interne Stromverstärkung (Beta) bieten.Die Wahl hängt vom Bedarf der Anwendung an Geschwindigkeit/Linearität (Photodiode) gegenüber hoher Empfindlichkeit mit einfacher Schaltung (Fototransistor) ab.
• 9. Häufig gestellte Fragen (FAQ)9.1 Was ist der Unterschied zwischen den Parametern I_SC und I_L?
• Kurzschlussstrom (I_SC):Gemessen bei 0 Volt über der Diode (photovoltaischer Modus). Er stellt den maximalen Fotostrom dar, den das Bauteil unter gegebener Beleuchtung erzeugen kann.
• Lichtstrom bei Sperrspannung (I_L):Gemessen mit einer angelegten, spezifizierten Sperrspannung (photoleitender Modus). Dies ist der Parameter, der für das Binning-System verwendet wird und oft der relevante Betriebsstrom in praktischen Schaltungen ist.

9.2 Wie wähle ich das richtige Bin für meine Anwendung aus?

Wenn Ihr Schaltungsdesign eine feste Verstärkung hat und für eine gegebene Lichteinstrahlung ein bestimmtes Ausgangssignalniveau erfordert, wählen Sie ein Bin, das den notwendigen I_L-Bereich liefert. Für Anwendungen mit Rückkopplung oder automatischer Verstärkungsregelung kann ein breiteres Bin oder jedes Bin akzeptabel sein. Für Multi-Sensor-Arrays stellt die Spezifikation eines einzelnen engen Bins Einheitlichkeit sicher.

9.3 Kann dieser Sensor für die Sichtlicht-Erkennung verwendet werden?_SCWährend er eine gewisse Restempfindlichkeit im sichtbaren roten Spektrum (nahe 700nm) aufweist, ist seine Empfindlichkeit für nahes Infrarot (840-1100nm) optimiert. Die schwarze Linse dämpft sichtbares Licht weiter. Für primäre Sichtlichterkennung wäre eine Photodiode mit klarer Linse und einem spektralen Maximum im sichtbaren Bereich (z.B. 550nm für Grün) besser geeignet._L10. Funktionsprinzip

Eine PIN-Photodiode ist ein Halbleiterbauelement mit einer breiten, schwach dotierten intrinsischen (I) Zone, die zwischen P- und N-dotierten Zonen eingebettet ist. Wenn Photonen mit einer Energie größer als die Bandlücke des Halbleiters in der intrinsischen Zone absorbiert werden, erzeugen sie Elektron-Loch-Paare. Unter dem Einfluss des internen elektrischen Feldes (im photovoltaischen Modus) oder eines angelegten Sperrspannungsfeldes (im photoleitenden Modus) werden diese Ladungsträger getrennt und erzeugen einen messbaren Fotostrom, der proportional zur einfallenden Lichtintensität ist. Die breite intrinsische Zone ermöglicht eine effiziente Photonenabsorption und verringert die Sperrschichtkapazität, was Hochgeschwindigkeitsbetrieb ermöglicht._SC11. BranchentrendsDer Markt für Infrarot-Photodioden wächst weiter, angetrieben durch Anwendungen in:Automobil:_LLiDAR für autonomes Fahren, Innenraumbesetzungserkennung.Unterhaltungselektronik:

Annäherungssensoren, Gesichtserkennung, Herzfrequenzmessung in Wearables.

Industrielles IoT:_LMaschinelles Sehen, Zustandsüberwachung, Füllstandsmessung.

Kommunikation:

Kurzstrecken-optische Datenverbindungen (VLC, IRDA).

Trends umfassen weitere Miniaturisierung (hin zu chipskaligen Gehäusen), Integration mit on-chip-Verstärkung und Signalverarbeitung (Erstellung intelligenter optischer Sensoren) sowie die Verbesserung von Leistungskennzahlen wie geringerer Dunkelstrom und höhere Geschwindigkeit, um den Anforderungen neuer Technologien wie Time-of-Flight (ToF)-Sensorik gerecht zu werden.

Haftungsausschluss: Die in diesem technischen Dokument bereitgestellten Informationen basieren auf dem referenzierten Datenblatt und dienen nur zu Informationszwecken. Spezifikationen können sich ändern. Beziehen Sie sich für kritische Designarbeiten stets auf die neueste offizielle Dokumentation. Die Diagramme und typischen Werte stellen keine garantierten Spezifikationen dar. Der Hersteller übernimmt keine Haftung für Anwendungen, die nicht den absoluten Maximalwerten oder ordnungsgemäßen Nutzungsrichtlinien entsprechen.

. Industry Trends

The market for infrared photodiodes continues to grow, driven by applications in:

• Automotive:LiDAR for autonomous driving, in-cabin occupancy sensing.
• Consumer Electronics:Proximity sensors, facial recognition, heart-rate monitoring in wearables.
• Industrial IoT:Machine vision, condition monitoring, level sensing.
• Communications:Short-range optical data links (VLC, IRDA).

Trends include further miniaturization (moving towards chip-scale packages), integration with on-chip amplification and signal processing (creating smart optical sensors), and improving performance metrics like lower dark current and higher speed to meet the demands of emerging technologies like time-of-flight (ToF) sensing.

Disclaimer: The information provided in this technical document is based on the referenced datasheet and is for informational purposes only. Specifications are subject to change. Always refer to the latest official documentation for critical design work. The graphs and typical values do not represent guaranteed specifications. The manufacturer assumes no liability for applications not adhering to the absolute maximum ratings or proper usage guidelines.