Fiche technique de la photodiode PIN planaire au silicium PD70-01B/TR7 - 2.0x1.25x0.9mm - Tension inverse 32V - Longueur d'onde de crête 940nm - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

La PD70-01B/TR7 est une photodiode PIN planaire au silicium haute performance conçue pour les applications nécessitant une réponse rapide et une haute sensibilité à la lumière infrarouge. Sa taille compacte et ses performances robustes sur une large plage de températures en font un composant polyvalent pour divers systèmes électroniques.

1.1 Avantages clés et marché cible

Cette photodiode offre plusieurs avantages majeurs, notamment un filtre lumière du jour intégré pour réduire les interférences de la lumière ambiante, une haute sensibilité à sa longueur d'onde de crête et une capacité de jonction très faible permettant des temps de commutation courts. Son boîtier CMS de petite taille est sans plomb et conforme aux normes RoHS, REACH et sans halogène. Ces caractéristiques la rendent particulièrement adaptée à l'électronique grand public, au contrôle industriel et aux applications de communication telles que les télécommandes de téléviseurs et d'appareils électroménagers, la transmission audio infrarouge, les enregistreurs vidéo, les photocopieurs, les capteurs d'ascenseur et les systèmes de mesure et de contrôle à usage général.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Le dispositif est conçu pour fonctionner de manière fiable dans des limites spécifiées. La tension inverse maximale (VR) est de 32V. Il peut fonctionner dans une plage de température de fonctionnement (Topr) de -25°C à +85°C et être stocké (Tstg) de -40°C à +85°C. La température maximale de soudure (Tsol) est de 260°C pour une durée n'excédant pas 5 secondes. La dissipation de puissance (Pd) est de 150 mW à une température ambiante libre de 25°C ou moins.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

À une température standard de 25°C, la photodiode présente des métriques de performance spécifiques. Sa largeur de bande spectrale (λ0.5) s'étend de 730 nm à 1100 nm, avec une sensibilité de crête (λP) à 940 nm, la plaçant fermement dans le spectre du proche infrarouge. Sous une irradiance de 1 mW/cm² à 940 nm, le courant de court-circuit typique (ISC) est de 35 µA, et le courant lumineux inverse typique (IL) à VR=5V est de 25 µA (min. 17 µA). Le courant d'obscurité inverse (ID) à VR=10V est typiquement de 5 nA, avec un maximum de 30 nA. La tension de claquage inverse (VBR) est d'au minimum 32V, typiquement 170V à un courant de 100 µA.

3. Analyse des courbes de performance

La fiche technique inclut des courbes caractéristiques typiques qui fournissent un aperçu plus approfondi du comportement du dispositif au-delà des valeurs minimales, typiques et maximales tabulées.

3.1 Sensibilité spectrale

Un graphique (Fig.1) illustre la réponse spectrale normalisée en fonction de la longueur d'onde. La courbe montre une augmentation rapide de la sensibilité à partir d'environ 730 nm, atteignant un pic à 940 nm, puis diminuant progressivement vers 1100 nm. Ceci confirme son optimisation pour la détection infrarouge, en particulier pour les émetteurs IR courants à 940 nm, tandis que le filtre lumière du jour atténue la sensibilité dans le spectre visible.

3.2 Linéarité de la réponse

Un autre graphique (Fig.2) trace le Courant Lumineux Inverse (IL) en fonction de l'Irradiance (Ee). Cette courbe montre une relation hautement linéaire, indiquant que la sortie de photocourant est directement proportionnelle à la puissance lumineuse incidente sur la plage opérationnelle, une caractéristique critique pour les applications de mesure et de contrôle.

4. Informations mécaniques et sur le boîtier

4.1 Dimensions du boîtier et polarité

La PD70-01B/TR7 est fournie dans un boîtier CMS compact. Des dessins dimensionnels détaillés sont fournis. Les dimensions du corps du boîtier sont d'environ 2,0 mm de longueur, 1,25 mm de largeur et 0,9 mm de hauteur (hors broches). La cathode est généralement marquée, souvent par une encoche, un chanfrein ou un point sur le boîtier. Les concepteurs doivent consulter le dessin détaillé du boîtier pour l'identification exacte du marqueur de polarité et la disposition des pastilles afin de garantir une conception d'empreinte PCB et une orientation d'assemblage correctes.

4.2 Spécifications de la bande porteuse et de la bobine

Pour l'assemblage automatisé, le composant est fourni en bande porteuse et en bobine. La largeur de la bande, les dimensions des alvéoles et le diamètre de la bobine sont spécifiés pour être compatibles avec les équipements standards de placement. La quantité d'emballage standard est de 1000 pièces par bobine.

5. Recommandations de soudure et d'assemblage

5.1 Profil de soudure par refusion

Pour la soudure sans plomb, un profil de température spécifique doit être suivi. Le profil recommandé comprend une étape de préchauffage, une zone de maintien, une température de refusion maximale n'excédant pas 260°C et une phase de refroidissement contrôlée. Le temps total au-dessus du liquidus et la durée maximale de la température de pic sont critiques pour éviter les dommages thermiques au boîtier époxy et à la puce semi-conductrice. La soudure par refusion ne doit pas être effectuée plus de deux fois.

5.2 Soudure manuelle et retouche

Si une soudure manuelle est nécessaire, une extrême prudence est de mise. La température de la pointe du fer à souder doit être inférieure à 350°C, et le temps de contact avec chaque borne doit être inférieur à 3 secondes par joint de soudure en utilisant un fer d'une capacité de 25W ou moins. Un intervalle de refroidissement de plus de deux secondes est requis entre la soudure de chaque borne. Pour la retouche, un fer à souder double tête est recommandé pour chauffer simultanément les deux bornes et éviter les contraintes mécaniques. La faisabilité et l'impact de la retouche sur les caractéristiques du dispositif doivent être évalués au préalable.

6. Précautions de stockage et de manipulation

6.1 Sensibilité à l'humidité

Ce dispositif est sensible à l'humidité. Le sac barrière à l'humidité ne doit pas être ouvert avant que les composants ne soient prêts à être utilisés. Avant ouverture, les conditions de stockage doivent être de 30°C ou moins et 90% d'Humidité Relative (HR) ou moins. La durée de conservation totale dans le sac non ouvert est d'un an. Après ouverture, les composants doivent être stockés à 30°C ou moins et 60% HR ou moins et utilisés dans les 168 heures (7 jours). Si le dessicant en gel de silice indique une saturation ou si le temps de stockage est dépassé, un traitement de séchage à 60 ±5°C pendant 24 heures est requis avant utilisation.

6.2 Protection électrique

Une précaution critique est la protection contre les surintensités. En tant que diode, elle doit être utilisée avec une résistance série limitant le courant lorsqu'elle est polarisée. Sans cette résistance, une faible augmentation de la tension appliquée peut provoquer une forte augmentation du courant, potentiellement destructrice, entraînant une surchauffe. La valeur de la résistance doit être calculée en fonction de la tension de fonctionnement et du photocourant ou du courant d'obscurité souhaité.

7. Suggestions d'application et considérations de conception

7.1 Circuits d'application typiques

La PD70-01B/TR7 peut être utilisée dans deux configurations principales : mode photovoltaïque (polarisation nulle) et mode photoconducteur (polarisation inverse). En mode photovoltaïque, elle génère une tension/courant lorsqu'elle est éclairée, ce qui convient à la détection simple de lumière. En mode photoconducteur (avec une tension de polarisation inverse appliquée, par exemple 5V), la vitesse de réponse est nettement plus rapide et la linéarité est améliorée, ce qui la rend idéale pour la détection d'impulsions rapides comme dans les télécommandes IR. Un circuit d'amplificateur de transimpédance (TIA) est couramment utilisé pour convertir le faible photocourant en un signal de tension utilisable.

7.2 Considérations de conception

Les facteurs de conception clés incluent :Polarisation :Choisissez le mode de fonctionnement en fonction des exigences de vitesse et de linéarité.Bande passante :La faible capacité (impliquée par le temps de commutation court) permet une bande passante élevée lorsqu'elle est associée à un amplificateur faible bruit approprié.Filtrage optique :Le filtre lumière du jour intégré est bénéfique, mais pour des applications spécifiques, des filtres optiques externes supplémentaires peuvent être nécessaires pour bloquer les longueurs d'onde indésirables.Conception du PCB :Gardez la photodiode et son amplificateur proches l'un de l'autre pour minimiser la capacité parasite et la captation de bruit. Assurez-vous que l'anode et la cathode sont correctement orientées selon le marquage du boîtier.

8. Comparaison et différenciation technique

Comparée aux photodiodes standard ou aux phototransistors, la structure PIN de la PD70-01B/TR7 offre des avantages distincts. La région intrinsèque (I) entre les couches P et N réduit la capacité de jonction, permettant des temps de réponse plus rapides (temps de commutation court). Cela la rend supérieure pour la transmission de données haute vitesse via IR. Sa haute sensibilité et ses paramètres spécifiés de courant d'obscurité fournissent un bon rapport signal/bruit. Le filtre lumière du jour intégré est une caractéristique pratique que l'on ne trouve pas dans toutes les photodiodes de base, simplifiant la conception pour les environnements à lumière ambiante.

9. Questions fréquemment posées (FAQ)

9.1 Quel est le but du filtre lumière du jour ?

Le filtre lumière du jour atténue la sensibilité dans le spectre de la lumière visible (environ 400-700 nm). Cela réduit le bruit et les interférences des sources de lumière ambiante comme la lumière du soleil ou l'éclairage de la pièce, permettant au dispositif de détecter plus fi ablement les signaux infrarouges modulés provenant d'une télécommande ou d'une autre source IR.

9.2 Comment choisir la valeur de la résistance série ?

La résistance série limite le courant à la fois dans l'obscurité et sous éclairement. En mode polarisation inverse, la valeur de la résistance (R) peut être estimée en utilisant la loi d'Ohm : R ≈ (Tension d'alimentation - Chute de tension inverse de la diode) / Courant maximal attendu. Le courant doit être maintenu bien en dessous de la limite de dissipation de puissance maximale. Commencez par une valeur conservatrice (par exemple, 10kΩ) et ajustez en fonction de l'amplitude du signal et des exigences de vitesse.

9.3 Ce capteur peut-il détecter la lumière visible ?

Bien que sa plage spectrale commence à 730 nm (limite de la lumière rouge visible), sa sensibilité dans le spectre visible est très faible en raison du filtre lumière du jour. C'est principalement un détecteur infrarouge optimisé pour 940 nm. Pour la détection de lumière visible, une photodiode sans filtre bloquant IR ou lumière du jour serait nécessaire.

10. Introduction au principe de fonctionnement

Une photodiode PIN au silicium est un dispositif semi-conducteur qui convertit la lumière en courant électrique. Lorsque des photons dont l'énergie est supérieure à la largeur de bande interdite du silicium frappent le dispositif, ils génèrent des paires électron-trou dans la région de déplétion. Dans une structure PIN, une large région intrinsèque (I) est intercalée entre les régions de type P et de type N. Cette large région I crée une zone de déplétion plus grande pour l'absorption des photons et, surtout, réduit la capacité de jonction. Sous polarisation inverse, le champ électrique entraîne ces porteurs de charge vers les contacts, générant un photocourant proportionnel à l'intensité lumineuse incidente. Le procédé "planaire" fait référence à la technique de fabrication, qui produit généralement des dispositifs aux performances stables et cohérentes.