PD204-6B 3mm फोटोडायोड डेटाशीट - 3mm व्यास - 32V रिवर्स वोल्टेज - 940nm पीक संवेदनशीलता - हिंदी तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

PD204-6B एक उच्च-प्रदर्शन सिलिकॉन PIN फोटोडायोड है, जो तीव्र प्रतिक्रिया और दृश्यमान तथा निकट-अवरक्त स्पेक्ट्रम के लिए उच्च संवेदनशीलता की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए विशेष रूप से डिज़ाइन किया गया है। यह उपकरण मानक 3mm व्यास वाले काले प्लास्टिक पैकेज में निर्मित है, जो विश्वसनीय प्रकाशीय संवेदन क्षमता प्रदान करने के लिए तैयार किया गया है। इसकी स्पेक्ट्रल प्रतिक्रिया विशेष रूप से दृश्यमान प्रकाश और अवरक्त उत्सर्जक डायोड (IRED) के साथ पूरक होने के लिए मिलान की गई है, जिससे यह ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक प्रणालियों में एक आदर्श अभिग्राही घटक बन जाता है। यह उपकरण सीसा-मुक्त सामग्री से निर्मित है, संबंधित पर्यावरणीय नियमों का अनुपालन करता है, और आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक विनिर्माण के लिए उपयुक्तता सुनिश्चित करता है।

2. प्रमुख विशेषताएँ और मूलभूत लाभ

PD204-6B कठोर संवेदन अनुप्रयोगों की आवश्यकताओं को पूरा करने वाले कई प्रमुख प्रदर्शन विशेषताओं के माध्यम से खुद को अलग करता है।

• त्वरित प्रतिक्रिया समय:निर्दिष्ट परीक्षण स्थितियों (VR=10V, RL=100Ω) के तहत, डिवाइस में राइज/फॉल टाइम आमतौर पर 6 नैनोसेकंड होता है, जो इसे प्रकाश तीव्रता में तेजी से परिवर्तन का पता लगाने में सक्षम बनाता है। यह डेटा ट्रांसमिशन, वस्तु पहचान और समय-संवेदनशील मापन से जुड़े अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण है।
• उच्च प्रकाश संवेदनशीलता:940nm तरंगदैर्ध्य और 1 mW/cm² विकिरण पर, विशिष्ट शॉर्ट-सर्किट करंट (I_SC) 3.0 μA है, फोटोडायोड कम प्रकाश स्तर से मजबूत विद्युत संकेत उत्पन्न कर सकता है, जिससे सिग्नल-टू-नॉइज़ अनुपात और सिस्टम विश्वसनीयता बढ़ जाती है।
• कैथोड कैपेसिटेंस:VR=5V, f=1MHz की स्थिति में, विशिष्ट कुल धारिता (C_t) केवल 5 pF तक कम है, जो त्वरित प्रतिक्रिया समय प्राप्त करने में सहायक है और उच्च बैंडविड्थ सर्किट में कार्य करने की अनुमति देता है बिना सिग्नल में महत्वपूर्ण क्षीणन किए।
• मजबूत संरचना:यह उपकरण काली लेंस का उपयोग करता है, जो अनावश्यक परिवेश प्रकाश व्यवधान को कम करने में सहायता करता है, और एक टिकाऊ, उद्योग-मानक 3mm आकार के आवरण में संलग्न है।
• पर्यावरण अनुपालन:उत्पाद सीसा-मुक्त डिज़ाइन के साथ निर्मित है, जो RoHS और यूरोपीय संघ के REACH विनियमों के साथ निरंतर अनुपालन बनाए रखने, वैश्विक पर्यावरणीय और सुरक्षा मानकों को पूरा करने के उद्देश्य से है।

3. तकनीकी मापदंडों की गहन व्याख्या

सही सर्किट डिज़ाइन और एकीकरण के लिए विद्युत और प्रकाशीय विनिर्देशों को समझना अत्यंत महत्वपूर्ण है।

3.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग

ये रेटिंग उन सीमाओं को परिभाषित करती हैं जो डिवाइस को स्थायी क्षति पहुँचा सकती हैं। संचालन हमेशा इन सीमाओं के भीतर बनाए रखा जाना चाहिए।

• रिवर्स वोल्टेज (V_R):32 V. यह फोटोडायोड पिनों के बीच लागू किया जा सकने वाला अधिकतम रिवर्स बायस वोल्टेज है।
• पावर डिसिपेशन (P_C):25°C या उससे कम मुक्त वायु तापमान पर 150 mW है। परिवेश के तापमान में वृद्धि के साथ यह रेटिंग कम हो जाती है, जैसा कि डेरेटिंग कर्व में दिखाया गया है।
• ऑपरेटिंग तापमान (T_opr):-40°C से +85°C। यह उपकरण इस विस्तृत औद्योगिक तापमान सीमा में सामान्य रूप से कार्य करने के लिए निर्दिष्ट है।
• भंडारण तापमान (T_stg):-40°C से +100°C।
• वेल्डिंग तापमान (T_sol):260°C। यह रिफ्लो सोल्डरिंग प्रक्रिया के मापदंडों का मार्गदर्शन करता है।

3.2 Electro-Optical Characteristics (Ta=25°C)

ये मापदंड सामान्य कार्य स्थितियों में डिवाइस के प्रदर्शन को परिभाषित करते हैं। विशिष्ट मान वितरण के केंद्र का प्रतिनिधित्व करते हैं, जबकि न्यूनतम और अधिकतम मान गारंटीकृत सीमाओं को परिभाषित करते हैं।

• स्पेक्ट्रल प्रतिक्रिया:फोटोडायोड लगभग 840 nm से 1100 nm की सीमा में (0.5 सापेक्ष प्रतिक्रिया बिंदु पर) संवेदनशीलता रखता है, जिसकी शिखर संवेदनशीलता (λ_P) 940 nm पर स्थित है। यह इसे 940nm इन्फ्रारेड LED के साथ जोड़े जाने के लिए आदर्श बनाता है।
• फोटोकरंट उत्पादन:
  • शॉर्ट-सर्किट करंट (I_SC):E पर_e=1mW/cm², λ_p=940nm स्थिति में, विशिष्ट मान 3.0 μA। यह डायोड के दोनों सिरों पर वोल्टेज शून्य होने पर उत्पन्न धारा (फोटोवोल्टिक मोड) है।
  • रिवर्स फोटोकरंट (I_L):E पर_e=1mW/cm², λ_p=940nm, V_R=5V स्थिति में, न्यूनतम मान 1.0 μA, विशिष्ट मान 3.0 μA। यह डायोड के रिवर्स बायस्ड होने पर प्रवाहित होने वाली धारा है, यह गति और रैखिकता प्राप्त करने के लिए सबसे सामान्य संचालन मोड है।
• डार्क करंट (I_D):V पर_R=10V, E_e=0mW/cm² की स्थिति में, अधिकतम 10 nA। यह प्रकाश के अभाव में प्रवाहित होने वाली छोटी लीकेज करंट है। कमजोर प्रकाश संकेतों का पता लगाने के लिए कम डार्क करंट महत्वपूर्ण है।
• ओपन-सर्किट वोल्टेज (V_OC):E पर_e=1mW/cm², λ_pλ=940nm की स्थिति में, विशिष्ट मान 0.42 V। यह प्रकाश के अंतर्गत खुले सिरों पर उत्पन्न वोल्टेज है।
• धारिता (C_t):V पर_RV=5V, f=1MHz की स्थिति में, विशिष्ट मान 5 pF। यह जंक्शन धारिता RC समय स्थिरांक को प्रभावित करती है, जिससे संवेदन सर्किट की बैंडविड्थ प्रभावित होती है।
• प्रतिक्रिया गति (t_r/t_f):V पर_R=10V, R_L=100Ω की स्थिति में, विशिष्ट मान 6 ns। यह परिभाषित करता है कि आउटपुट करंट इनपुट प्रकाश में परिवर्तन का कितनी तेजी से अनुसरण करता है।

4. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण

ग्राफिकल डेटा यह गहन अंतर्दृष्टि प्रदान करता है कि पैरामीटर कैसे परिचालन स्थितियों के साथ बदलते हैं।

4.1 शक्ति खपत और परिवेश तापमान संबंध

डेरेटिंग कर्व दर्शाता है कि जब परिवेशी तापमान 25°C से अधिक हो जाता है, तो अधिकतम अनुमेय पावर डिसिपेशन रैखिक रूप से घट जाता है। डिजाइनरों को यह सुनिश्चित करना चाहिए कि ऑपरेटिंग पॉइंट (रिवर्स वोल्टेज * फोटोकरंट + डार्क करंट) थर्मल ओवरलोड को रोकने के लिए इस कर्व से अधिक न हो।

4.2 स्पेक्ट्रल संवेदनशीलता

स्पेक्ट्रल रिस्पांस कर्व फोटोडायोड की तरंगदैर्ध्य के साथ सापेक्ष संवेदनशीलता में परिवर्तन को दर्शाता है। यह 940nm पर पीक और लगभग 840nm से 1100nm तक के उपयोगी बैंडविड्थ की पुष्टि करता है। काली लेंस सामग्री ने इस प्रतिक्रिया को आकार दिया है, कुछ छोटी तरंगदैर्ध्य को फ़िल्टर करते हुए।

5. यांत्रिक और पैकेजिंग जानकारी

PD204-6B मानक रेडियल लीड, 3mm व्यास पैकेज का उपयोग करता है।

5.1 Package Dimensions

आयाम चित्र PCB पैड डिज़ाइन और यांत्रिक एकीकरण के लिए महत्वपूर्ण आयाम प्रदान करता है। महत्वपूर्ण आयामों में कुल व्यास (3mm), लीड पिच, लीड व्यास और घटक ऊंचाई शामिल हैं। सभी अनिर्दिष्ट सहनशीलताएं ±0.25mm हैं। कैथोड आमतौर पर लंबे लीड या पैकेज किनारे पर एक समतल चिह्न द्वारा पहचाना जाता है।

5.2 ध्रुवीयता पहचान

सही ध्रुवता महत्वपूर्ण है। यह उपकरण एक डायोड है। एनोड आमतौर पर छोटा पिन या पैकेज के समतल पक्ष के पास वाला पिन होता है। रिवर्स बायस लगाना (सकारात्मक वोल्टेज कैथोड से, नकारात्मक वोल्टेज एनोड से) फोटोकंडक्टिव मोड के लिए मानक संचालन स्थिति है।

6. वेल्डिंग और असेंबली गाइड

• रीफ्लो सोल्डरिंग:अधिकतम सोल्डरिंग तापमान 260°C निर्धारित है। लीड-फ्री घटकों के लिए मानक इन्फ्रारेड या कन्वेक्शन रिफ्लो प्रोफाइल लागू होती है। एनकैप्सुलेशन क्षति को रोकने के लिए लिक्विडस तापमान से ऊपर के समय को उद्योग मानकों के अनुसार नियंत्रित किया जाना चाहिए।
• हैंड सोल्डरिंग:यदि हैंड सोल्डरिंग आवश्यक है, तो तापमान-नियंत्रित सोल्डरिंग आयरन का उपयोग करें। प्लास्टिक एनकैप्सुलेशन और आंतरिक सेमीकंडक्टर चिप को तापीय प्रतिबल से बचाने के लिए प्रत्येक पिन का संपर्क समय 3 सेकंड से कम और तापमान 350°C से अधिक न रखें।
• सफाई:काले प्लास्टिक एपॉक्सी सामग्री के साथ संगत सफाई एजेंट का उपयोग करें। अल्ट्रासोनिक सफाई से तब तक बचें जब तक कि घटक सुरक्षा के लिए सत्यापित न हो।
• भंडारण की स्थिति:निर्दिष्ट -40°C से +100°C तापमान सीमा में, शुष्क और निष्क्रिय वातावरण में संग्रहित करें। प्रकाशित विनिर्देशों के अनुपालन को सुनिश्चित करने के लिए, शिपमेंट की तारीख से 12 महीने के भीतर उपयोग करें।

7. पैकेजिंग और ऑर्डर जानकारी

7.1 पैकेजिंग विनिर्देश

उत्पाद को एंटीस्टैटिक बैग में पैक किया जाता है। मानक पैकेजिंग मात्रा प्रति बैग 200 से 1000 टुकड़े है। चार बैग एक आंतरिक बॉक्स में रखे जाते हैं, और एक आंतरिक बॉक्स एक बाहरी कार्टन में पैक करके शिप किया जाता है।

7.2 लेबल जानकारी

बैग लेबल में आवश्यक ट्रेसबिलिटी और उत्पाद जानकारी शामिल होती है, जिसमें पार्ट नंबर (P/N), मात्रा (QTY), बैच नंबर (LOT No.) और डेट कोड शामिल हैं। उत्पाद को किसी विशिष्ट पैरामीटर (जैसे प्रकाश तीव्रता या तरंगदैर्ध्य) के अनुसार ग्रेड या रैंक नहीं किया गया है; यह मानक ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक विशेषताओं की तालिका के अनुसार आपूर्ति किया जाता है।

8. अनुप्रयोग सुझाव

8.1 विशिष्ट अनुप्रयोग परिपथ

PD204-6B आमतौर पर दो मुख्य सर्किट विन्यासों में उपयोग किया जाता है:

1. फोटोकंडक्टिव (रिवर्स बायस्ड) मोड:यह उच्च गति और रैखिक संचालन के लिए पसंदीदा मोड है। एक रिवर्स बायस वोल्टेज (उदाहरण के लिए, 5V से 10V, V_R=32V से कम)। फोटोकरंट (I_L) एक लोड रेसिस्टर (R_L) से होकर बहता है। R_Lके सिरों पर वोल्टेज ड्रॉप आउटपुट सिग्नल होता है। छोटा R_Lतेज प्रतिक्रिया देता है लेकिन कम वोल्टेज आउटपुट देता है। आमतौर पर फोटोकरंट को उच्च लाभ और बैंडविड्थ वाले वोल्टेज में बदलने के लिए ट्रांसइम्पीडेंस एम्पलीफायर (TIA) का उपयोग किया जाता है।
2. फोटोवोल्टिक (शून्य पूर्वाग्रह) मोड:फोटोडायोड सीधे उच्च प्रतिबाधा भार (जैसे ऑप-एम्प इनपुट) से जुड़ा होता है। यह प्रकाश तीव्रता के समानुपाती वोल्टेज (V_OC) उत्पन्न करता है। यह मोड कम शोर वाला है, लेकिन प्रतिक्रिया धीमी और रैखिकता खराब है।

8.2 Design Considerations

• बायस:इष्टतम गति और रैखिकता के लिए, रिवर्स बायस के तहत कार्य करें। सुनिश्चित करें कि बायस वोल्टेज और किसी भी सिग्नल वोल्टेज का योग 32V की अधिकतम सीमा से अधिक न हो।
• बैंडविड्थ और लोड:कुल कैपेसिटेंस (फोटोडायोड + एम्पलीफायर इनपुट) और लोड रेसिस्टर मुख्य ध्रुव बनाते हैं जो बैंडविड्थ को सीमित करता है (BW ≈ 1/(2πRC))। तदनुसार R का चयन करें_Lया TIA फीडबैक रेसिस्टर।
• परिवेशी प्रकाश दमन:काला लेंस दमन में सहायता करता है, लेकिन उच्च परिवेशी प्रकाश वाले वातावरण के लिए, ऑप्टिकल फ़िल्टरिंग (उदाहरण के लिए, 940nm बैंडपास फ़िल्टर) का उपयोग करने और अवरक्त प्रकाश स्रोत को मॉड्यूलेट करने पर विचार करें, ताकि सिंक्रोनस डिटेक्शन के साथ मिलकर काम किया जा सके।
• PCB लेआउट:स्ट्रे कैपेसिटेंस और शोर पिकअप को न्यूनतम करने के लिए फोटोडायोड को एम्पलीफायर इनपुट के निकट रखें। शील्डिंग के लिए ग्राउंड प्लेन का उपयोग करें। डिवाइस के निकट बायस पावर को डिकपल करने के लिए कैपेसिटर का उपयोग करें।

9. Technical Comparison and Differentiation

Compared to phototransistors, the PD204-6B PIN photodiode offers significantly faster response time (nanoseconds vs. microseconds) and better linearity over a wide range of light intensities. It lacks internal gain, which results in lower output current but also lower temperature dependence and more predictable performance. Compared to other photodiodes, its combination of 3mm package, 940nm peak sensitivity, 32V reverse voltage, and high speed makes it a versatile choice for general-purpose infrared sensing.

10. सामान्य प्रश्न (FAQ)

प्रश्न: I_SCऔर I_L?
में क्या अंतर है?_SC(शॉर्ट-सर्किट करंट) डायोड के दोनों सिरों पर वोल्टेज शून्य होने पर मापा जाता है। I_L(रिवर्स फोटोकरंट) निर्दिष्ट रिवर्स बायस वोल्टेज लगाए जाने पर मापा जाता है। I_Lआमतौर पर I के बहुत करीब होता है_SC, और यह सामान्य रिवर्स बायस मोड में डिजाइन के लिए उपयोग किया जाने वाला पैरामीटर है।

प्रश्न: फोटोकरंट को उपयोगी वोल्टेज में कैसे परिवर्तित किया जाए?
उत्तर: सबसे सरल तरीका एक लोड रेसिस्टर (V_out= I_L* R_L). बेहतर प्रदर्शन के लिए, एक ट्रांसइम्पीडेंस एम्पलीफायर का उपयोग करें, जो फोटोडायोड के कैथोड पर एक कम प्रतिबाधा वाला आभासी ग्राउंड प्रदान करता है, गति और रैखिकता को अधिकतम करता है, और V देता है_out= -I_L* R_feedback.

)।
प्रश्न: क्या मैं इसे दृश्य प्रकाश स्रोतों के साथ उपयोग कर सकता हूँ?

उत्तर: हाँ, लेकिन संवेदनशीलता कम हो जाएगी। स्पेक्ट्रल रिस्पॉन्स कर्व दर्शाता है कि यह दृश्य प्रकाश तरंगदैर्ध्य के प्रति भी संवेदनशील है, लेकिन इसकी चरम संवेदनशीलता इन्फ्रारेड क्षेत्र में है। दृश्य प्रकाश स्रोतों के लिए इष्टतम प्रदर्शन हेतु, ऐसा फोटोडायोड अधिक उपयुक्त होगा जिसकी चरम संवेदनशीलता दृश्य स्पेक्ट्रम (उदाहरण के लिए, 550-650nm) में हो।_BRप्रश्न: रिवर्स ब्रेकडाउन वोल्टेज (V
) परीक्षण का उद्देश्य क्या है?_Rउत्तर: यह एक गुणवत्ता और मजबूती परीक्षण है, जो डायोड के एवलांच ब्रेकडाउन में प्रवेश करने के वोल्टेज को दर्शाता है। सामान्य संचालन हमेशा इस मान से काफी नीचे होना चाहिए (आमतौर पर V

5V-10V के रूप में उपयोग किया जाता है)।

11. व्यावहारिक अनुप्रयोग केस स्टडीउदाहरण 1: स्वचालित दरवाज़े में वस्तु निकटता सेंसर।

एक अवरक्त LED (940nm) और PD204-6B को द्वार के दोनों ओर रखा गया है। जब प्रकाश पुंज अवरुद्ध नहीं होता है, तो एक स्थिर प्रकाश धारा का पता चलता है। जब कोई व्यक्ति पुंज को अवरुद्ध करता है, तो प्रकाश धारा में गिरावट दरवाज़ा खोलने वाले तंत्र को सक्रिय कर देती है। PD204-6B की तीव्र प्रतिक्रिया तत्काल पहचान सुनिश्चित करती है।केस 2: कॉपी मशीन में कागज का पता लगाना।

फोटोडायोड कागज की सतह से इन्फ्रारेड बीम को परावर्तित करके कागज की उपस्थिति या अनुपस्थिति का पता लगा सकता है। इसकी उच्च संवेदनशीलता इसे कम परावर्तकता वाले कागज के साथ काम करने में सक्षम बनाती है, और इसका छोटा पैकेज सीमित स्थान के लिए उपयुक्त है।केस 3: सरल डेटा लिंक।

इन्फ्रारेड एलईडी को फोटोडायोड की बैंडविड्थ के भीतर (उपयुक्त सर्किट डिज़ाइन के माध्यम से कई MHz तक) आवृत्ति पर मॉड्यूलेट करके, PD204-6B का उपयोग कम दूरी, कम डेटा दर वाली वायरलेस संचार के लिए किया जा सकता है, जैसे रिमोट कंट्रोल या सेंसर टेलीमेट्री में।

12. कार्य सिद्धांत

PIN फोटोडायोड एक अर्धचालक उपकरण है जिसमें P-प्रकार और N-प्रकार क्षेत्रों के बीच एक चौड़ा, हल्का अपमिश्रित आंतरिक (I) क्षेत्र होता है। जब अर्धचालक के बैंड गैप से अधिक ऊर्जा वाले फोटॉन आंतरिक क्षेत्र में अवशोषित होते हैं, तो वे इलेक्ट्रॉन-होल युग्म उत्पन्न करते हैं। अंतर्निहित विभव (फोटोवोल्टाइक मोड) या लागू रिवर्स बायस विद्युत क्षेत्र (फोटोकंडक्टिव मोड) के प्रभाव में, इन आवेश वाहकों को अलग कर दिया जाता है, जिससे आपतित प्रकाश की तीव्रता के समानुपाती एक फोटोकरंट उत्पन्न होता है। चौड़ा आंतरिक क्षेत्र जंक्शन कैपेसिटेंस को कम करता है (उच्च गति सक्षम करता है) और फोटॉन अवशोषण के आयतन को बढ़ाता है (संवेदनशीलता बढ़ाता है)।

13. उद्योग रुझान और पृष्ठभूमि

PD204-6B जैसे फोटोडायोड तेजी से बढ़ते ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स और संवेदन क्षेत्र के मूलभूत घटक हैं। रुझानों में ऑन-चिप प्रवर्धन और सिग्नल कंडीशनिंग के साथ बढ़ती एकीकरण (उदाहरण के लिए, एकीकृत ऑप्टिकल सेंसर में), लिडार और ऑप्टिकल कम्युनिकेशन का समर्थन करने के लिए उच्च गति की मांग, और उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स और IoT उपकरणों के लिए छोटे पैकेज आकार की आवश्यकता शामिल है। साथ ही, व्यापक तापमान सीमा पर प्रदर्शन में सुधार और बिजली की खपत को कम करने के लिए निरंतर प्रयास किए जा रहे हैं। मानक पैकेजिंग और अच्छी तरह से चरित्रित प्रदर्शन वाले इस तरह के उपकरण, औद्योगिक, वाणिज्यिक और ऑटोमोटिव संवेदन अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए अभी भी महत्वपूर्ण हैं, जहां विश्वसनीयता और लागत-प्रभावशीलता महत्वपूर्ण हैं।