PD333-3B/L2 5mm फोटोडायोड डेटाशीट - 5mm व्यास - 32V रिवर्स वोल्टेज - 150mW पावर डिसिपेशन - हिंदी तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

PD333-3B/L2 एक उच्च गति, उच्च संवेदनशीलता वाला सिलिकॉन PIN फोटोडायोड है, जो मानक 5mm व्यास प्लास्टिक पैकेज में आता है। इसका मुख्य कार्य प्रकाश संकेतों (विशेष रूप से अवरक्त स्पेक्ट्रम) को विद्युत संकेतों में परिवर्तित करना है। यह उपकरण काला एपॉक्सी लेंस से सुसज्जित है, जो अवरक्त विकिरण के प्रति संवेदनशीलता बढ़ाता है और साथ ही कुछ परिवेश प्रकाश फ़िल्टरिंग क्षमता प्रदान करता है। यह घटक उन अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है जिन्हें त्वरित प्रतिक्रिया समय की आवश्यकता होती है और विभिन्न पर्यावरणीय परिस्थितियों में विश्वसनीय प्रदर्शन बनाए रखना होता है।

मुख्य लाभ:इस फोटोडायोड के मुख्य लाभों में इसका तीव्र प्रतिक्रिया समय, उच्च प्रकाश संवेदनशीलता और कम जंक्शन कैपेसिटेंस शामिल है। ये विशेषताएँ इसे प्रकाश तीव्रता में तेज़ी से होने वाले परिवर्तनों का पता लगाने के लिए आदर्श बनाती हैं। यह उपकरण RoHS और यूरोपीय संघ के REACH नियमों का भी अनुपालन करता है, जो दर्शाता है कि इसमें सीसा-मुक्त सामग्री का उपयोग किया गया है और यह पर्यावरणीय सुरक्षा मानकों का पालन करता है।

लक्षित बाज़ार:यह फोटोडायोड मुख्य रूप से इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग के लिए है, विशेष रूप से सुरक्षा प्रणालियों, हाई-स्पीड ऑप्टिकल कम्युनिकेशन लिंक, कैमरा एक्सपोजर मापन प्रणालियों और अन्य ऐसे फोटोइलेक्ट्रिक अनुप्रयोगों में उपयोग के लिए जिन्हें सटीक और तीव्र प्रकाश पहचान की आवश्यकता होती है।

2. तकनीकी मापदंडों का विस्तृत विवरण

2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग

ये रेटिंग्स उन सीमित स्थितियों को परिभाषित करती हैं जो डिवाइस को स्थायी क्षति पहुँचा सकती हैं। ऐसी स्थितियों में संचालन की गारंटी नहीं दी जा सकती।

• रिवर्स वोल्टेज (VR):32 V। यह फोटोडायोड पिनों के बीच लगाया जा सकने वाला अधिकतम रिवर्स बायस वोल्टेज है।
• ऑपरेटिंग तापमान (Topr):-25°C से +85°C। डिवाइस के सामान्य रूप से कार्य करने के लिए परिवेशी तापमान सीमा।
• भंडारण तापमान (Tstg):-40°C से +100°C। डिवाइस के निष्क्रिय अवस्था में भंडारण तापमान सीमा।
• सोल्डरिंग तापमान (Tsol):260°C। सोल्डरिंग प्रक्रिया (आमतौर पर अल्प अवधि, उदाहरण के लिए 10 सेकंड) के दौरान डिवाइस सहन कर सकने वाला शिखर तापमान।
• पावर डिसिपेशन (Pc):25°C या उससे कम फ्री एयर टेम्परेचर पर 150 mW। डिवाइस सुरक्षित रूप से डिसिपेट कर सकने वाली अधिकतम पावर।

2.2 ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक विशेषताएँ

ये मापदंड Ta=25°C पर मापे गए हैं, जो निर्दिष्ट परीक्षण स्थितियों के तहत डिवाइस के प्रदर्शन को परिभाषित करते हैं।

• स्पेक्ट्रल बैंडविड्थ (λ0.5):840 nm से 1100 nm। यह वह तरंगदैर्ध्य सीमा है जिसमें फोटोडायोड की प्रतिक्रियाशीलता उसके शिखर मान की कम से कम आधी होती है। यह दर्शाता है कि इसकी संवेदनशीलता मुख्य रूप से निकट-अवरक्त क्षेत्र में है।
• शिखर संवेदनशीलता तरंगदैर्ध्य (λP):940 nm (विशिष्ट). फोटोडायोड के लिए सबसे संवेदनशील प्रकाश तरंगदैर्ध्य।
• खुला सर्किट वोल्टेज (VOC):0.39 V (typical). The voltage generated between the photodiode pins under illumination (Ee=1mW/cm², λp=940nm) with no external load connected (open circuit).
• Short-circuit current (ISC):35 µA (typical). The current flowing through the photodiode when the pins are short-circuited under the same illumination conditions.
• Reverse light current (IL):35 µA (typical, minimum 25 µA). The current that flows when the photodiode is reverse biased (VR=5V) and illuminated. This is a key parameter for photodetection circuits.
• Reverse Dark Current (ID):5 nA (typical, maximum 30 nA). The small leakage current that flows under complete darkness and reverse bias (VR=10V) conditions. Typically, a lower value is beneficial for improving the signal-to-noise ratio.
• रिवर्स ब्रेकडाउन वोल्टेज (VBR):न्यूनतम 32 V, विशिष्ट 170 V. डायोड के बड़े पैमाने पर संचालन (ब्रेकडाउन) शुरू होने पर रिवर्स वोल्टेज। न्यूनतम रेटेड मान पूर्ण अधिकतम रेटेड मान के समान है।
• कुल धारिता (Ct):18 pF (typical). Junction capacitance at VR=5V and f=1MHz. Lower capacitance contributes to faster response time.
• Rise time / Fall time (tr / tf):45 ns (typical). The time required for the output signal to rise from 10% to 90% (or fall from 90% to 10%) of its final value in response to a step change in light intensity, measured under conditions of VR=10V and RL=100Ω.

3. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण

The datasheet provides multiple characteristic curves to illustrate how key parameters vary with operating conditions. These are crucial for circuit design.

3.1 बिजली की खपत और परिवेशी तापमान का संबंध

यह वक्र दर्शाता है कि जब परिवेश का तापमान 25°C से अधिक हो जाता है, तो अधिकतम अनुमेय शक्ति क्षय कम हो जाता है। डिजाइनरों को उच्च तापमान वाले वातावरण में उपकरण की शक्ति प्रबंधन क्षमता को कम करना चाहिए ताकि तापीय क्षति को रोका जा सके।

3.2 स्पेक्ट्रम संवेदनशीलता

यह ग्राफ फोटोडायोड के सामान्यीकृत प्रतिसाद को तरंगदैर्ध्य के साथ बदलते हुए दर्शाता है। यह 940 nm पर चरम संवेदनशीलता और लगभग 840 nm से 1100 nm तक की वर्णक्रमीय बैंडविड्थ की पुष्टि करता है, जो इन्फ्रारेड अनुप्रयोगों के लिए इसकी उपयुक्तता को उजागर करता है।

3.3 Relationship between Reverse Dark Current and Ambient Temperature

डार्क करंट तापमान के साथ घातांकीय रूप से बढ़ता है। उच्च तापमान पर संचालित होने वाले अनुप्रयोगों के लिए, यह वक्र महत्वपूर्ण है क्योंकि बढ़ा हुआ डार्क करंट डिटेक्शन सिस्टम के बेसलाइन शोर को बढ़ा देता है।

3.4 Relationship between Reverse Photocurrent and Irradiance

यह ग्राफ निर्दिष्ट सीमा के भीतर, उत्पन्न फोटोकरंट (IL) और आपतित प्रकाश शक्ति घनत्व (विकिरण तीव्रता) के बीच रैखिक संबंध को दर्शाता है। यह डिवाइस की रैखिक प्रकाश प्रतिक्रिया की पुष्टि करता है, जो सटीक प्रकाश मापन के लिए महत्वपूर्ण है।

3.5 टर्मिनल कैपेसिटेंस और रिवर्स वोल्टेज के बीच संबंध

जंक्शन कैपेसिटेंस (Ct) रिवर्स बायस वोल्टेज (VR) में वृद्धि के साथ घटती है। यह वक्र डिजाइनरों को कार्य बायस वोल्टेज चुनने की अनुमति देता है, ताकि प्रतिक्रिया गति (उच्च VR पर कम कैपेसिटेंस) और बिजली की खपत/शोर के बीच संतुलन बनाया जा सके।

3.6 प्रतिक्रिया समय और लोड प्रतिरोध संबंध

यह ग्राफ़ दर्शाता है कि डिटेक्शन सर्किट में, राइज़/फॉल टाइम (tr/tf) लोड रेसिस्टेंस (RL) के साथ कैसे बदलता है। छोटे लोड रेसिस्टेंस का उपयोग तेज़ रिस्पॉन्स टाइम प्राप्त करता है, लेकिन यह आउटपुट वोल्टेज स्विंग को भी कम कर देता है। यह कर्व वांछित बैंडविड्थ के लिए RL का चयन करने में सहायक है।

4. यांत्रिक और पैकेजिंग जानकारी

4.1 Package Dimensions

यह डिवाइस रेडियल लीड, 5 मिमी व्यास वाले प्लास्टिक पैकेज में निर्मित है। आयाम चित्र बॉडी व्यास, लीड पिच, लीड व्यास और समग्र आयाम निर्दिष्ट करता है। टिप्पणी बताती है कि जब तक ड्राइंग में अन्यथा निर्दिष्ट न हो, मानक सहनशीलता ±0.25 मिमी है। कैथोड आमतौर पर लंबे लीड या पैकेज किनारे पर एक समतल द्वारा चिह्नित होता है।

4.2 Polarity Identification

एनोड छोटे पिन से जुड़ा होता है, जबकि कैथोड लंबे पिन से जुड़ा होता है। कैथोड पिन के पास पैकेज में एक समतल भी हो सकता है। सर्किट असेंबली के दौरान सही ध्रुवता का ध्यान रखना आवश्यक है।

5. सोल्डरिंग और असेंबली गाइड

सोल्डरिंग तापमान का पूर्ण अधिकतम रेटेड मान 260°C है। यह मानक लीड-फ्री रीफ्लो प्रोफाइल (जैसे IPC/JEDEC J-STD-020) के साथ संगत है। डिवाइस को इस तापमान पर लंबे समय तक उजागर नहीं किया जाना चाहिए; रीफ्लो सोल्डरिंग के लिए विशिष्ट पीक तापमान अवधि 20-40 सेकंड है। तापमान-नियंत्रित सोल्डरिंग आयरन के साथ मैन्युअल सोल्डरिंग भी स्वीकार्य है, बशर्ते पिन पर तापमान 260°C सीमा से अधिक न हो। नमी अवशोषण और अन्य प्रदर्शन गिरावट को रोकने के लिए, भंडारण निर्दिष्ट Tstg रेंज (-40°C से +100°C) के भीतर शुष्क, कमरे के तापमान वाले वातावरण में किया जाना चाहिए।

6. पैकेजिंग और ऑर्डर जानकारी

मानक पैकेजिंग विनिर्देश प्रति बैग 200-500 टुकड़े, प्रति बॉक्स 5 बैग और प्रति कार्टन 10 बॉक्स हैं। पैकेजिंग लेबल में ग्राहक उत्पाद संख्या (CPN), उत्पाद संख्या (P/N), पैकेज मात्रा (QTY) और बैच संख्या (LOT No) जैसे फ़ील्ड शामिल हैं। अन्य फ़ील्ड जैसे CAT (ल्यूमिनस इंटेंसिटी ग्रेड), HUE (डोमिनेंट वेवलेंथ ग्रेड) और REF (फॉरवर्ड वोल्टेज ग्रेड) सूचीबद्ध हैं, लेकिन आमतौर पर LED के लिए अधिक सामान्य हैं; इस फोटोडायोड के लिए, वे वास्तविक ग्रेडिंग में उपयोग नहीं किए जा सकते हैं। उत्पाद संख्या PD333-3B/L2 निर्माता की आंतरिक नामकरण प्रणाली का पालन करती है।

7. अनुप्रयोग सुझाव

7.1 विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य

• High-Speed Photodetection:यह 45ns की प्रतिक्रिया समय के साथ ऑप्टिकल डेटा लिंक, बारकोड स्कैनर और लेजर रेंजफाइंडर के लिए फायदेमंद है।
• Security Systems:Passive Infrared (PIR) मोशन सेंसर, बीम ब्रेक सेंसर और लाइट कर्टेन में एकीकृत।
• कैमरा प्रणाली:स्वचालित एक्सपोज़र नियंत्रण, फ्लैश निगरानी और अवरक्त फ़िल्टर पहचान के लिए।
• औद्योगिक संवेदन:स्वचालित उपकरणों में वस्तु का पता लगाना, किनारा संवेदन और अपारदर्शिता माप।

7.2 डिज़ाइन विचार

• बायस सर्किट:सबसे तेज प्रतिक्रिया प्राप्त करने के लिए, फोटोडायोड को रिवर्स बायस (फोटोकंडक्टिव) मोड में संचालित किया जाना चाहिए। आमतौर पर फोटोकरंट को वोल्टेज सिग्नल में बदलने के लिए ट्रांसइम्पीडेंस एम्पलीफायर (TIA) का उपयोग किया जाता है।
• शोर में कमी:उपकरणों और सर्किट को विद्युत शोर से बचाएं। TIA के लिए कम शोर वाले ऑप-एम्प का उपयोग करें, और विशेष रूप से उच्च तापमान पर, डार्क करंट के प्रभाव को कम करने के लिए फ़िल्टरिंग के उपयोग पर विचार करें।
• प्रकाशीय विचार:काला एपॉक्सी राल अवरक्त प्रकाश संचारित कर सकता है। विशिष्ट तरंगदैर्ध्य फ़िल्टरिंग के लिए, अतिरिक्त बाहरी प्रकाशिक फ़िल्टर की आवश्यकता हो सकती है। सुनिश्चित करें कि प्रकाशिक एपर्चर साफ है और सही ढंग से संरेखित है।
• लोड प्रतिरोध चयन:आवश्यक बैंडविड्थ (प्रतिक्रिया समय बनाम लोड प्रतिरोध वक्र देखें) और वांछित आउटपुट वोल्टेज स्तर (Vout = IL * RL) के आधार पर RL का चयन करें।

8. तकनीकी तुलना

Compared to standard photodiodes or phototransistors, the PD333-3B/L2 offers a balanced combination of speed and sensitivity. Its PIN structure provides a wider depletion region than standard PN photodiodes, resulting in lower junction capacitance (typical 18 pF) for faster response speed and higher quantum efficiency in the infrared spectrum. The 5mm package offers a larger active area than smaller SMD photodiodes, allowing it to collect more light for higher signal output, which can be beneficial in low-light or long-distance detection scenarios.

9. अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (तकनीकी मापदंडों के आधार पर)

प्रश्न: शॉर्ट-सर्किट करंट (ISC) और रिवर्स लाइट करंट (IL) में क्या अंतर है?
उत्तर: ISC को शून्य बायस वोल्टेज (पिन शॉर्ट-सर्किट) पर मापा जाता है, जबकि IL को लागू रिवर्स बायस (जैसे 5V) के तहत मापा जाता है। PIN फोटोडायोड के लिए, IL आमतौर पर ISC के बहुत करीब होता है और अधिकांश बायस डिटेक्शन सर्किट में उपयोग किया जाने वाला पैरामीटर है।

प्रश्न: क्या मैं इस फोटोडायोड का उपयोग दृश्य प्रकाश का पता लगाने के लिए कर सकता हूं?
उत्तर: हालांकि यह दृश्य लाल स्पेक्ट्रम (लगभग 700nm) में कुछ संवेदनशीलता रखता है, लेकिन इसकी चरम संवेदनशीलता 940nm (इन्फ्रारेड) पर है। दृश्य प्रकाश के लिए इष्टतम प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए, ऐसे फोटोडायोड का उपयोग करना अधिक उपयुक्त होगा जिसकी चरम संवेदनशीलता दृश्य प्रकाश सीमा (जैसे 550-650nm) में हो।

प्रश्न: फोटोकरंट (IL) को उपयोगी वोल्टेज में कैसे परिवर्तित करें?
उत्तर: सबसे आम तरीका एक ट्रांसइम्पीडेंस एम्पलीफायर (TIA) का उपयोग करना है। आउटपुट वोल्टेज Vout = -IL * Rf होता है, जहां Rf TIA का फीडबैक रेसिस्टर है। यह कॉन्फ़िगरेशन फोटोडायोड को वर्चुअल शॉर्ट स्थिति में भी रखता है, जिससे जंक्शन कैपेसिटेंस का प्रभाव कम से कम हो जाता है।

प्रश्न: "लीड-फ्री" और "RoHS अनुपालन" लेबल का क्या अर्थ है?
उत्तर: इसका अर्थ है कि उत्पाद के निर्माण में लेड (Pb) का उपयोग नहीं किया गया है और यह EU के RoHS (Restriction of Hazardous Substances) निर्देश का अनुपालन करता है, जो विद्युत और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में विशिष्ट खतरनाक पदार्थों को सीमित करता है।

10. व्यावहारिक अनुप्रयोग केस

इन्फ्रारेड प्रॉक्सिमिटी सेंसर डिज़ाइन करें:PD333-3B/L2 को एक 940nm इन्फ्रारेड LED के साथ जोड़ा जा सकता है, जिससे एक सरल प्रॉक्सिमिटी या वस्तु पहचान सेंसर बनाया जा सकता है। LED को एक विशिष्ट आवृत्ति पर पल्स करके चलाया जाता है। फोटोडायोड परावर्तित IR प्रकाश का पता लगाता है। एक सर्किट जिसमें रिवर्स-बायस मोड में फोटोडायोड, उसके बाद TIA और LED पल्स आवृत्ति पर ट्यून किया गया बैंडपास फ़िल्टर शामिल है, परिवेशी प्रकाश के शोर से कमजोर परावर्तित सिग्नल को प्रभावी ढंग से निकाल सकता है। 45ns की प्रतिक्रिया समय उच्च-आवृत्ति मॉड्यूलेशन की अनुमति देती है, जिससे शोर प्रतिरोध में सुधार होता है और तेज़ पहचान चक्र संभव होते हैं।

11. कार्य सिद्धांत

PIN फोटोडायोड एक अर्धचालक उपकरण है, जिसमें आंतरिक (I) क्षेत्र P-प्रकार और N-प्रकार क्षेत्रों के बीच सैंडविच होता है। जब अर्धचालक के बैंड गैप से अधिक ऊर्जा वाले फोटॉन उपकरण से टकराते हैं, तो वे आंतरिक क्षेत्र में इलेक्ट्रॉन-होल युग्म उत्पन्न करते हैं। रिवर्स बायस के तहत, आंतरिक क्षेत्र पर विद्युत क्षेत्र इन आवेश वाहकों को संबंधित टर्मिनलों की ओर प्रवाहित करता है, जिससे आपतित प्रकाश की तीव्रता के समानुपाती एक फोटोकरंट उत्पन्न होता है। चौड़ा आंतरिक क्षेत्र जंक्शन कैपेसिटेंस को कम करता है (तेज प्रतिक्रिया सक्षम करता है) और फोटॉन अवशोषण के आयतन को बढ़ाता है (संवेदनशीलता में सुधार करता है), विशेष रूप से अवरक्त जैसी लंबी तरंगदैर्ध्य के लिए।

12. उद्योग रुझान

औद्योगिक स्वचालन, ऑटोमोटिव लिडार, उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स (जैसे स्मार्टफोन प्रॉक्सिमिटी सेंसर) और बायोमेडिकल सेंसिंग जैसे क्षेत्रों में फोटोडायोड की मांग लगातार बढ़ रही है। रुझानों में आगे लघुकरण (चिप स्केल पैकेज/CSP), ऑन-चिप प्रवर्धन और सिग्नल प्रोसेसिंग सर्किट्री के साथ एकीकरण, और विशिष्ट तरंगदैर्ध्य बैंड (जैसे गैस सेंसिंग के लिए) के लिए फोटोडायोड का विकास शामिल है। साथ ही, उद्योग कम डार्क करंट, उच्च गति और कठोर पर्यावरणीय परिस्थितियों में बढ़ी हुई विश्वसनीयता जैसे प्रदर्शन मापदंडों में सुधार पर ध्यान केंद्रित कर रहा है। PD333-3B/L2 इस विकसित होते क्षेत्र में एक परिपक्व, विश्वसनीय घटक का प्रतिनिधित्व करता है, जो मजबूत अवरक्त संसूचन की आवश्यकता वाले लागत-संवेदनशील, उच्च-मात्रा अनुप्रयोगों के लिए आदर्श रूप से अनुकूल है।