PD333-3C/H0/L811 5 मिलीमीटर सिलिकॉन PIN फोटोडायोड स्पेसिफिकेशन शीट - 5 मिलीमीटर व्यास - 35V रिवर्स वोल्टेज - ट्रांसपेरेंट लेंस - हिंदी तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

PD333-3C/H0/L811 एक उच्च गति, उच्च संवेदनशीलता वाला सिलिकॉन PIN फोटोडायोड है, जो मानक 5 मिलीमीटर व्यास वाले प्लास्टिक पैकेज में आता है। यह उपकरण पारदर्शी एपॉक्सी लेंस का उपयोग करता है, जो इसे दृश्यमान और अवरक्त तरंगदैर्ध्य सहित व्यापक वर्णक्रमीय विकिरण के प्रति संवेदनशील बनाता है। इसका मुख्य डिज़ाइन फोकस तेज प्रतिक्रिया समय और उच्च प्रकाश संवेदनशीलता प्राप्त करना है, साथ ही कम जंक्शन कैपेसिटेंस बनाए रखना है, जो सटीक और तेज प्रकाश पहचान वाले अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है।

इस घटक के मुख्य लाभों में आधुनिक पर्यावरणीय और सुरक्षा मानकों के अनुपालन शामिल हैं। यह एक लीड-फ्री उत्पाद है, जो यूरोपीय संघ के REACH विनियमों का पालन करता है, और हैलोजन-मुक्त आवश्यकताओं को पूरा करता है, जहां ब्रोमीन (Br) और क्लोरीन (Cl) सामग्री दोनों 900 ppm से कम है और कुल योग 1500 ppm से कम है। उत्पाद स्वयं RoHS विनिर्देशों के अनुरूप डिज़ाइन किया गया है।

2. तकनीकी विनिर्देश विवरण

2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग

यह उपकरण निर्दिष्ट सीमाओं के भीतर विश्वसनीय संचालन के लिए डिज़ाइन किया गया है। इन रेटिंग से अधिक होने पर स्थायी क्षति हो सकती है।

• Reverse Voltage (V_R):35 V - The maximum reverse bias voltage that can be applied to the photodiode.
• Power Dissipation (P_d):150 mW - The maximum power that the device can dissipate.
• कार्य तापमान (T_opr):-25°C से +85°C - सामान्य संचालन के लिए परिवेशी तापमान सीमा।
• भंडारण तापमान (T_stg):-40°C से +100°C - गैर-कार्यशील अवस्था में भंडारण तापमान सीमा।
• पिन सोल्डरिंग तापमान (T_sol):अधिकतम 260°C, अवधि 5 सेकंड से अधिक नहीं।

2.2 ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक विशेषताएँ (Ta=25°C)

ये पैरामीटर विशिष्ट परिस्थितियों में फोटोडायोड के मूल प्रदर्शन को परिभाषित करते हैं।

• स्पेक्ट्रल बैंडविड्थ (λ_0.1):400 nm से 1100 nm तक। यह डिवाइस वायलेट/ब्लू लाइट क्षेत्र से लेकर नियर-इन्फ्रारेड क्षेत्र तक के प्रकाश के प्रति संवेदनशील है।
• शिखर संवेदनशीलता तरंगदैर्ध्य (λ_P):940 nm (विशिष्ट)। यह फोटोडायोड निकट-अवरक्त स्पेक्ट्रम में सबसे अधिक संवेदनशील है।
• खुला सर्किट वोल्टेज (V_OC):470 nm तरंगदैर्ध्य और 1 mW/cm² की विकिरण तीव्रता की स्थिति में, विशिष्ट मान 0.38 V है।
• शॉर्ट-सर्किट करंट (I_SC):470 nm तरंगदैर्ध्य और 1 mW/cm² की विकिरण तीव्रता की स्थिति में, विशिष्ट मान 45 μA है।
• Reverse photocurrent (I_L):यह डायोड के रिवर्स बायस होने पर उत्पन्न होने वाली फोटोकरंट है।
  • 470 nm तरंगदैर्ध्य, V_R=5V, E_e=1 mW/cm² की स्थितियों में, इसका विशिष्ट मान 46 μA है।
  • 940 nm शिखर संवेदनशीलता तरंगदैर्ध्य पर, V_R=5V, E_e=1 mW/cm² की स्थिति में, विशिष्ट मान 60 μA है।
• रिवर्स डार्क करंट (I_D):V_R=10V, पूर्ण अंधकार की स्थिति में, अधिकतम मान 10 nA है। यह लीकेज करंट है, जो कम रोशनी संवेदनशीलता का एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है।
• Reverse Breakdown Voltage (V_BR):Typical value is 130 V, minimum value is 35 V, measured under dark conditions with a reverse current of 100 μA.
• Viewing Angle (2θ_1/2):विशिष्ट मान 80° है। यह उस कोणीय सीमा को परिभाषित करता है जिसके भीतर फोटोडायोड अपनी अक्षीय संवेदनशीलता का आधा भाग बनाए रखता है।

3. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण

स्पेसिफिकेशन शीट में डिज़ाइन इंजीनियरों के लिए महत्वपूर्ण कुछ विशेषता वक्र शामिल हैं।

3.1 बिजली की खपत और परिवेशी तापमान का संबंध

यह ग्राफ अधिकतम अनुमत पावर डिसिपेशन के परिवेश तापमान बढ़ने के साथ डेरेट होने को दर्शाता है। 150 mW की रेटिंग 25°C पर मान्य है और 100°C तक रैखिक रूप से घटकर 0 mW हो जाती है। एप्लिकेशन वातावरण में डिवाइस के ओवरहीट न होने को सुनिश्चित करने के लिए यह वक्र महत्वपूर्ण है।

3.2 स्पेक्ट्रम संवेदनशीलता

यह वक्र फोटोडायोड की इसके कार्यशील तरंगदैर्ध्य सीमा (400-1100 nm) के भीतर सापेक्ष प्रतिसादिता को दर्शाता है, जो 940 nm के आसपास शिखर संवेदनशीलता और पारदर्शी लेंस के कारण दृश्यमान स्पेक्ट्रम में महत्वपूर्ण प्रतिसाद की पुष्टि करता है।

3.3 रिवर्स फोटोकरंट और विकिरण तीव्रता के बीच संबंध

यह ग्राफ उत्पन्न फोटोकरंट (I_L) और आपतित प्रकाश शक्ति घनत्व (E_e) के बीच रैखिक संबंध दर्शाता है। यह पुष्टि करता है कि यह उपकरण ऐसे प्रकाश मापन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है जहाँ रैखिकता महत्वपूर्ण है।

3.4 डार्क करंट और परिवेशी तापमान के बीच संबंध

डार्क करंट (I_D) तापमान के साथ घातांकीय रूप से बढ़ता है। उच्च तापमान पर संचालित होने वाले अनुप्रयोगों के लिए यह वक्र महत्वपूर्ण है, क्योंकि यह डिटेक्टर के शोर तल को परिभाषित करता है।

3.5 सापेक्ष फोटोकरंट और कोणीय विचलन का संबंध

यह ध्रुवीय आरेख 80° के दृश्य कोण का स्पष्ट प्रतिनिधित्व करता है, जो दर्शाता है कि जब आपतित प्रकाश का कोण केंद्रीय अक्ष (0°) से विचलित होता है तो पता चला सिग्नल सामर्थ्य कैसे कम हो जाता है।

4. Mechanical and Packaging Information

4.1 Package Dimensions

यह फोटोडायोड मानक 5 मिलीमीटर रेडियल लीड पैकेज में आता है। मुख्य आयामों में 5.0 मिमी का बॉडी व्यास, विशिष्ट एपॉक्सी गुंबद ऊंचाई और लीड पिच शामिल हैं। सभी अनिर्दिष्ट सहनशीलताएं ±0.25 मिमी हैं। पीसीबी पैड डिजाइन के लिए विस्तृत आयाम चित्र डेटाशीट में प्रदान किए गए हैं।

4.2 ध्रुवीयता पहचान

कैथोड (K) आमतौर पर लंबे पिन, पैकेज किनारे पर सपाट सतह या पैकेज ड्राइंग के अनुसार अन्य चिह्नों द्वारा पहचाना जाता है। सही रिवर्स बायस ऑपरेशन सुनिश्चित करने के लिए सर्किट असेंबली प्रक्रिया में सही ध्रुवीयता पर ध्यान देना आवश्यक है।

5. सोल्डरिंग और असेंबली मार्गदर्शिका

वेल्डिंग प्रक्रिया के दौरान सावधानीपूर्वक संचालन एपॉक्सी राल बबल और आंतरिक संरचना क्षति को रोकने के लिए महत्वपूर्ण है।

• सामान्य नियम:सोल्डर जोड़ और एपॉक्सी राल बबल के बीच कम से कम 3 मिलीमीटर की दूरी बनाए रखें। कनेक्शन स्ट्रिप बेस के बाहर वेल्डिंग करने की सलाह दी जाती है।
• हैंड सोल्डरिंग:350°C (अधिकतम 30W) से अधिक तापमान वाले सोल्डरिंग आयरन का उपयोग करें। प्रत्येक पिन के लिए सोल्डरिंग समय 3 सेकंड से अधिक न हो।
• वेव सोल्डरिंग/डिप सोल्डरिंग:पूर्व-तापन अधिकतम 100°C तक, अवधि 60 सेकंड से अधिक नहीं। सोल्डर बाथ का तापमान 260°C से अधिक नहीं होना चाहिए, अधिकतम निवास समय 5 सेकंड।
• महत्वपूर्ण नोट:
  • डिवाइस के उच्च तापमान पर होने पर पिन पर यांत्रिक तनाव लागू करने से बचें।
  • एक से अधिक बार डिप सोल्डरिंग या हैंड सोल्डरिंग न करें।
  • डिवाइस के कमरे के तापमान तक ठंडा होने से पहले, एपॉक्सी रेजिन बल्ब को झटके या कंपन से बचाएं।
  • पीक सोल्डरिंग तापमान से तेजी से ठंडा होने से बचें।
  • हमेशा वह न्यूनतम वेल्डिंग तापमान प्रयोग करें जो एक विश्वसनीय कनेक्शन प्राप्त कर सके।

6. पैकेजिंग और ऑर्डर जानकारी

6.1 पैकेजिंग विनिर्देश

घटक को सुरक्षा प्रदान करने के लिए एंटीस्टैटिक बैग में पैक किया गया है। मानक पैकेजिंग प्रक्रिया इस प्रकार है:

1. प्रत्येक एंटीस्टैटिक बैग में 500 टुकड़े होते हैं।
2. प्रत्येक आंतरिक बॉक्स में 5 बैग (कुल 2500 टुकड़े) होते हैं।
3. प्रत्येक बाहरी मास्टर कार्टन में 10 आंतरिक बॉक्स (कुल 25,000 टुकड़े) होते हैं।

6.2 लेबल विनिर्देश

उत्पाद लेबल में ट्रेसबिलिटी और पहचान के लिए महत्वपूर्ण जानकारी शामिल होती है, जिसमें ग्राहक पार्ट नंबर (CPN), उत्पाद संख्या (P/N), पैकेजिंग मात्रा (QTY), बैच नंबर और डेट कोड (महीना पहचानकर्ता) शामिल हैं।

7. अनुप्रयोग सुझाव

7.1 विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य

• उच्च गति फोटोडिटेक्शन:यह डेटा संचार लिंक के लिए उपयुक्त है जिन्हें तीव्र पल्स डिटेक्शन की आवश्यकता होती है (उदाहरण के लिए, इन्फ्रारेड रिमोट कंट्रोल, ऑप्टिकल एनकोडर, प्रॉक्सिमिटी सेंसर)।
• सुरक्षा प्रणाली:यह घुसपैठ का पता लगाने वाली बीम, धुआं डिटेक्टर या स्वचालित प्रकाश नियंत्रण के लिए परिवेश प्रकाश संवेदन में उपयोग किया जा सकता है।
• कैमरा प्रणाली:फोटोमेट्री, स्वचालित एक्सपोज़र नियंत्रण या इन्फ्रारेड कट-ऑफ फिल्टर नियंत्रण सेंसर के रूप में उपयोग के लिए उपयुक्त।

7.2 डिज़ाइन विचार

• बायस:सबसे तेज प्रतिक्रिया और रैखिकता प्राप्त करने के लिए, फोटोडायोड को रिवर्स बायस (फोटोकंडक्टिव) मोड में संचालित किया जाना चाहिए। फोटोकरंट को वोल्टेज में बदलने के लिए आमतौर पर एक ट्रांसइम्पेडेंस एम्पलीफायर (TIA) का उपयोग किया जाता है।
• बैंडविड्थ बनाम संवेदनशीलता:जंक्शन कैपेसिटेंस (तेज प्रतिक्रिया द्वारा निहित) और लोड प्रतिरोध मान सर्किट की बैंडविड्थ निर्धारित करेंगे। बैंडविड्थ (कम R) और संवेदनशीलता/आउटपुट वोल्टेज (उच्च R) के बीच एक ट्रेड-ऑफ होता है।
• ऑप्टिकल डिज़ाइन:80° का दृश्य क्षेत्र अपेक्षाकृत चौड़ा है। दिशात्मक संवेदन के लिए, दृश्य क्षेत्र को सीमित करने के लिए एक एपर्चर या लेंस बैरल की आवश्यकता हो सकती है।
• डार्क करंट कम्पेन्सेशन:सटीक कम-प्रकाश अनुप्रयोगों में, डार्क करंट और तापमान के साथ इसकी भिन्नता के लिए सिग्नल कंडीशनिंग सर्किट में क्षतिपूर्ति की आवश्यकता हो सकती है।

8. तकनीकी तुलना एवं विभेदीकरण

मानक PN फोटोडायोड की तुलना में, इस PIN फोटोडायोड के स्पष्ट लाभ हैं:

• तेज प्रतिक्रिया समय:PIN संरचना में आंतरिक (I) क्षेत्र जंक्शन कैपेसिटेंस को कम करता है, जिससे उच्च स्विचिंग गति और बैंडविड्थ प्राप्त होती है।
• बेहतर रैखिकता:चौड़ा आंतरिक क्षेत्र फोटोकरंट को आपतित प्रकाश शक्ति की एक विस्तृत श्रृंखला में बेहतर रैखिकता प्रदान करता है।
• कम डार्क करंट (तुलनीय वोल्टेज पर):हालांकि यह विशिष्ट डिज़ाइन पर निर्भर करता है, लेकिन यह संरचना कभी-कभी कम लीकेज करंट प्राप्त कर सकती है।
• व्यापक स्पेक्ट्रम संवेदनशीलता:रंगीन लेंस के विपरीत, पारदर्शी लेंस दृश्य प्रकाश को फ़िल्टर नहीं करते हैं, जिससे वे दृश्य प्रकाश से निकट-अवरक्त प्रतिक्रिया की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए एक बहुमुखी विकल्प बन जाते हैं।

9. सामान्य प्रश्न (तकनीकी मापदंडों पर आधारित)

Q1: 470nm और 940nm पर काम करने में क्या अंतर है?
A: फोटोडायोड अपनी चरम तरंगदैर्ध्य 940nm पर काफी अधिक संवेदनशील है (समान स्थितियों में, 60 μA विशिष्ट, जबकि 470nm पर 46 μA)। अधिकतम सिग्नल आउटपुट के लिए, 940nm के आसपास के इन्फ्रारेड प्रकाश स्रोत आदर्श हैं। 470nm पर प्रतिक्रिया भी इस उपकरण को नीले/हरे दृश्यमान प्रकाश स्रोतों के साथ उपयोग करने की अनुमति देती है।

Q2: क्या मैं इस फोटोडायोड को बिना रिवर्स बायस वोल्टेज के उपयोग कर सकता हूँ?
A: हाँ, यह फोटोवोल्टाइक मोड (शून्य बायस) में उपयोग किया जा सकता है, जो ओपन-सर्किट वोल्टेज (V_OC) उत्पन्न करता है। हालाँकि, उच्च गति या अधिकांश रैखिक अनुप्रयोगों के लिए, रिवर्स बायस (फोटोकंडक्टिव मोड) का उपयोग करने की सलाह दी जाती है, क्योंकि यह जंक्शन कैपेसिटेंस को कम करता है और प्रतिक्रिया समय में सुधार करता है।

Q3: 3 मिलीमीटर वेल्डिंग दूरी नियम कितना महत्वपूर्ण है?
A: बहुत महत्वपूर्ण है। लीड के साथ संचालित अत्यधिक ऊष्मा एपॉक्सी सील में दरार या सेमीकंडक्टर चिप को नुकसान पहुंचा सकती है, जिससे तत्काल विफलता या दीर्घकालिक विश्वसनीयता में कमी आ सकती है।

Q4: "व्यू एंगल" स्पेसिफिकेशन का मेरे डिज़ाइन के लिए क्या अर्थ है?
A: इसका मतलब है कि फोटोडायोड 80° शंकु कोण (अक्ष से किसी भी दिशा में 40° विचलन) के भीतर प्रकाश का प्रभावी रूप से पता लगाएगा। इससे अधिक कोण पर आपतित प्रकाश काफी कमजोर सिग्नल उत्पन्न करेगा। सेंसर को प्रकाश स्रोत के साथ संरेखित करने या पता लगाने के क्षेत्र को परिभाषित करने के लिए यह महत्वपूर्ण है।

10. व्यावहारिक अनुप्रयोग केस स्टडी

एक सरल प्रॉक्सिमिटी सेंसर डिज़ाइन करें:
PD333-3C/H0/L811 को एक इन्फ्रारेड एलईडी (उदाहरण के लिए, 940nm उत्सर्जन तरंगदैर्ध्य) के साथ जोड़ा जा सकता है, ताकि एक प्रॉक्सिमिटी या वस्तु पहचान सेंसर बनाया जा सके। इन्फ्रारेड एलईडी को पल्स करंट द्वारा संचालित किया जाता है। फोटोडायोड को एलईडी के बगल में लेकिन प्रकाशीय रूप से पृथक रखा जाता है, जो वस्तु से परावर्तित इन्फ्रारेड प्रकाश का पता लगाता है। फोटोडायोड का आउटपुट एक TIA से और फिर एक कंपेरेटर से जुड़ा होता है। जब कोई वस्तु मौजूद नहीं होती है, तो पता चला सिग्नल कम होता है (केवल परिवेशी इन्फ्रारेड प्रकाश)। जब कोई वस्तु निकट आती है, तो परावर्तित पल्स सिग्नल को निर्धारित थ्रेशोल्ड से अधिक कर देती है, जिससे कंपेरेटर ट्रिगर हो जाता है। PIN डायोड का तीव्र प्रतिक्रिया समय त्वरित पहचान की अनुमति देता है, और यह परिवेशी प्रकाश व्यवधान को दबाने के लिए मॉड्यूलेटेड सिग्नल का समर्थन कर सकता है।

11. कार्य सिद्धांत संक्षिप्त परिचय

PIN फोटोडायोड एक अर्धचालक उपकरण है जिसकी तीन-परत संरचना होती है: P-टाइप, आंतरिक (अडॉप्टेड) और N-टाइप (P-I-N)। जब रिवर्स बायस्ड किया जाता है, तो आंतरिक क्षेत्र पूरी तरह से वाहकों से रहित हो जाता है, जिससे एक चौड़ा विद्युत क्षेत्र क्षेत्र बनता है। अर्धचालक बैंडगैप से अधिक ऊर्जा वाले फोटॉन जब उपकरण पर आपतित होते हैं, तो इलेक्ट्रॉन-होल युग्म उत्पन्न करते हैं। आंतरिक क्षेत्र में मजबूत विद्युत क्षेत्र इन वाहकों को तेजी से संबंधित टर्मिनलों की ओर बहा देता है, जिससे आपतित प्रकाश की तीव्रता के समानुपाती एक फोटोकरंट उत्पन्न होता है। चौड़ा आंतरिक क्षेत्र महत्वपूर्ण है: यह जंक्शन कैपेसिटेंस को कम करता है (उच्च गति सक्षम करता है), और उस आयतन को बढ़ाता है जिसमें फोटॉन अवशोषित हो सकते हैं (संवेदनशीलता बढ़ाता है, विशेष रूप से इन्फ्रारेड जैसी लंबी तरंगदैर्ध्य के लिए)।

12. उद्योग रुझान और पृष्ठभूमि

PD333-3C/H0/L811 जैसे सिलिकॉन PIN फोटोडायोड अभी भी ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स में मूलभूत घटक हैं। वर्तमान उद्योग प्रवृत्तियों में शामिल हैं:

• लघुरूपण:हालांकि 5 मिलीमीटर मानक थ्रू-होल पैकेजिंग है, लेकिन स्वचालित असेंबली और सीमित स्थान वाले डिज़ाइनों के अनुरूप होने के लिए सरफेस माउंट डिवाइस (SMD) पैकेज (जैसे 0805, 0603) को अपनाने पर जोर दिया जा रहा है।
• एकीकरण:प्रोसेस की गई डिजिटल आउटपुट प्रदान करने वाले "स्मार्ट ऑप्टिकल सेंसर" बनाने के लिए फोटोडायोड को ऑन-चिप एम्प्लिफिकेशन, फ़िल्टरिंग और डिजिटल लॉजिक के साथ तेजी से एकीकृत किया जा रहा है।
• प्रदर्शन वृद्धि:निरंतर विकास का ध्यान डार्क करंट को और कम करने, विशिष्ट तरंग दैर्ध्य पर संवेदनशीलता (प्रतिक्रिया) बढ़ाने और InGaAs जैसी सामग्रियों का उपयोग करके स्पेक्ट्रल रेंज को गहरे इन्फ्रारेड क्षेत्र तक विस्तारित करने पर है।
• एप्लिकेशन-विशिष्ट अनुकूलन:फोटोडायोड को उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स (स्मार्टफोन सेंसर, वियरेबल्स), ऑटोमोटिव (लिडार, इन-कैबिन सेंसिंग) और औद्योगिक स्वचालन (मशीन विजन, स्पेक्ट्रोस्कोपी) में उभरते अनुप्रयोगों के लिए अनुकूलित किया जा रहा है।

इन प्रवृत्तियों के बावजूद, क्लासिक थ्रू-होल PIN फोटोडायोड अभी भी प्रोटोटाइपिंग, शैक्षिक किट, औद्योगिक नियंत्रण और ऐसे अनुप्रयोगों में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं जहां मजबूती और हाथ से सोल्डरिंग में आसानी को महत्व दिया जाता है।

13. अस्वीकरण और उपयोग निर्देश

इस उत्पाद डेटा के साथ महत्वपूर्ण कानूनी और तकनीकी अस्वीकरण संलग्न हैं:

1. निर्माता उत्पाद सामग्री को समायोजित करने का अधिकार सुरक्षित रखता है।
2. उत्पाद शिपमेंट की तारीख से 12 महीने के भीतर प्रकाशित विनिर्देशों के अनुरूप है।
3. चार्ट और विशिष्ट मान केवल संदर्भ के लिए हैं; वे गारंटीकृत न्यूनतम या अधिकतम सीमाएं नहीं हैं।
4. निर्माता किसी भी क्षति के लिए जिम्मेदार नहीं है जो पूर्ण अधिकतम रेटिंग से अधिक संचालन या दुरुपयोग के कारण होती है।
5. स्पेसिफिकेशन शीट की सामग्री कॉपीराइट सुरक्षा के अधीन है; प्रतिलिपि बनाने के लिए पूर्व सहमति आवश्यक है।
6. महत्वपूर्ण सुरक्षा सूचना:यह उत्पादके लिए उपयुक्त नहीं हैसैन्य, विमानन, ऑटोमोटिव, चिकित्सा, जीवन रक्षक, बचाव या किसी अन्य सुरक्षा-महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों में, जहाँ विफलता से व्यक्तिगत चोट या मृत्यु हो सकती है। ऐसे अनुप्रयोगों के लिए स्पष्ट अधिकार प्राप्त करना आवश्यक है।