5mm फोटोडायोड PD333-3B/L3 डेटाशीट - 5mm व्यास - ब्लैक लेंस - उच्च संवेदनशीलता - अंग्रेजी तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

PD333-3B/L3 एक उच्च-प्रदर्शन सिलिकॉन PIN फोटोडायोड है जो एक मानक 5mm व्यास वाले प्लास्टिक पैकेज में एनकैप्सुलेटेड है। इसका प्राथमिक कार्य आपतित प्रकाश, विशेष रूप से इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रम में, को विद्युत धारा में परिवर्तित करना है। यह डिवाइस अपने तीव्र प्रतिक्रिया समय और उच्च फोटोसंवेदनशीलता की विशेषता रखता है, जो इसे सटीक और तीव्र प्रकाश पहचान वाले अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाता है। काला एपॉक्सी लेंस सामग्री इन्फ्रारेड विकिरण के प्रति इष्टतम संवेदनशीलता सुनिश्चित करती है, साथ ही परिवेशी प्रकाश के फिल्टरिंन का एक डिग्री प्रदान करती है।

1.1 मुख्य विशेषताएँ और लाभ

• तीव्र प्रतिक्रिया समय: तेजी से बदलते प्रकाश संकेतों का पता लगाने में सक्षम बनाता है, जो उच्च गति संचार और संवेदन के लिए महत्वपूर्ण है।
• High Photo Sensitivity: कम प्रकाश स्तरों से मजबूत विद्युत संकेत प्रदान करता है, जिससे सिग्नल-टू-नॉइज़ अनुपात में सुधार होता है।
• छोटी जंक्शन कैपेसिटेंस: तेज प्रतिक्रिया समय में योगदान करता है और उच्च आवृत्तियों पर संचालन की अनुमति देता है।
• पर्यावरण अनुपालन: The product is Pb-free, compliant with RoHS, EU REACH, and halogen-free standards (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm).
• मानक पैकेज: 5mm फॉर्म फैक्टर व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है और सामान्य माउंटिंग हार्डवेयर के साथ संगत है।

1.2 लक्षित अनुप्रयोग

यह फोटोडायोड विभिन्न इलेक्ट्रॉनिक प्रणालियों में उपयोग के लिए डिज़ाइन किया गया है जहाँ विश्वसनीय प्रकाश संसूचन अत्यंत महत्वपूर्ण है।

• उच्च-गति फोटो डिटेक्टर (उदाहरण के लिए, ऑप्टिकल डेटा लिंक, एनकोडर में)।
• सुरक्षा और निगरानी प्रणालियाँ (उदाहरण के लिए, बीम ब्रेक सेंसर, मोशन डिटेक्टर)।
• कैमरा प्रणालियाँ (उदाहरण के लिए, एक्सपोज़र नियंत्रण, लाइट मीटरिंग के लिए)।
• औद्योगिक स्वचालन सेंसर।
• निकटता या परिवेश प्रकाश संवेदन वाला उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स।

2. तकनीकी विशिष्टताएँ और गहन विश्लेषण

2.1 Absolute Maximum Ratings

ये रेटिंग उन सीमाओं को परिभाषित करती हैं जिनके परे डिवाइस को स्थायी क्षति हो सकती है। इन सीमाओं पर या उससे अधिक पर संचालन की गारंटी नहीं है।

Parameter	प्रतीक	रेटिंग	इकाई
रिवर्स वोल्टेज	VR	32	V
ऑपरेटिंग तापमान	Topr	-25 से +85	°C
भंडारण तापमान	Tstg	-40 to +100	°C
सोल्डरिंग तापमान	Tsol	260	°C (सीमित समय के लिए)
Power Dissipation	PC	150	mW

डिज़ाइन विचार: 32V का रिवर्स वोल्टेज रेटिंग सामान्य बायसिंग सर्किट के लिए एक अच्छा सुरक्षा मार्जिन प्रदान करता है। सोल्डरिंग तापमान रेटिंग मानक लीड-फ्री रीफ्लो प्रक्रियाओं के साथ संगतता दर्शाता है, लेकिन लिक्विडस से ऊपर के समय को नियंत्रित किया जाना चाहिए।

2.2 इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल विशेषताएँ (Ta=25°C)

ये पैरामीटर निर्दिष्ट परीक्षण स्थितियों के तहत डिवाइस के प्रदर्शन को परिभाषित करते हैं।

Parameter	प्रतीक	न्यूनतम	सामान्य	Max.	इकाई	Test Condition
Spectral Bandwidth (0.5 responsivity)	λ0.5	840	--	1100	nm	--
शिखर संवेदनशीलता तरंगदैर्ध्य	λP	--	940	--	nm	--
Open-Circuit Voltage	VOC	--	0.44	--	V	Ee=5mW/cm², λp=940nm
शॉर्ट-सर्किट करंट	ISC	--	10	--	μA	Ee=1mW/cm², λp=940nm
Reverse Light Current	IL	10	--	--	μA	Ee=1mW/cm², λp=940nm, VR=5V
Reverse Dark Current	ID	--	--	10	nA	Ee=0 mW/cm², VR=10 V
Reverse Breakdown Voltage	VBR	32	170	--	V	Ee=0mW/cm², IR=100μA
कुल धारिता	Ct	--	10	--	pF	Ee=0 mW/cm², VR=5V, f=1MHz
Rise / Fall Time	tr / tf	--	10	--	ns	VR=10V, RL=100Ω

तकनीकी विश्लेषण: 840nm से 1100nm तक की वर्णक्रमीय प्रतिक्रिया, जो 940nm पर चरम पर है, स्पष्ट रूप से इसे एक अवरक्त-संवेदी उपकरण के रूप में पहचानती है। 1mW/cm² विकिरण पर विशिष्ट 10μA प्रकाश धारा इसकी संवेदनशीलता को परिभाषित करती है। कम अंधेरा धारा (अधिकतम 10nA) कमजोर संकेतों का पता लगाने के लिए महत्वपूर्ण है। 10ns की प्रतिक्रिया समय उच्च-गति अनुप्रयोगों के लिए इसकी क्षमता की पुष्टि करती है। 10pF की जंक्शन धारिता संसूचन परिपथ के RC समय स्थिरांक को निर्धारित करने वाला एक प्रमुख कारक है।

2.3 बिनिंग सिस्टम (I_L रैंक)

फोटोडायोड्स को मानक स्थितियों (E_L=1mW/cm², λ_e=1mW/cm², λ_p=940nm, V_R=5V). यह उत्पादन बैचों के लिए संवेदनशीलता में स्थिरता सुनिश्चित करता है।

बिन नंबर	BIN1	BIN2	BIN3	BIN4
Min IL (μA)	10	20	30	40
Max IL (μA)	20	30	40	50

Design Implication: कई सेंसरों में सटीक संवेदनशीलता मिलान की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए, सिस्टम प्रदर्शन की एकरूपता बनाए रखने के लिए किसी विशिष्ट बिन या बिनों के मिश्रण को निर्दिष्ट करना आवश्यक हो सकता है।

3. परफॉर्मेंस कर्व विश्लेषण

डेटाशीट कई विशेषता वक्र प्रदान करती है जो दर्शाते हैं कि प्रमुख पैरामीटर परिचालन स्थितियों के साथ कैसे बदलते हैं।

3.1 स्पेक्ट्रल संवेदनशीलता

स्पेक्ट्रल रिस्पांस कर्व डिवाइस की तरंगदैर्ध्य के आर-पार सापेक्ष संवेदनशीलता दर्शाता है। यह 940nm (नियर-इन्फ्रारेड) पर चरम पर होता है और लगभग 840nm से 1100nm के बीच महत्वपूर्ण प्रतिक्रिया रखता है। यह इसे सामान्य 850nm या 940nm इन्फ्रारेड LEDs के साथ उपयोग के लिए आदर्श बनाता है। काला लेंस दृश्यमान प्रकाश को क्षीण करने में सहायता करता है, जिससे परिवेशी स्रोतों से शोर कम होता है।

3.2 Temperature Dependence

दो प्रमुख वक्र तापमान प्रभावों को दर्शाते हैं: रिवर्स डार्क करंट बनाम परिवेशी तापमान: डार्क करंट (I_Dतापमान के साथ घातांकीय रूप से बढ़ता है। यह एक मौलिक अर्धचालक गुण है। उच्च तापमान पर (जैसे, 85°C के अधिकतम कार्यशील तापमान के निकट), डार्क करंट महत्वपूर्ण हो सकता है, जो कमजोर प्रकाशीय संकेतों को अस्पष्ट कर सकता है। डिजाइनरों को उच्च-तापमान वाले वातावरण में इसका ध्यान रखना चाहिए। शक्ति अपव्यय बनाम परिवेशी तापमान: अधिकतम अनुमेय शक्ति अपव्यय परिवेशी तापमान बढ़ने के साथ घटता है। यह डीरेटिंग वक्र यह सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक है कि डिवाइस अपने स्वयं के विद्युत भार के तहत अधिक गर्म न हो, हालांकि मुख्य रूप से फोटोवोल्टिक या कम-धारा मोड में कार्य करने वाले फोटोडायोड के लिए, यह अक्सर पावर डिवाइस की तुलना में कम महत्वपूर्ण होता है।

3.3 रैखिकता और गतिशील प्रतिक्रिया

रिवर्स लाइट करंट बनाम विकिरण (E_e): यह वक्र आमतौर पर घटना प्रकाश शक्ति और उत्पन्न फोटोकरंट के बीच कई दशकों में एक रैखिक संबंध दर्शाता है। यह रैखिकता प्रकाश मापन अनुप्रयोगों के लिए PIN फोटोडायोड का एक प्रमुख लाभ है। टर्मिनल कैपेसिटेंस बनाम रिवर्स वोल्टेज: जंक्शन कैपेसिटेंस (C_t) रिवर्स बायस वोल्टेज बढ़ने के साथ घटती है। कम कैपेसिटेंस से RC टाइम कॉन्स्टेंट कम होता है, जिससे सर्किट की प्रतिक्रिया तेज होती है। डिज़ाइनर उच्च गति के लिए उच्च बायस वोल्टेज (और इस प्रकार थोड़ी अधिक डार्क करंट) का समायोजन कर सकते हैं। रिस्पॉन्स टाइम बनाम लोड रेजिस्टेंस: उदय/पतन समय (t_r/t_f) बड़े भार प्रतिरोध (R_L) के साथ बढ़ता है, जो फोटोडायोड की जंक्शन धारिता और भार द्वारा निर्मित बड़े RC स्थिरांक के कारण होता है। उच्च-गति अनुप्रयोगों के लिए, कम मूल्य का भार प्रतिरोधक या एक ट्रांसइम्पीडेंस एम्पलीफायर विन्यास पसंद किया जाता है।

4. यांत्रिक और पैकेज सूचना

4.1 Package Dimensions

The device uses a standard radial-leaded 5mm diameter package. The dimensional drawing specifies the body diameter, lead spacing, lead diameter, and overall dimensions. A typical tolerance of ±0.25mm is applied unless otherwise noted on specific dimensions. The package is made of black plastic (epoxy) with a lens on top.

4.2 Polarity Identification

The cathode is typically identified by a longer lead, a flat spot on the package rim, or other marking as per the package drawing. Correct polarity must be observed when connecting the device in a circuit, with the cathode connected to the more positive voltage when reverse-biased.

5. Assembly and Handling Guidelines

5.1 सोल्डरिंग

यह डिवाइस 260°C के पीक सोल्डरिंग तापमान को सहन कर सकता है, जो सामान्य लीड-फ्री रीफ्लो प्रोफाइल्स के अनुरूप है। हालांकि, पैकेज और सेमीकंडक्टर डाई पर थर्मल स्ट्रेस को रोकने के लिए, सोल्डर के लिक्विडस पॉइंट से ऊपर के तापमान के संपर्क में आने की अवधि को न्यूनतम रखा जाना चाहिए। तापमान-नियंत्रित आयरन से हैंड सोल्डरिंग भी स्वीकार्य है, बशर्ते लीड हीटिंग समय को सीमित करने का ध्यान रखा जाए।

5.2 भंडारण और हैंडलिंग

उपकरणों को उनके मूल नमी-रोधी बैग में भंडारण तापमान सीमा (-40°C से +100°C) के भीतर और कम आर्द्रता वाले वातावरण में संग्रहित किया जाना चाहिए। हैंडलिंग के दौरान मानक ESD (इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज) सावधानियों का पालन किया जाना चाहिए, क्योंकि स्टैटिक बिजली से सेमीकंडक्टर जंक्शन क्षतिग्रस्त हो सकता है।

6. पैकेजिंग और ऑर्डरिंग जानकारी

6.1 पैकिंग विशिष्टताएँ

मानक पैकेजिंग प्रारूप है:

• 200 से 500 टुकड़े प्रति बैग।
• 5 बैग प्रति आंतरिक बॉक्स।
• 10 बॉक्स प्रति मास्टर कार्टन।

यह बल्क पैकेजिंग स्वचालित असेंबली लाइनों के लिए उपयुक्त है।

6.2 लेबल सूचना

उत्पाद लेबल में ट्रेसबिलिटी और पहचान के लिए महत्वपूर्ण जानकारी शामिल है:

• P/N: उत्पाद संख्या (उदाहरणार्थ, PD333-3B/L3).
• CAT: Luminous Intensity Rank (I से संबंधित)_L Bin).
• LOT No: Manufacturing Lot Number for traceability.
• Date code information.

7. Application Notes and Design Considerations

7.1 Circuit Configuration

PIN फोटोडायोड दो प्राथमिक मोड में उपयोग किए जा सकते हैं: फोटोवोल्टिक मोड (शून्य बायस): डायोड पर बाहरी रूप से बायस नहीं लगाया जाता है। प्रकाशित होने पर यह एक वोल्टेज और धारा उत्पन्न करता है। यह मोड बहुत कम डार्क करंट प्रदान करता है और कम प्रकाश स्तर पर अच्छी रैखिकता प्रदान करता है, लेकिन उच्च जंक्शन कैपेसिटेंस के कारण इसकी प्रतिक्रिया धीमी होती है। फोटोकंडक्टिव मोड (रिवर्स बायस): एक रिवर्स वोल्टेज लगाया जाता है। इससे जंक्शन कैपेसिटेंस कम होती है (प्रतिक्रिया गति बढ़ती है) और डिप्लेशन रीजन चौड़ा होता है (दक्षता सुधरती है)। यह उच्च-गति और उच्च-रैखिकता अनुप्रयोगों के लिए पसंदीदा मोड है, हालांकि डार्क करंट अधिक होता है।

7.2 इंटरफ़ेस इलेक्ट्रॉनिक्स

करंट आउटपुट के लिए, एक ट्रांसइम्पीडेंस एम्पलीफायर (TIA) का अक्सर उपयोग फोटोडायोड की छोटी धारा को उपयोगी वोल्टेज सिग्नल में बदलने के लिए किया जाता है, जबकि डायोड के पार वर्चुअल शॉर्ट बनाए रखता है (इसे प्रभावी रूप से शून्य बायस पर रखते हुए)। फोटोवोल्टाइक मोड में वोल्टेज आउटपुट के लिए, सिग्नल को लोड करने से बचने के लिए एक उच्च-इनपुट-इम्पीडेंस एम्पलीफायर (जैसे, JFET या CMOS इनपुट ऑप-एम्प) का उपयोग करना चाहिए।

7.3 ऑप्टिकल विचार

प्रदर्शन को अधिकतम करने के लिए:

• इन्फ्रारेड प्रकाश स्रोत को शिखर संवेदनशीलता तरंगदैर्ध्य (940nm) के साथ संरेखित करें।
• अवांछित परिवेशी प्रकाश को रोकने के लिए उपयुक्त ऑप्टिकल फिल्टर का उपयोग करें, खासकर यदि मजबूत दृश्य प्रकाश स्रोतों वाले वातावरण में संचालित किया जा रहा हो।
• फोटोडायोड की कोणीय संवेदनशीलता पर विचार करें; पैकेज लेंस का एक विशिष्ट दृश्य कोण होता है।

8. तकनीकी तुलना और विभेदन

फोटोट्रांजिस्टर की तुलना में, PD333-3B/L3 PIN फोटोडायोड प्रदान करता है:

• तेज़ प्रतिक्रिया: फोटोडायोड स्वाभाविक रूप से फोटोट्रांजिस्टर की तुलना में तेज़ होते हैं क्योंकि उनमें ट्रांजिस्टर लाभ से जुड़े चार्ज स्टोरेज प्रभाव अनुपस्थित होते हैं।
• बेहतर रैखिकता: एक व्यापक सीमा में, फोटोकरंट प्रकाश की तीव्रता के अधिक रैखिक अनुपात में होता है।
• कम शोर: आम तौर पर कम शोर प्रदर्शन होता है, जो कमजोर संकेतों का पता लगाने के लिए फायदेमंद है।
• कोई आंतरिक लाभ नहीं: केवल एकता लाभ प्रदान करता है (आदर्श रूप से, प्रति फोटॉन एक इलेक्ट्रॉन-होल युगल), जिसके लिए बाहरी प्रवर्धन की आवश्यकता होती है, जबकि फोटोट्रांजिस्टर आंतरिक धारा लाभ (बीटा) प्रदान करते हैं।

चुनाव एप्लिकेशन की गति/रैखिकता (फोटोडायोड) बनाम सरल सर्किटरी के साथ उच्च संवेदनशीलता (फोटोट्रांजिस्टर) की आवश्यकता पर निर्भर करता है।

9. अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (एफएक्यू)

9.1 I के बीच क्या अंतर है_SC और मैं_L पैरामीटर्स?

शॉर्ट-सर्किट करंट (I_SC): डायोड के पार शून्य वोल्ट्स के साथ मापा गया (फोटोवोल्टिक मोड)। यह दिए गए प्रकाशीकरण के तहत डिवाइस द्वारा उत्पन्न अधिकतम फोटोकरंट का प्रतिनिधित्व करता है। Reverse Light Current (I_L): Measured with a specified reverse bias voltage applied (photoconductive mode). This is the parameter used for the binning system and is often the relevant operating current in practical circuits.

9.2 मैं अपने एप्लिकेशन के लिए सही बिन का चयन कैसे करूं?

If your circuit design has a fixed gain and requires a specific output signal level for a given light input, choose a bin that provides the necessary I_L रेंज। फीडबैक या स्वचालित लाभ नियंत्रण का उपयोग करने वाले अनुप्रयोगों के लिए, एक व्यापक बिन या कोई भी बिन स्वीकार्य हो सकता है। बहु-सेंसर सरणियों के लिए, एक एकल कसा हुआ बिन निर्दिष्ट करना एकरूपता सुनिश्चित करता है।

9.3 क्या इस सेंसर का उपयोग दृश्य प्रकाश का पता लगाने के लिए किया जा सकता है?

हालांकि इसमें दृश्य लाल स्पेक्ट्रम (लगभग 700nm के पास) में कुछ अवशिष्ट संवेदनशीलता है, इसकी प्रतिक्रिया निकट-अवरक्त (840-1100nm) के लिए अनुकूलित है। काला लेंस दृश्य प्रकाश को और कमजोर कर देता है। प्राथमिक दृश्य प्रकाश का पता लगाने के लिए, एक स्पष्ट लेंस और दृश्य सीमा में एक वर्णक्रमीय शिखर (उदाहरण के लिए, हरे रंग के लिए 550nm) वाला फोटोडायोड अधिक उपयुक्त होगा।

10. कार्य सिद्धांत

एक PIN फोटोडायोड एक अर्धचालक उपकरण है जिसमें P-प्रकार और N-प्रकार क्षेत्रों के बीच एक चौड़ा, हल्का डोपित आंतरिक (I) क्षेत्र होता है। जब अर्धचालक के बैंडगैप से अधिक ऊर्जा वाले फोटॉन आंतरिक क्षेत्र में अवशोषित होते हैं, तो वे इलेक्ट्रॉन-होल युग्म बनाते हैं। अंतर्निहित विद्युत क्षेत्र (फोटोवोल्टिक मोड में) या लागू रिवर्स बायस क्षेत्र (फोटोकंडक्टिव मोड में) के प्रभाव में, ये आवेश वाहक अलग हो जाते हैं, जिससे एक मापने योग्य फोटोकरंट उत्पन्न होता है जो आपतित प्रकाश की तीव्रता के समानुपाती होता है। चौड़ा आंतरिक क्षेत्र कुशल फोटॉन अवशोषण की अनुमति देता है और जंक्शन कैपेसिटेंस को कम करता है, जिससे उच्च-गति संचालन संभव होता है।

11. उद्योग रुझान

इन्फ्रारेड फोटोडायोड के लिए बाजार निम्नलिखित अनुप्रयोगों द्वारा प्रेरित होकर निरंतर विकास कर रहा है:

• ऑटोमोटिव: स्वायत्त ड्राइविंग के लिए LiDAR, इन-कैबिन अधिभोग संवेदन।
• Consumer Electronics: Proximity sensors, facial recognition, heart-rate monitoring in wearables.
• Industrial IoT: मशीन विज़न, स्थिति निगरानी, स्तर संवेदन।
• संचार: लघु-परासीय प्रकाशीय डेटा लिंक (VLC, IRDA)।

रुझानों में और अधिक लघुकरण (चिप-स्केल पैकेजों की ओर बढ़ना), ऑन-चिप प्रवर्धन और सिग्नल प्रोसेसिंग के साथ एकीकरण (स्मार्ट ऑप्टिकल सेंसर बनाना), और उभरती प्रौद्योगिकियों जैसे टाइम-ऑफ-फ़्लाइट (ToF) संवेदन की मांगों को पूरा करने के लिए कम डार्क करंट और उच्च गति जैसे प्रदर्शन मेट्रिक्स में सुधार शामिल हैं।

अस्वीकरण: इस तकनीकी दस्तावेज़ में प्रदान की गई जानकारी संदर्भित डेटाशीट पर आधारित है और केवल सूचनात्मक उद्देश्यों के लिए है। विशिष्टताएँ परिवर्तन के अधीन हैं। महत्वपूर्ण डिज़ाइन कार्य के लिए हमेशा नवीनतम आधिकारिक दस्तावेज़ का संदर्भ लें। ग्राफ़ और विशिष्ट मान गारंटीकृत विशिष्टताओं का प्रतिनिधित्व नहीं करते हैं। निर्माता उन अनुप्रयोगों के लिए कोई दायित्व नहीं मानता है जो पूर्ण अधिकतम रेटिंग या उचित उपयोग दिशानिर्देशों का पालन नहीं करते हैं।