PD438C 4.8mm सेमी-लेंस सिलिकॉन PIN फोटोडायोड डेटाशीट - 4.8mm व्यास - 32V रिवर्स वोल्टेज - 150mW पावर डिसिपेशन - तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

PD438C एक उच्च-गति, अत्यधिक संवेदनशील सिलिकॉन PIN फोटोडायोड है, जो बेलनाकार साइड-व्यू प्लास्टिक पैकेज में संलग्न है। इसका प्राथमिक कार्य आपतित प्रकाश, विशेष रूप से इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रम में, को विद्युत धारा में परिवर्तित करना है। इस घटक की एक प्रमुख विशेषता यह है कि एपॉक्सी पैकेज स्वयं एक एकीकृत इन्फ्रारेड (IR) फिल्टर के रूप में कार्य करता है, जो सामान्य IR एमिटर के साथ वर्णक्रमीय रूप से मेल खाता है। यह डिज़ाइन बाहरी फ़िल्टरिंग की आवश्यकता को कम करके सिस्टम एकीकरण को सरल बनाता है। यह उपकरण तीव्र प्रतिक्रिया समय, उच्च फोटोसंवेदनशीलता और छोटी जंक्शन धारिता द्वारा विशेषित है, जो इसे त्वरित और सटीक प्रकाश संसूचन की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाता है।

2. गहन तकनीकी पैरामीटर विश्लेषण

2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग्स

यह उपकरण निम्नलिखित पूर्ण सीमाओं के भीतर विश्वसनीय रूप से संचालित होने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिसके परे स्थायी क्षति हो सकती है। अधिकतम रिवर्स वोल्टेज (V_R) 32V है। पावर डिसिपेशन (P_d) 150 mW से अधिक नहीं होनी चाहिए। संचालन तापमान सीमा (T_opr) -40°C से +85°C तक है, जबकि भंडारण तापमान (T_stg) -40°C से +100°C तक विस्तृत है। असेंबली के लिए, सोल्डरिंग तापमान (T_sol) को 260°C पर रखा जाना चाहिए, जिसकी अवधि 5 सेकंड से अधिक नहीं होनी चाहिए, ताकि पैकेज और सेमीकंडक्टर डाई को तापीय क्षति से बचाया जा सके।

2.2 इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल विशेषताएँ

मानक परीक्षण स्थितियों (Ta=25°C) के तहत, PD438C निम्नलिखित प्रमुख प्रदर्शन पैरामीटर प्रदर्शित करता है। इसकी वर्णक्रमीय प्रतिक्रिया बैंडविड्थ (λ_0.5) 400 nm से 1100 nm तक होती है, जिसमें शिखर संवेदनशीलता तरंगदैर्ध्य (λ_p) आम तौर पर 940 nm पर होता है, जो इसे सामान्य इन्फ्रारेड प्रकाश स्रोतों के साथ पूरी तरह से संरेखित करता है। जब 940 nm पर 5 mW/cm² के विकिरण से प्रकाशित किया जाता है, तो विशिष्ट ओपन-सर्किट वोल्टेज (V_OC) 0.35V होता है। शॉर्ट-सर्किट करंट (I_SC) 940 nm पर 1 mW/cm² के तहत आम तौर पर 18 µA होता है। 5V के रिवर्स बायस और समान विकिरण के तहत, रिवर्स लाइट करंट (I_L) आम तौर पर 18 µA (न्यूनतम 10.2 µA) होता है। डार्क करंट (I_d), जो प्रकाश की अनुपस्थिति में रिसाव धारा है, 10V के रिवर्स वोल्टेज पर आम तौर पर 5 nA (अधिकतम 30 nA) होता है। कुल टर्मिनल धारिता (C_t) 3V रिवर्स बायस और 1 MHz पर आम तौर पर 25 pF होती है। राइज और फॉल टाइम (t_r/t_f) दोनों आम तौर पर 50 ns होते हैं, जब 10V रिवर्स बायस और 1 kΩ लोड रेसिस्टर के साथ संचालित किया जाता है।

3. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण

डेटाशीट कई विशेषता वक्र प्रदान करती है जो डिज़ाइन इंजीनियरों के लिए महत्वपूर्ण हैं।वर्णक्रमीय संवेदनशीलतावक्र फोटोडायोड की अपने संचालन तरंगदैर्ध्य सीमा में सापेक्ष प्रतिसादशीलता दिखाता है, जो 940 nm पर शिखर की पुष्टि करता है।पावर डिसिपेशन बनाम परिवेश तापमानग्राफ संचालन तापमान बढ़ने के साथ अधिकतम अनुमेय शक्ति के डीरेटिंग को दर्शाता है, जो थर्मल प्रबंधन के लिए आवश्यक है।डार्क करंट बनाम परिवेश तापमानवक्र प्रदर्शित करता है कि कैसे रिसाव धारा तापमान के साथ बढ़ती है, जो कम प्रकाश या उच्च तापमान अनुप्रयोगों के लिए एक महत्वपूर्ण कारक है।रिवर्स लाइट करंट बनाम विकिरण (Ee)प्लॉट आपतित प्रकाश शक्ति और उत्पन्न फोटोकरंट के बीच रैखिक संबंध दिखाता है, जो उपकरण की पूर्वानुमेय प्रतिक्रिया की पुष्टि करता है।टर्मिनल धारिता बनाम रिवर्स वोल्टेजवक्र इंगित करता है कि कैसे जंक्शन धारिता बढ़ते रिवर्स बायस के साथ घटती है, जो सीधे उपकरण की गति को प्रभावित करती है। अंत में,प्रतिक्रिया समय बनाम लोड प्रतिरोधग्राफ दिखाता है कि कैसे राइज/फॉल टाइम बाहरी लोड से प्रभावित होता है, जो गति-महत्वपूर्ण सर्किट के लिए उपयुक्त लोड रेसिस्टर के चयन का मार्गदर्शन करता है।

4. यांत्रिक और पैकेज सूचना

4.1 पैकेज आयाम

PD438C को बेलनाकार साइड-व्यू प्रारूप में पैक किया गया है, जिसका नाममात्र व्यास 4.8mm है। विस्तृत यांत्रिक चित्र सभी महत्वपूर्ण आयामों को निर्दिष्ट करता है, जिसमें लीड स्पेसिंग, पैकेज ऊंचाई और लेंस ज्यामिति शामिल हैं। चित्र में नोट किया गया है कि आयामी सहनशीलताएं आम तौर पर ±0.25mm होती हैं, जब तक कि अन्यथा निर्दिष्ट न हो। साइड-व्यू कॉन्फ़िगरेशन विशेष रूप से उन अनुप्रयोगों के लिए उपयोगी है जहां प्रकाश पथ माउंटिंग सतह के समानांतर होता है, जैसे स्लॉट सेंसर या एज डिटेक्शन सिस्टम में।

4.2 ध्रुवता पहचान

यह उपकरण एक दो-टर्मिनल घटक है। कैथोड को आम तौर पर एक लंबी लीड, एक नॉच, या पैकेज बॉडी पर एक फ्लैट स्पॉट द्वारा पहचाना जाता है। फोटोकंडक्टिव मोड में इष्टतम प्रदर्शन के लिए रिवर्स बायस लगाते समय सही ध्रुवता कनेक्शन आवश्यक है।

5. सोल्डरिंग और असेंबली दिशानिर्देश

इस घटक को 260°C के शिखर तापमान पर सोल्डरिंग के लिए रेट किया गया है। यह महत्वपूर्ण है कि लिक्विडस तापमान (आम तौर पर लीड-फ्री सोल्डर के लिए लगभग 217°C) से ऊपर का समय अधिकतम 5 सेकंड तक सीमित हो, ताकि एपॉक्सी पैकेज और आंतरिक वायर बॉन्ड पर अत्यधिक तापीय तनाव को रोका जा सके। लीड-फ्री असेंबली के लिए मानक रीफ्लो या वेव सोल्डरिंग प्रोफाइल आम तौर पर लागू होते हैं। हैंडलिंग और प्लेसमेंट के दौरान लीड पर यांत्रिक तनाव से बचने का ध्यान रखना चाहिए।

6. पैकेजिंग और ऑर्डर सूचना

मानक पैकिंग विशिष्टता प्रति बैग 500 टुकड़े है। छह बैग एक आंतरिक कार्टन में संयोजित किए जाते हैं, और दस आंतरिक कार्टन एक मास्टर शिपिंग कार्टन बनाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप प्रति मास्टर कार्टन कुल 30,000 टुकड़े होते हैं। उत्पाद लेबल में ग्राहक का पार्ट नंबर (CPN), निर्माता का पार्ट नंबर (P/N), पैकिंग मात्रा (QTY), और लॉट ट्रेसबिलिटी सूचना (LOT No.) के फ़ील्ड शामिल हैं।

7. अनुप्रयोग सुझाव

7.1 विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य

PD438C विभिन्न प्रकार के ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है। इसकी उच्च गति इसे डेटा संचार लिंक या पल्स संसूचन मेंउच्च-गति फोटो संसूचनके लिए आदर्श बनाती है। यह आमतौर परउपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्सजैसे कैमरा और कैमकॉर्डर (VCR, वीडियो कैमरा) में ऑटोफोकस सिस्टम, लाइट मीटरिंग, या टेप-एंड डिटेक्शन के लिए उपयोग किया जाता है। यह पोजीशन सेंसिंग, वस्तु संसूचन, और रोटरी एनकोडर सिस्टम के लिएऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक स्विचऔर इंटरप्टर में एक विश्वसनीय सेंसर के रूप में कार्य करता है। एकीकृत IR फिल्टर इसे 940 nm IR LED के साथ जोड़े गए सिस्टम में विशेष रूप से प्रभावी बनाता है, जो अवांछित दृश्य प्रकाश को फ़िल्टर करता है।

7.2 डिज़ाइन विचार

PD438C के साथ एक सर्किट डिज़ाइन करते समय, कई कारकों पर विचार किया जाना चाहिए।गति अनुकूलनके लिए, फोटोडायोड को पर्याप्त रिवर्स बायस (जैसे, 5V-10V) के साथ संचालित करें ताकि जंक्शन धारिता को कम किया जा सके और कम मूल्य वाले लोड रेसिस्टर का उपयोग करें, जैसा कि प्रतिक्रिया समय बनाम लोड प्रतिरोध वक्र में दिखाया गया है, हालांकि यह आउटपुट वोल्टेज स्विंग के साथ व्यापार करता है। एक ट्रांसइम्पीडेंस एम्पलीफायर (TIA) कॉन्फ़िगरेशन अक्सर छोटे फोटोकरंट को उपयोगी वोल्टेज में परिवर्तित करते हुए बैंडविड्थ बनाए रखने के लिए पसंद किया जाता है।शोर-संवेदनशील अनुप्रयोगोंके लिए, डार्क करंट विशिष्टता और इसकी तापमान निर्भरता महत्वपूर्ण है; उपकरण को ठंडा करना या सिंक्रोनस डिटेक्शन तकनीकों का उपयोग करना आवश्यक हो सकता है। विकिरण के साथ फोटोकरंट की रैखिकता ऑप्टिकल पावर मापन डिज़ाइन को सरल बनाती है। साइड-व्यू पैकेज ओरिएंटेशन के लिए ऑप्टिकल एपर्चर और संरेखण सही सुनिश्चित करें।

8. तकनीकी तुलना और विभेदन

लेंस या फिल्टर के बिना मानक फोटोडायोड की तुलना में, PD438C अपनेएकीकृत सेमी-लेंस और IR-फ़िल्टरिंग एपॉक्सीके कारण एक विशिष्ट लाभ प्रदान करता है। यह एक अलग ऑप्टिकल फिल्टर की आवश्यकता को समाप्त करता है, जिससे घटक संख्या, असेंबली जटिलता और लागत कम हो जाती है। साइड-व्यू पैकेज एक विशिष्ट फॉर्म फैक्टर है जो स्थान-सीमित डिज़ाइन में एकीकरण चुनौतियों को हल करता है जहां टॉप-व्यू सेंसर का उपयोग नहीं किया जा सकता है। अपेक्षाकृत उच्च गति (50 ns) और अच्छी संवेदनशीलता (1 mW/cm² पर 18 µA) का इसका संयोजन कई मध्यम श्रेणी के अनुप्रयोगों के लिए एक संतुलित प्रदर्शन प्रोफाइल प्रदान करता है, जो इसे बहुत उच्च-गति, कम-संवेदनशील उपकरणों और धीमी, उच्च-संवेदनशील फोटोडायोड के बीच स्थित करता है।

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

प्रश्न: "सेमी-लेंस" का उद्देश्य क्या है?

उत्तर: सेमी-लेंस आने वाले प्रकाश को सिलिकॉन चिप के सक्रिय क्षेत्र पर केंद्रित करने में मदद करता है, प्रभावी संग्रह क्षेत्र को बढ़ाता है और इस प्रकार एक फ्लैट विंडो की तुलना में उपकरण की प्रतिसादशीलता (संवेदनशीलता) बढ़ाता है।

प्रश्न: 940 nm पर शिखर संवेदनशीलता क्यों है?

उत्तर: सिलिकॉन के अंतर्निहित अवशोषण गुण नियर-इन्फ्रारेड क्षेत्र में शिखर पर होते हैं। 940 nm इन्फ्रारेड एमिटर (LED) के लिए एक बहुत ही सामान्य तरंगदैर्ध्य है, क्योंकि यह मानव आंख के लिए अदृश्य है और आसानी से उपलब्ध है। एपॉक्सी को इससे मेल खाने के लिए ट्यून किया गया है।

प्रश्न: क्या मुझे इस फोटोडायोड का उपयोग फोटोवोल्टाइक (शून्य बायस) या फोटोकंडक्टिव (रिवर्स बायस) मोड में करना चाहिए?

उत्तर: उच्चतम गति और रैखिकता के लिए, फोटोकंडक्टिव मोड (रिवर्स बायस लगाना, जैसे, 5V) की सिफारिश की जाती है। यह जंक्शन धारिता को कम करता है और डिप्लेशन क्षेत्र को चौड़ा करता है। फोटोवोल्टाइक मोड (शून्य बायस) कम शोर (कोई डार्क करंट नहीं) प्रदान करता है लेकिन धीमा होता है।

प्रश्न: तापमान प्रदर्शन को कैसे प्रभावित करता है?

उत्तर: जैसा कि वक्रों में दिखाया गया है, डार्क करंट तापमान के साथ काफी बढ़ जाता है, जो शोर का एक स्रोत हो सकता है। फोटोकरंट का स्वयं भी एक मामूली तापमान गुणांक होता है। स्थिर संचालन के लिए, सटीक अनुप्रयोगों में तापमान मुआवजा या नियंत्रित वातावरण आवश्यक हो सकता है।

10. व्यावहारिक डिज़ाइन और उपयोग उदाहरण

उदाहरण 1: इन्फ्रारेड प्रॉक्सिमिटी सेंसर:एक IR LED 940 nm पर पल्स करता है। परावर्तित प्रकाश PD438C द्वारा संसूचित किया जाता है। साइड-व्यू पैकेज एमिटर और डिटेक्टर दोनों को एक ही PCB पर, एक ही दिशा में रखने की अनुमति देता है। PD438C में एकीकृत IR फिल्टर परिवेशी दृश्य प्रकाश को अस्वीकार करने में मदद करता है, जिससे परावर्तित IR सिग्नल का सिग्नल-टू-नॉइज़ अनुपात सुधरता है। एक माइक्रोकंट्रोलर TIA के माध्यम से फोटोडायोड की धारा को मापता है ताकि वस्तु की उपस्थिति या दूरी निर्धारित की जा सके।

उदाहरण 2: स्लॉटेड ऑप्टिकल स्विच:PD438C को U-आकार के ब्रैकेट के एक तरफ माउंट किया जाता है, जो दूसरी तरफ एक IR LED की ओर मुख किए होता है। स्लॉट से गुजरने वाली एक वस्तु बीम को बाधित करती है। तीव्र प्रतिक्रिया समय (50 ns) बहुत उच्च-गति घटनाओं या तीव्र गति को एनकोड करने का पता लगाने की अनुमति देता है।

11. संचालन सिद्धांत परिचय

एक PIN फोटोडायोड एक अर्धचालक उपकरण है जिसमें एक चौड़ा, हल्का डोप किया गया आंतरिक (I) क्षेत्र होता है, जो एक P-प्रकार और एक N-प्रकार क्षेत्र के बीच सैंडविच होता है। जब सेमीकंडक्टर के बैंडगैप (सिलिकॉन के लिए, लगभग 1100 nm से कम तरंगदैर्ध्य) से अधिक ऊर्जा वाले फोटॉन उपकरण पर टकराते हैं, तो वे आंतरिक क्षेत्र में इलेक्ट्रॉन-होल जोड़े उत्पन्न करते हैं। अंतर्निहित विद्युत क्षेत्र (फोटोवोल्टाइक मोड में) या लागू रिवर्स बायस (फोटोकंडक्टिव मोड में) के प्रभाव में, ये आवेश वाहक अलग हो जाते हैं, जिससे एक मापने योग्य फोटोकरंट उत्पन्न होता है जो आपतित प्रकाश तीव्रता के समानुपाती होता है। चौड़ा आंतरिक क्षेत्र एक बड़े डिप्लेशन आयतन की अनुमति देता है, जो क्वांटम दक्षता (संवेदनशीलता) में सुधार करता है और जंक्शन धारिता को कम करता है, जिससे एक मानक PN फोटोडायोड की तुलना में उच्च गति संचालन सक्षम होता है।

12. उद्योग रुझान और विकास

PD438C जैसे फोटोडायोड का बाजार स्वचालन, उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स और संचार में रुझानों द्वारा निरंतर संचालित होता रहता है। ऑप्टिकल लिंक में तेज डेटा ट्रांसमिशन का समर्थन करने के लिएउच्च गतिके लिए एक निरंतर धक्का है।बेहतर संवेदनशीलता(कम शोर, उच्च प्रतिसादशीलता) कम-शक्ति एमिटर या लंबी दूरी पर संचालन की अनुमति देती है।लघुकरणएक और प्रमुख रुझान है, जो छोटे सतह-माउंट पैकेज में फोटोडायोड की ओर ले जाता है। इसके अलावा, एकीकरण आगे बढ़ रहा है, जिसमें अधिक उपकरण फोटोडायोड, एम्पलीफायर और कभी-कभी डिजिटल लॉजिक को एक ही पैकेज (जैसे, फोटोडायोड एरे, एकीकृत ऑप्टिकल सेंसर) में शामिल कर रहे हैं। अपने एकीकृत ऑप्टिकल फिल्टर के साथ PD438C, इस एकीकरण रुझान में एक कदम का प्रतिनिधित्व करता है, जो सिस्टम डिजाइनरों के लिए सामग्री की सूची को सरल बनाता है।