PD333-3B/L4 फोटोडायोड डेटाशीट - 5mm सेमी-लेंस - सिलिकॉन PIN - ब्लैक पैकेज - अंग्रेजी तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

PD333-3B/L4 एक उच्च-गति, उच्च-संवेदनशीलता वाला सिलिकॉन PIN फोटोडायोड है जो एक बेलनाकार साइड-व्यू प्लास्टिक पैकेज में रखा गया है। इसकी प्रमुख विशेषता एकीकृत एपॉक्सी पैकेज है जो एक इन्फ्रारेड (IR) फिल्टर के रूप में भी कार्य करता है, जिससे यह सामान्य IR एमिटर के साथ वर्णक्रमीय रूप से मेल खाता है। यह एकीकरण बाहरी फिल्टरिंग घटकों की आवश्यकता को कम करके प्रकाशीय डिजाइन को सरल बनाता है। यह उपकरण उन अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है जिनमें त्वरित प्रतिक्रिया समय और इन्फ्रारेड प्रकाश का विश्वसनीय पता लगाने की आवश्यकता होती है, विशेष रूप से 940nm तरंगदैर्ध्य सीमा में।

प्रमुख लाभों में इसके त्वरित प्रतिक्रिया समय, उच्च फोटोसंवेदनशीलता और छोटी जंक्शन धारिता शामिल हैं, जो उच्च-गति अनुप्रयोगों में सिग्नल अखंडता के लिए महत्वपूर्ण हैं। यह घटक RoHS और EU REACH नियमों का अनुपालन करता है, और सीसा-मुक्त प्रक्रियाओं का उपयोग करके निर्मित है, जो इलेक्ट्रॉनिक घटकों के लिए आधुनिक पर्यावरणीय और सुरक्षा मानकों के अनुरूप है।

2. तकनीकी मापदंडों का गहन विश्लेषण

2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग्स

यह डिवाइस विश्वसनीयता सुनिश्चित करने और क्षति को रोकने के लिए विशिष्ट पर्यावरणीय और विद्युत सीमाओं के भीतर संचालन के लिए रेटेड है। अधिकतम रिवर्स वोल्टेज (VR) 32V है। पावर डिसिपेशन (Pd) रेटिंग 150mW है। यह घटक 260°C तक की लीड सोल्डरिंग तापमान (Tsol) को 5 सेकंड से अधिक नहीं की अवधि के लिए सहन कर सकता है, जो मानक रीफ्लो सोल्डरिंग प्रक्रियाओं के साथ संगत है। ऑपरेटिंग तापमान सीमा (Topr) -40°C से +85°C तक है, और भंडारण तापमान सीमा (Tstg) -40°C से +100°C तक है, जो विस्तृत परिस्थितियों में मजबूत प्रदर्शन को दर्शाता है।

2.2 इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल विशेषताएँ

फोटोडायोड का प्रदर्शन मानक स्थितियों (Ta=25°C) के तहत चित्रित किया गया है। इसकी स्पेक्ट्रल बैंडविड्थ (λ0.5) 840nm से 1100nm तक है, जिसकी चरम संवेदनशीलता (λp) 940nm पर है। यह इसे 940nm IR LEDs के साथ उपयोग के लिए आदर्श बनाता है। प्रमुख विद्युत मापदंडों में 940nm पर 5mW/cm² के प्रकाशन पर 0.42V विशिष्ट ओपन-सर्किट वोल्टेज (VOC), और 940nm पर 1mW/cm² प्रकाशन के तहत 10µA विशिष्ट शॉर्ट-सर्किट करंट (ISC) शामिल हैं।

रिवर्स लाइट करंट (IL), जो रिवर्स बायस के तहत उत्पन्न फोटोकरंट है, विशिष्ट रूप से 12µA है (VR=5V, Ee=1mW/cm², λp=940nm)। डार्क करंट (Id), कम प्रकाश संवेदनशीलता के लिए एक महत्वपूर्ण पैरामीटर, अधिकतम 10nA (VR=10V) पर निर्दिष्ट है। रिवर्स ब्रेकडाउन वोल्टेज (BVR) का न्यूनतम मान 32V और विशिष्ट मान 170V है। कुल टर्मिनल कैपेसिटेंस (Ct) VR=5V और 1MHz पर विशिष्ट रूप से 5pF है, जो डिवाइस की उच्च-गति क्षमता में योगदान देने वाला एक कम मूल्य है।

3. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण

The datasheet provides several characteristic curves that illustrate device behavior under varying conditions. These graphs are essential for design engineers to predict performance in real-world applications beyond the standard test conditions.

3.1 Thermal and Optical Characteristics

Figure 1 shows the relationship between allowable power dissipation and ambient temperature. As temperature increases, the maximum permissible power dissipation decreases linearly, a standard derating characteristic for semiconductor devices. Figure 2 depicts the spectral sensitivity curve, confirming the peak response at 940nm and the defined cutoff points at 840nm and 1100nm where sensitivity drops to half its peak value.

3.2 Current vs. Illumination and Temperature

चित्र 3 दर्शाता है कि कैसे डार्क करंट (Id) परिवेश के तापमान में वृद्धि के साथ घातांकीय रूप से बढ़ता है। यह अर्धचालक जंक्शनों का एक मौलिक गुण है और उन्नत तापमान पर काम करने वाले अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण है, क्योंकि बढ़ा हुआ डार्क करंट नॉइज फ्लोर को बढ़ा देता है। चित्र 4 रिवर्स लाइट करंट (IL) और विकिरण (Ee) के बीच रैखिक संबंध दिखाता है, जो फोटोडायोड की पूर्वानुमेय और रैखिक फोटोकरंट उत्पादन क्षमता को प्रदर्शित करता है।

3.3 धारिता और अनुक्रिया समय

चित्र 5 टर्मिनल कैपेसिटेंस को रिवर्स वोल्टेज के विरुद्ध आलेखित करता है। कैपेसिटेंस बढ़ते रिवर्स बायस के साथ घटती है, यह व्यवहार PIN फोटोडायोड का विशिष्ट होता है। कम कैपेसिटेंस तेज प्रतिक्रिया समय को सक्षम बनाती है। चित्र 6 प्रतिक्रिया समय और लोड प्रतिरोध के बीच संबंध दिखाता है। जंक्शन कैपेसिटेंस और बाहरी लोड द्वारा निर्मित RC टाइम कॉन्स्टेंट के कारण प्रतिक्रिया समय उच्च लोड प्रतिरोध के साथ बढ़ता है। उच्च-गति अनुप्रयोगों के लिए, आमतौर पर कम मान वाला लोड रेसिस्टर (जैसे, 50Ω) उपयोग किया जाता है, हालांकि यह गति के लिए सिग्नल आयाम का व्यापार करता है।

4. यांत्रिक और पैकेज सूचना

PD333-3B/L4 एक बेलनाकार साइड-व्यू पैकेज में आता है। पैकेज बॉडी स्वयं काली है, जो आंतरिक परावर्तन और आवारा प्रकाश हस्तक्षेप को कम करने में सहायता करती है। "सेमी-लेंस" डिज़ाइन आने वाले प्रकाश को सक्रिय सिलिकॉन क्षेत्र पर केंद्रित करने में मदद करता है, जिससे प्रभावी संवेदनशीलता में सुधार होता है। डेटाशीट में विस्तृत पैकेज आयाम प्रदान किए गए हैं, जिसमें सभी माप मिलीमीटर में हैं। यांत्रिक प्लेसमेंट के लिए महत्वपूर्ण सहनशीलता आमतौर पर ±0.25mm होती है। साइड-व्यू ओरिएंटेशन उन अनुप्रयोगों के लिए विशेष रूप से उपयोगी है जहां प्रकाश पथ PCB सतह के समानांतर होता है, जैसे कि स्लॉट सेंसर या एज डिटेक्शन सिस्टम में।

5. Soldering and Assembly Guidelines

यह घटक मानक PCB असेंबली प्रक्रियाओं के लिए उपयुक्त है। लीड सोल्डरिंग तापमान के लिए पूर्ण अधिकतम रेटिंग 260°C है। इस तापमान पर सोल्डरिंग का समय 5 सेकंड से अधिक न हो, यह प्लास्टिक पैकेज या आंतरिक सेमीकंडक्टर डाई को नुकसान से बचाने के लिए महत्वपूर्ण है। लीड-मुक्त असेंबली के लिए उपयोग किए जाने वाले मानक IR रीफ्लो या वेव सोल्डरिंग प्रोफाइल आम तौर पर लागू होते हैं। लेंस सतह के दूषित होने से बचने के लिए उचित हैंडलिंग ऑप्टिकल प्रदर्शन बनाए रखने के लिए आवश्यक है। भंडारण एक शुष्क वातावरण में निर्दिष्ट तापमान सीमा -40°C से +100°C के भीतर होना चाहिए।

6. पैकेजिंग और ऑर्डरिंग जानकारी

मानक पैकेजिंग विशिष्टता प्रति बैग 500 टुकड़े, प्रति बॉक्स 5 बैग और प्रति कार्टन 10 बॉक्स है। यह थोक पैकेजिंग स्वचालित असेंबली लाइनों के लिए विशिष्ट है। पैकेजिंग पर लेबल में ट्रेसबिलिटी और सत्यापन के लिए महत्वपूर्ण जानकारी शामिल है: ग्राहक का उत्पादन संख्या (CPN), उत्पादन संख्या (P/N), पैकिंग मात्रा (QTY), गुणवत्ता रैंक (CAT), पीक वेवलेंथ (HUE), एक संदर्भ कोड (REF), और निर्माण लॉट नंबर। उत्पादन का महीना भी दर्शाया गया है। उपयोगकर्ताओं को लेबल जानकारी को अपने आंतरिक रिकॉर्ड और डेटाशीट विशिष्टताओं के साथ क्रॉस-रेफरेंस करना चाहिए।

7. एप्लिकेशन सुझाव

7.1 Typical Application Scenarios

The PD333-3B/L4 is well-suited for several key applications. As a high-speed photo detector, इसका उपयोग इन्फ्रारेड प्रकाश, बारकोड स्कैनर, या पल्स डिटेक्शन सिस्टम का उपयोग करने वाले डेटा संचार लिंक में किया जा सकता है। इसके एकीकरण से कैमरों ऑटोफोकस सहायक प्रणालियों या प्रकाश मापन के लिए हो सकता है। में ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक स्विच, यह ऑप्टिकल इंटरप्टर या रिफ्लेक्टिव सेंसर के रिसीवर हाफ का निर्माण करता है, जो आमतौर पर प्रिंटर, एनकोडर और सेफ्टी कर्टन में पाया जाता है। इसका उपयोग VCRs और वीडियो कैमरों में ऐतिहासिक रूप से टेप-एंड सेंसर या रिमोट कंट्रोल रिसीवर से संबंधित था, हालांकि समान सिद्धांत आधुनिक उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स पर लागू होते हैं।

7.2 Design Considerations

इस फोटोडायोड के साथ डिज़ाइन करते समय, कई कारकों पर विचार किया जाना चाहिए। biasingइसे आमतौर पर गति और रैखिकता में सुधार के लिए रिवर्स बायस (फोटोकंडक्टिव मोड) में संचालित किया जाता है, हालांकि कम-शोर अनुप्रयोगों के लिए फोटोवोल्टाइक मोड (शून्य बायस) का उपयोग किया जा सकता है। इसका चुनाव ऑपरेशनल एम्पलीफायर ट्रांसइम्पीडेंस एम्पलीफायर (टीआईए) सर्किट में महत्वपूर्ण है; कम-डार्क-करंट फोटोडायोड से सिग्नल को खराब होने से बचाने के लिए इसमें कम इनपुट बायस करंट और कम शोर होना चाहिए। आईआर-फिल्टरिंग गुण पैकेज का लाभकारी है लेकिन डिज़ाइनरों को यह सुनिश्चित करना चाहिए कि स्रोत तरंगदैर्ध्य (जैसे, 940nm) चरम संवेदनशीलता के साथ संरेखित हो। उच्च-गति संचालन के लिए, फोटोडायोड नोड पर परजीवी धारिता और प्रेरकत्व को कम करने के लिए सावधानीपूर्वक PCB लेआउट आवश्यक है।

8. तकनीकी तुलना और विभेदन

एकीकृत लेंस या फ़िल्टर के बिना मानक फोटोडायोड की तुलना में, PD333-3B/L4 एक अधिक कॉम्पैक्ट और सरलीकृत प्रकाशीय समाधान प्रदान करता है। अंतर्निहित IR फ़िल्टर एक अलग फ़िल्टर घटक की आवश्यकता को समाप्त करता है, जिससे स्थान, लागत और असेंबली जटिलता की बचत होती है। विशिष्ट प्रकाशीय पथ ज्यामिति के लिए, इसका साइड-व्यू पैकेज टॉप-व्यू पैकेजों पर एक स्पष्ट यांत्रिक लाभ प्रदान करता है। अपेक्षाकृत उच्च ब्रेकडाउन वोल्टेज (न्यूनतम 32V, सामान्य 170V) और कम डार्क करंट का संयोजन उन कई औद्योगिक संवेदन अनुप्रयोगों के लिए एक अनुकूल संतुलन है जिन्हें अच्छे सिग्नल-टू-नॉइज़ अनुपात और मजबूत संचालन की आवश्यकता होती है।

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

प्र: 940nm पर चरम संवेदनशीलता का क्या महत्व है?
A: 940nm इन्फ्रारेड एलईडी के लिए एक बहुत ही सामान्य तरंगदैर्ध्य है क्योंकि यह मानव आँख के लिए अदृश्य है और इसमें अच्छा वायुमंडलीय संचरण होता है। फोटोडायोड की शिखर प्रतिक्रिया को उत्सर्जक की तरंगदैर्ध्य से मिलान करने से सिग्नल शक्ति और सिस्टम दक्षता अधिकतम हो जाती है।

Q: डार्क करंट स्पेसिफिकेशन मेरे डिज़ाइन को कैसे प्रभावित करता है?
A: डार्क करंट फोटोडायोड में शोर का प्राथमिक स्रोत है जब कोई प्रकाश मौजूद नहीं होता है। कम डार्क करंट (इस डिवाइस के लिए अधिकतम 10nA) का मतलब है कि सेंसर बहुत कमजोर प्रकाश संकेतों का पता लगा सकता है बिना अपने आंतरिक शोर से अभिभूत हुए, जिससे संवेदनशीलता और डायनेमिक रेंज में सुधार होता है।

Q: क्या मैं इसे दृश्य प्रकाश का पता लगाने के लिए उपयोग कर सकता हूँ?
A> The integrated epoxy package acts as an IR filter, significantly attenuating visible light. Therefore, this specific variant is not suitable for applications requiring sensitivity in the visible spectrum. For visible light detection, a clear or differently filtered package would be required.

Q: इष्टतम गति के लिए मुझे कौन सा लोड प्रतिरोध उपयोग करना चाहिए?
A> Referencing Figure 6, for the fastest response time (in the nanosecond range), a low load resistance (e.g., 50Ω to 100Ω) is necessary. However, this produces a smaller voltage signal. A transimpedance amplifier circuit is often the best solution, providing both high speed and good signal gain.

10. व्यावहारिक डिज़ाइन केस

केस: एक इन्फ्रारेड प्रॉक्सिमिटी सेंसर डिज़ाइन करना
एक सामान्य प्रॉक्सिमिटी सेंसर में, एक IR LED प्रकाश स्पंदित करती है, और PD333-3B/L4 किसी वस्तु से परावर्तित प्रकाश का पता लगाता है। अंतर्निहित IR फ़िल्टर यहाँ महत्वपूर्ण है, क्योंकि यह परिवेशी दृश्य प्रकाश (जैसे, कमरे की रोशनी से) को अवरुद्ध करता है जो सेंसर को संतृप्त कर सकता है या गलत ट्रिगर उत्पन्न कर सकता है। तीव्र प्रतिक्रिया समय LED के तेजी से स्पंदन की अनुमति देता है, जिससे त्वरित पहचान संभव होती है और अधिक उन्नत प्रणालियों में टाइम-ऑफ-फ़्लाइट या फेज-शिफ्ट विधियों के माध्यम से दूरी मापन की संभावना बनती है। साइड-व्यू पैकेज LED और फोटोडायोड दोनों को एक ही PCB तल पर, एक ही दिशा की ओर मुख करके लगाने की अनुमति देता है, जो परावर्तक संवेदन के लिए आदर्श है। एक सरल सर्किट में एक बड़े रोकनेवाला के माध्यम से 5V रिवर्स बायस के साथ फोटोडायोड को बायस करना, और एक उच्च-गति तुलनित्र या प्रवर्धक का उपयोग करके उस वर्तमान स्पंद का पता लगाना शामिल होगा जो परावर्तित प्रकाश की उपस्थिति में उत्पन्न होता है।

11. ऑपरेटिंग प्रिंसिपल परिचय

एक PIN फोटोडायोड एक अर्धचालक उपकरण है जिसमें एक p-टाइप (P) और एक n-टाइप (N) क्षेत्र के बीच एक चौड़ा, हल्का डोप किया हुआ आंतरिक (I) क्षेत्र सैंडविच होता है। जब रिवर्स-बायस्ड होता है, तो यह संरचना एक बड़ा डिप्लेशन क्षेत्र बनाती है। अर्धचालक के बैंडगैप से अधिक ऊर्जा वाले उपकरण पर आपतित फोटॉन इस डिप्लेशन क्षेत्र के भीतर इलेक्ट्रॉन-होल युग्म बनाते हैं। रिवर्स बायस के कारण मौजूदा प्रबल विद्युत क्षेत्र इन वाहकों को शीघ्रता से अलग कर देता है, जिससे वे संबंधित संपर्कों की ओर बहाव करते हैं और एक फोटोकरंट उत्पन्न करते हैं जो आपतित प्रकाश की तीव्रता के समानुपाती होता है। चौड़ा आंतरिक क्षेत्र जंक्शन कैपेसिटेंस को कम करता है (उच्च गति सक्षम करता है) और फोटॉन अवशोषण के लिए आयतन बढ़ाता है (संवेदनशीलता में सुधार करता है), विशेष रूप से अवरक्त जैसी लंबी तरंगदैर्ध्य के लिए जहां प्रवेश गहराई अधिक होती है।

12. टेक्नोलॉजी ट्रेंड्स

फोटोडायोड प्रौद्योगिकी में प्रवृत्ति उच्च एकीकरण, कम शोर और अधिक कार्यक्षमता की ओर निरंतर बनी हुई है। इसमें एक ही चिप पर या एक ही पैकेज में प्रवर्धन और सिग्नल कंडीशनिंग सर्किट्री का एकीकरण शामिल है (उदाहरण के लिए, फोटोडायोड-एम्पलीफायर संयोजन)। वैज्ञानिक उपकरण, चिकित्सा इमेजिंग और LiDAR में अनुप्रयोगों के लिए और भी कम डार्क करंट और कैपेसिटेंस वाले उपकरणों की ओर भी एक प्रयास है। सिलिकॉन से परे सामग्रियों का उपयोग, जैसे कि InGaAs, दूरसंचार और गैस संवेदन के लिए संवेदनशीलता को अवरक्त क्षेत्र में और आगे बढ़ाता है। इसके अलावा, पैकेजिंग नवाचार अधिक सटीक प्रकाशीय विशेषताएं प्रदान करने का लक्ष्य रखते हैं, जैसे कि परिभाषित फील्ड-ऑफ-व्यू (FOV) लेंस और पैकेज में सीधे और भी अधिक प्रभावी फ़िल्टरिंग, जैसा कि PD333-3B/L4 में देखा गया है।