PD15-22B/TR8 सिलिकॉन PIN फोटोडायोड डेटाशीट - 3.5x4.0x1.65mm पैकेज आयाम - 32V रिवर्स वोल्टेज - ब्लैक लेंस - हिंदी तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

PD15-22B/TR8 एक उच्च गति, उच्च संवेदनशीलता वाला सिलिकॉन PIN फोटोडायोड है, जो तेज प्रकाश पहचान की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह एक मिनिएचर, फ्लैट-टॉप सतह माउंट डिवाइस (SMD) पैकेज में आता है, जिसमें काले प्लास्टिक आवरण और काले लेंस लगे हैं। इस उपकरण की वर्णक्रमीय विशेषताएं दृश्यमान और निकट-अवरक्त प्रकाश स्रोतों से मेल खाती हैं, जो इसे विभिन्न संवेदक अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाती हैं।

该元件的关键优势包括其快速响应时间（能够检测光强度的快速变化）和高光敏度（即使在弱光条件下也能可靠工作）。较小的结电容有助于实现高速性能。本产品符合环保标准，为无铅（Pb-free）、符合RoHS指令、符合欧盟REACH法规且为无卤素产品（溴含量<900 ppm，氯含量<900 ppm，溴+氯含量<1500 ppm）。

2. गहन तकनीकी मापदंड विश्लेषण

2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग

यह उपकरण निर्दिष्ट सीमाओं के भीतर विश्वसनीय संचालन के लिए डिज़ाइन किया गया है। इन पूर्ण अधिकतम रेटिंग से परे जाने से स्थायी क्षति हो सकती है।

• Reverse Voltage (VR):32 V. यह अधिकतम वोल्टेज है जिसे रिवर्स बायस स्थिति में ब्रेकडाउन का कारण बिना लगाया जा सकता है।
• Operating Temperature (Topr):-40°C से +85°C। यह उपकरण के सामान्य रूप से कार्य करने के परिवेश तापमान की सीमा को परिभाषित करता है।
• भंडारण तापमान (Tstg):-40°C से +100°C। उपकरण को कार्यरत अवस्था में न होने पर इस तापमान सीमा के भीतर संग्रहित किया जा सकता है।
• सोल्डरिंग तापमान (Tsol):260°C, अधिकतम 5 सेकंड। यह रीफ्लो सोल्डरिंग प्रक्रिया के लिए महत्वपूर्ण है।
• शक्ति अपव्यय (Pc):150 mW। डिवाइस द्वारा सुरक्षित रूप से अपव्यय की जा सकने वाली अधिकतम शक्ति।
• ESD HBM ग्रेड:न्यूनतम 2000V। यह उपकरण की ESD HBM परीक्षण के दौरान इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज के प्रति रोबस्टनेस को दर्शाता है।

2.2 ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक विशेषताएँ

ये मापदंड Ta=25°C पर मापे गए हैं, जो फोटोडायोड के मूल प्रदर्शन को परिभाषित करते हैं।

• स्पेक्ट्रल बैंडविड्थ (λ):730 nm से 1100 nm (पीक संवेदनशीलता के 10% पर)। डिवाइस इस तरंगदैर्ध्य सीमा में प्रकाश के प्रति प्रतिक्रिया करता है, जिसमें निकट-अवरक्त क्षेत्र में शिखर संवेदनशीलता होती है।
• शिखर संवेदनशीलता तरंगदैर्ध्य (λP):विशिष्ट मान 940 nm. वह तरंगदैर्ध्य जिस पर फोटोडायोड सबसे अधिक संवेदनशील होता है।
• खुला सर्किट वोल्टेज (VOC):λP=940nm, विकिरणता (Ee)=5 mW/cm² की स्थिति में, विशिष्ट मान 0.41 V है। यह टर्मिनल खुले होने पर उत्पन्न वोल्टेज है।
• लघु परिपथ धारा (ISC):λP=875nm, Ee=1 mW/cm² की स्थिति में, न्यूनतम 4.0 μA, विशिष्ट 6.5 μA। यह टर्मिनल शॉर्ट होने पर उत्पन्न धारा है।
• प्रतिलोम प्रकाश धारा (IL):λP=875nm, Ee=1 mW/cm², VR=5V की स्थितियों में, न्यूनतम 4.2 μA, विशिष्ट 6.5 μA। यह डायोड के रिवर्स बायस्ड होने पर उत्पन्न फोटोकरंट है, जो हाई-स्पीड अनुप्रयोगों के लिए एक विशिष्ट ऑपरेटिंग मोड है।
• डार्क रिवर्स करंट (ID):VR=10V, पूर्ण अंधकार की स्थिति में, अधिकतम 10 nA। यह प्रकाश के अभाव में भी प्रवाहित होने वाली एक सूक्ष्म लीकेज करंट है।
• रिवर्स ब्रेकडाउन वोल्टेज (BVR):अंधेरे की स्थिति में, रिवर्स करंट (IR)=100 μA पर मापा गया, न्यूनतम 32 V, विशिष्ट 170 V।
• उदय/पतन समय (tr, tf):VR=5V, RL=1000 Ω की स्थिति में, टाइपिकल मान प्रत्येक 10 ns है। यह फोटोडायोड की स्विचिंग गति को परिभाषित करता है।
• व्यू एंगल (2θ1/2):VR=5V की स्थिति में, टाइपिकल मान 130 डिग्री है। यह प्रकाश संसूचन के विस्तृत दृश्य क्षेत्र को दर्शाता है।

3. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण

This specification provides several characteristic curves that are crucial for design engineers.

3.1 स्पेक्ट्रल संवेदनशीलता

स्पेक्ट्रल रिस्पांस कर्व फोटोडायोड की विभिन्न तरंगदैर्ध्य पर सापेक्ष संवेदनशीलता दर्शाता है। यह पुष्टि करता है कि 940 nm के आसपास शिखर संवेदनशीलता है और 730 nm से 1100 nm की सीमा में प्रभावी प्रतिक्रिया है। यह इसे इन्फ्रारेड एमिटर्स (जैसे रिमोट कंट्रोल, प्रॉक्सिमिटी सेंसर और डेटा कम्युनिकेशन लिंक में आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले 850nm या 940nm तरंगदैर्ध्य एमिटर्स) के साथ आदर्श मिलान डिवाइस बनाता है।

3.2 डार्क करंट और परिवेशी तापमान का संबंध

यह कर्व दर्शाता है कि कैसे डार्क करंट (ID) परिवेश के तापमान में वृद्धि के साथ घातांकीय रूप से बढ़ता है। 25°C पर, यह 10 nA से कम है, लेकिन उच्च तापमान पर (उदाहरण के लिए 85°C) यह काफी बढ़ सकता है। डिजाइनरों को उच्च-तापमान अनुप्रयोगों में या अत्यंत कम प्रकाश स्तरों का पता लगाने की आवश्यकता होने पर, इस बढ़ी हुई शोर तल (noise floor) पर विचार करना चाहिए।

3.3 रिवर्स फोटोकरंट और विकिरण तीव्रता का संबंध

यह ग्राफ रिवर्स फोटोकरंट (IL) और आपतित प्रकाश इराडिएंस (Ee) के बीच रैखिक संबंध दर्शाता है। फोटोडायोड अच्छी रैखिकता प्रदर्शित करता है, जिसका अर्थ है कि इसके संचालन सीमा के भीतर, आउटपुट करंट प्रकाश की तीव्रता के समानुपाती होता है। यह एनालॉग प्रकाश संवेदन अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण है जिन्हें सटीक तीव्रता माप की आवश्यकता होती है।

3.4 टर्मिनल कैपेसिटेंस और रिवर्स वोल्टेज का संबंध

जंक्शन कैपेसिटेंस रिवर्स बायस वोल्टेज (VR) में वृद्धि के साथ घटती है। उच्च गति संचालन के लिए कम कैपेसिटेंस वांछनीय है, क्योंकि यह सर्किट के RC टाइम कॉन्स्टेंट को कम करती है। वक्र दर्शाता है कि उच्च रिवर्स बायस लागू करने से (उदाहरण के लिए 5V के बजाय 10V) कैपेसिटेंस में उल्लेखनीय कमी आ सकती है, जिससे बैंडविड्थ और प्रतिक्रिया समय में सुधार होता है।

3.5 रिस्पॉन्स टाइम और लोड रेसिस्टेंस संबंध

यह वक्र प्रतिक्रिया गति और सिग्नल आयाम के बीच व्यापार-बंद को दर्शाता है। लोड प्रतिरोध (RL) में वृद्धि के साथ राइज़/फॉल टाइम बढ़ता है। सबसे तेज़ प्रतिक्रिया के लिए, कम मान वाले लोड प्रतिरोध (जैसे 50 Ω) का उपयोग करना चाहिए, लेकिन इससे छोटा वोल्टेज सिग्नल उत्पन्न होता है। इस सीमा को दूर करने और उच्च गति एवं अच्छा सिग्नल लाभ प्रदान करने के लिए आमतौर पर ट्रांसइम्पीडेंस एम्पलीफायर का उपयोग किया जाता है।

3.6 सापेक्ष प्रकाश धारा और कोणीय विस्थापन संबंध

यह चित्र फोटोडायोड की कोणीय संवेदनशीलता विशेषता को दर्शाता है। यह 130 डिग्री के व्यापक दृश्य कोण की पुष्टि करता है, जो दर्शाता है कि यदि प्रकाश केंद्रीय अक्ष से बड़े कोण पर आपतित होता है, तब भी पता लगाया गया संकेत अपेक्षाकृत उच्च रहता है। यह उन अनुप्रयोगों के लिए बहुत लाभदायक है जहां संरेखण अपूर्ण है या व्यापक संसूचन दृश्य क्षेत्र की आवश्यकता होती है।

4. यांत्रिक और पैकेजिंग जानकारी

4.1 Package Dimensions

PD15-22B/TR8 एक कॉम्पैक्ट SMD पैकेज में आता है। मुख्य आयाम निम्नानुसार हैं (सभी आयाम mm में हैं, जब तक अन्यथा निर्दिष्ट न हो, सहनशीलता ±0.1mm है):

• कुल लंबाई: 4.0 mm
• कुल चौड़ाई: 3.5 mm
• कुल ऊंचाई: 1.65 mm (सामान्य, माउंटिंग सतह से लेंस के शीर्ष तक)
• पिन चौड़ाई: 1.55 mm ±0.05 mm
• पिन पिच: 2.95 मिमी
• PCB लेआउट के लिए टर्मिनल पैड पैटर्न सिफारिश प्रदान की गई है।

एनोड और कैथोड को पैकेज डायग्राम पर स्पष्ट रूप से चिह्नित किया गया है। पिन 1 कैथोड है।

4.2 Carrier Tape and Reel Dimensions

यह उपकरण स्वचालित असेंबली के लिए सुविधाजनक, कैरियर टेप रील के रूप में आपूर्ति किया जाता है। प्रत्येक रील में 2000 टुकड़े होते हैं। मानक सतह माउंट उपकरणों के साथ संगतता सुनिश्चित करने के लिए कैरियर टेप पॉकेट और रील के विस्तृत आयाम प्रदान किए गए हैं।

5. सोल्डरिंग और असेंबली गाइड

5.1 भंडारण एवं आर्द्रता संवेदनशीलता

यह फोटोडायोड नमी के प्रति संवेदनशील है। क्षति को रोकने के लिए भंडारण और हैंडलिंग के दौरान सावधानी बरतनी चाहिए।

• उपयोग में लाने से पहले नमी-रोधी थैली न खोलें।
• खोलने से पहले, ≤30°C और ≤90% RH स्थितियों में भंडारित करें।
• कृपया शिपमेंट के बाद एक वर्ष के भीतर उपयोग करें।
• खोलने के बाद, कृपया ≤30°C और ≤60% RH स्थितियों में संग्रहित करें।
• कृपया बैग खोलने के 168 घंटे (7 दिन) के भीतर उपयोग करें।
• यदि भंडारण समय से अधिक हो जाए या डिसिकेंट नमी का संकेत दे, तो उपयोग से पहले कम से कम 24 घंटे के लिए 60 ±5°C पर बेक करें।

5.2 रीफ्लो सोल्डरिंग तापमान प्रोफ़ाइल

अनुशंसित लीड-फ्री रीफ्लो सोल्डरिंग तापमान प्रोफाइल प्रदान की गई है। प्रमुख पैरामीटर में शामिल हैं:

• प्रीहीट और सोक ज़ोन।
• शिखर तापमान 260°C से अधिक नहीं होना चाहिए।
• तापमान को 240°C से ऊपर रहने के समय को नियंत्रित किया जाना चाहिए।
• रिफ्लो सोल्डरिंग की संख्या दो बार से अधिक नहीं होनी चाहिए।
• हीटिंग प्रक्रिया के दौरान घटकों पर यांत्रिक तनाव लगाने से बचें।
• सोल्डरिंग के बाद PCB को मुड़ने न दें।

5.3 हैंड सोल्डरिंग एवं रिपेयर

यदि मैन्युअल सोल्डरिंग करना अनिवार्य हो:

• 使用烙铁头温度<350°C的烙铁。
• प्रत्येक टर्मिनल के लिए संपर्क समय ≤3 सेकंड तक सीमित रखें।
• 使用额定功率<25W的烙铁。
• 焊接每个端子之间应有>2秒的冷却间隔。
• वेल्डिंग के बाद मरम्मत की सिफारिश नहीं की जाती है। यदि अपरिहार्य है, तो थर्मल स्ट्रेस को कम करने के लिए दोनों टर्मिनलों को एक साथ गर्म करने के लिए ड्यूल-टिप सोल्डरिंग आयरन का उपयोग करें। किसी भी रीवर्क के बाद, डिवाइस फ़ंक्शन को सत्यापित करें।

6. एप्लीकेशन नोट्स एवं डिज़ाइन विचार

6.1 विशिष्ट अनुप्रयोग

• High-Speed Photodetector:इसकी 10 ns प्रतिक्रिया समय के कारण, यह ऑप्टिकल डेटा लिंक, एन्कोडर और लेजर डिटेक्शन के लिए उपयुक्त है।
• फोटोकॉपियर और स्कैनर:दस्तावेज़ उपस्थिति, किनारा पहचान और टोनर घनत्व संवेदन के लिए उपयोग किया जाता है।
• गेमिंग कंसोल और उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स:प्रॉक्सिमिटी सेंसिंग, जेस्चर रिकग्निशन और इन्फ्रारेड रिमोट कंट्रोल रिसीवर के लिए।

6.2 प्रमुख डिज़ाइन विचार

• करंट लिमिटिंग/प्रोटेक्शन:डेटाशीट स्पष्ट रूप से चेतावनी देती है कि सुरक्षा के लिए बाहरी श्रृंखला अवरोधक का उपयोग अनिवार्य है। मामूली वोल्टेज विचलन से करंट में भारी परिवर्तन हो सकता है, जिससे जलने की घटना हो सकती है। यह अवरोधक डायोड से प्रवाहित होने वाली धारा को सीमित करने के लिए है।
• गति बढ़ाने के लिए बायस:इष्टतम उच्च-गति प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए, फोटोडायोड को रिवर्स बायस मोड (फोटोकंडक्टिव मोड) में संचालित किया जाना चाहिए। अधिक रिवर्स वोल्टेज (अधिकतम रेटेड मान तक) जंक्शन कैपेसिटेंस को कम करेगा और विशेषता वक्र के अनुसार प्रतिक्रिया समय में सुधार करेगा।
• सर्किट टोपोलॉजी:फोटोकरंट को वोल्टेज में बदलने के लिए, ट्रांसइम्पीडेंस एम्पलीफायर (TIA) का उपयोग करने पर विचार करें। यह कॉन्फ़िगरेशन कम इनपुट इम्पीडेंस (फोटोडायोड वोल्टेज को स्थिर रखकर कैपेसिटेंस मॉड्यूलेशन को न्यूनतम करना), उच्च बैंडविड्थ और नियंत्रित लाभ प्रदान करती है। फीडबैक रेसिस्टर और एम्पलीफायर बैंडविड्थ का चयन संपूर्ण सिस्टम के प्रदर्शन को निर्धारित करेगा।
• ऑप्टिकल डिज़ाइन:काला लेंस परावर्तित प्रकाश संवेदनशीलता को कम करने में सहायक होता है। सुनिश्चित करें कि प्रकाश पथ स्वच्छ और अवरोध-मुक्त हो। 130 डिग्री का विस्तृत दृश्य कोण यांत्रिक संरेखण के लिए लचीलापन प्रदान करता है।
• ताप प्रबंधन:तापमान बढ़ने के साथ डार्क करंट में वृद्धि पर विचार करने की आवश्यकता है, विशेष रूप से उच्च सटीकता या उच्च तापमान अनुप्रयोगों में। तापमान मुआवजा सर्किट की आवश्यकता हो सकती है।

7. पैकेजिंग एवं आर्डर जानकारी

मानक पैकेजिंग प्रक्रिया में रील को एल्यूमीनियम नमी-रोधी बैग में रखना शामिल है, जिसमें सिलिका जेल और उचित लेबल शामिल होते हैं। लेबल में ग्राहक पार्ट नंबर (CPN), उत्पाद संख्या (P/N), मात्रा (QTY), ग्रेड (CAT), पीक वेवलेंथ (HUE), संदर्भ संख्या (REF), बैच नंबर (LOT No.) और उत्पादन स्थल जैसे फ़ील्ड शामिल होते हैं।

डिवाइस चयन मार्गदर्शिका पुष्टि करती है कि मॉडल PD15-22B/TR8 सिलिकॉन चिप का उपयोग करता है और काले लेंस के साथ आता है।

8. तकनीकी तुलना और बाजार स्थिति

PD15-22B/TR8 एक मानक SMD पैकेज में सामान्य-उद्देश्यीय उच्च-गति सिलिकॉन PIN फोटोडायोड के रूप में स्थित है। इसकी प्रमुख विभेदक विशेषताएं इसकी गति (10 ns), संवेदनशीलता, चौड़े देखने के कोण और मजबूत पर्यावरण अनुपालन (RoHS, हैलोजन-मुक्त) का संतुलित संयोजन है। धीमी फोटोडायोड या फोटोट्रांजिस्टर की तुलना में, यह पल्स प्रकाश का पता लगाने में अधिक श्रेष्ठ प्रदर्शन प्रदान करता है। अधिक विशेषज्ञ, अति-उच्च गति वाले फोटोडायोड की तुलना में, यह नैनोसेकंड प्रतिक्रिया समय की आवश्यकता वाले मुख्यधारा अनुप्रयोगों के लिए एक लागत-प्रभावी समाधान प्रदान करता है। परिवेशी प्रकाश वाले वातावरण में, काले लेंस वाला संस्करण पारदर्शी लेंस संस्करण की तुलना में एक लाभ है क्योंकि यह अवांछित संकेतों को दबाने में सहायता करता है।

9. अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (FAQ)

प्रश्न: शॉर्ट-सर्किट करंट (ISC) और रिवर्स फोटोकरंट (IL) में क्या अंतर है?
उत्तर: ISC को डायोड के दोनों सिरों पर वोल्टेज शून्य (शॉर्ट-सर्किट स्थिति) होने पर मापा जाता है। IL को रिवर्स बायस वोल्टेज (जैसे 5V) लगाने पर मापा जाता है। IL आमतौर पर सर्किट डिज़ाइन में उपयोग किया जाने वाला पैरामीटर है, क्योंकि रैखिकता और गति प्राप्त करने के लिए फोटोडायोड आमतौर पर रिवर्स बायस में काम करते हैं।

प्रश्न: श्रृंखला प्रतिरोधक का उपयोग क्यों करना चाहिए?
उत्तर: फोटोडायोड की I-V विशेषता अग्र दिशा में बहुत खड़ी होती है। अग्र वोल्टेज में मामूली वृद्धि भी बहुत अधिक, संभावित रूप से विनाशकारी धारा प्रवाह का कारण बन सकती है। श्रृंखला प्रतिरोध इस धारा को एक सुरक्षित मान तक सीमित करता है।

प्रश्न: कार्यशील पश्च वोल्टेज का चयन कैसे करें?
उत्तर: यह एक समझौता शामिल करता है। उच्च पश्च वोल्टेज (जैसे 10-20V) तेज प्रतिक्रिया के लिए धारिता कम करता है, लेकिन अंधकार धारा को थोड़ा बढ़ाता है और अधिक शक्ति खपत करता है। कम वोल्टेज (जैसे 5V) कई अनुप्रयोगों के लिए पर्याप्त है और अंधकार धारा को न्यूनतम रखता है। कृपया धारिता बनाम वोल्टेज वक्र देखें।

प्रश्न: क्या यह फोटोडायोड दृश्य प्रकाश का पता लगा सकता है?
उत्तर: हाँ, इसकी स्पेक्ट्रल रेंज 730 nm से शुरू होती है, जो दृश्य स्पेक्ट्रम के गहरे लाल हिस्से से संबंधित है। हालाँकि, इसकी चरम संवेदनशीलता निकट-अवरक्त क्षेत्र (940 nm) में है, इसलिए दृश्य प्रकाश (विशेष रूप से नीली और हरी रोशनी) के प्रति इसकी प्रतिक्रियाशीलता अवरक्त प्रकाश की तुलना में कम होगी।

10. कार्य सिद्धांत

एक PIN फोटोडायोड एक अर्धचालक उपकरण है जो प्रकाश को विद्युत धारा में परिवर्तित करता है। यह एक चौड़े, हल्के डोप किए गए आंतरिक (I) क्षेत्र से बना होता है जो P-प्रकार और N-प्रकार अर्धचालक क्षेत्रों के बीच सैंडविच होता है (जिससे P-I-N संरचना बनती है)। जब पर्याप्त ऊर्जा वाले फोटॉन आंतरिक क्षेत्र से टकराते हैं, तो इलेक्ट्रॉन-होल युग्म उत्पन्न होते हैं। अंतर्निहित विद्युत क्षेत्र (जिसे आमतौर पर बाहरी रिवर्स बायस वोल्टेज द्वारा बढ़ाया जाता है) के प्रभाव में, ये आवेश वाहक अलग हो जाते हैं, जिससे आपतित प्रकाश की तीव्रता के समानुपाती एक फोटोकरंट उत्पन्न होता है। मानक PN फोटोडायोड की तुलना में, चौड़ा आंतरिक क्षेत्र उच्च क्वांटम दक्षता (अधिक प्रकाश अवशोषण) और कम जंक्शन धारिता की अनुमति देता है, जो सीधे उच्च संवेदनशीलता और तेज प्रतिक्रिया समय में परिवर्तित होता है।

11. उद्योग रुझान

PD15-22B/TR8 जैसे फोटोडायोड की मांग कई सतत रुझानों द्वारा प्रेरित है। इंटरनेट ऑफ थिंग्स (IoT) और स्मार्ट उपकरणों का प्रसार परिवेशी प्रकाश सेंसर, प्रॉक्सिमिटी सेंसर और सरल ऑप्टिकल संचार लिंक की मांग बढ़ा रहा है। औद्योगिक और उपभोक्ता क्षेत्रों में स्वचालन ऑप्टिकल एनकोडर और वस्तु पहचान सेंसर पर निर्भर करता है। लघुरूपण का निरंतर दबाव छोटे SMD पैकेजों और उच्च एकीकरण की ओर ले जा रहा है, जहां फोटोडायोड को प्रवर्धन और सिग्नल कंडीशनिंग सर्किटरी के साथ एकल मॉड्यूल में जोड़ा जाता है। इसके अलावा, ऊर्जा दक्षता और पर्यावरणीय जिम्मेदारी पर जोर, RoHS और हैलोजन-मुक्त विनिर्माण जैसे मानकों को वैश्विक बाजार में उपयोग किए जाने वाले घटकों के लिए एक बुनियादी आवश्यकता बना रहा है।