PD70-01B/TR10 सिलिकॉन प्लानर पिन फोटोडायोड डेटाशीट - 2.0x1.25x0.7mm - रिवर्स वोल्टेज 32V - पीक संवेदनशीलता 940nm - तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

PD70-01B/TR10 एक सिलिकॉन प्लानर पिन फोटोडायोड है जिसे व्यापक स्पेक्ट्रल रेंज में उच्च-संवेदनशीलता प्रकाश पहचान के लिए डिज़ाइन किया गया है। इसके मुख्य लाभ पिन संरचना से आते हैं, जो पी-टाइप और एन-टाइप सेमीकंडक्टर परतों के बीच एक आंतरिक (I) क्षेत्र को शामिल करती है। यह आंतरिक क्षेत्र डिप्लेशन लेयर को चौड़ा करता है, जिसके परिणामस्वरूप ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण कई प्रमुख प्रदर्शन लाभ होते हैं।

मुख्य लाभ और लक्षित बाजार:यह डिवाइस पिन संरचना में कम जंक्शन कैपेसिटेंस और कुशल कैरियर संग्रह के कारण उच्च संवेदनशीलता और तेज़ स्विचिंग समय प्रदान करता है। कम डार्क करंट अच्छा सिग्नल-टू-नॉइज़ अनुपात सुनिश्चित करता है। इसके कॉम्पैक्ट आकार और एकीकृत डेलाइट फिल्टर (ब्लैक लेंस) के साथ संयुक्त, यह उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स रिमोट कंट्रोल (टीवी, उपकरण), इन्फ्रारेड ध्वनि संचरण प्रणालियों, कॉपियर, लिफ्ट सेंसर और विभिन्न औद्योगिक मापन और नियंत्रण प्रणालियों सहित विविध अनुप्रयोगों के लिए आदर्श रूप से उपयुक्त है जिन्हें विश्वसनीय ऑप्टिकल सेंसिंग की आवश्यकता होती है।

2. गहन तकनीकी पैरामीटर विश्लेषण

2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग्स

ये रेटिंग्स उन सीमाओं को परिभाषित करती हैं जिनके बाद स्थायी क्षति हो सकती है। इन सीमाओं पर डिवाइस को लगातार संचालित करने की अनुशंसा नहीं की जाती है।

• रिवर्स वोल्टेज (V_R):32V. यह फोटोडायोड टर्मिनलों पर रिवर्स बायस में लगाया जा सकने वाला अधिकतम वोल्टेज है।
• पावर डिसिपेशन (P_d):25°C पर 150 mW। यह डिवाइस द्वारा संभाली जा सकने वाली कुल विद्युत शक्ति को सीमित करता है, मुख्य रूप से रिवर्स लीकेज करंट और उच्च प्रकाश व्यवस्था के तहत किसी भी फोटोकरंट द्वारा निर्धारित।
• तापमान सीमा:संचालन: -25°C से +85°C; भंडारण: -40°C से +85°C। डिवाइस को व्यापक औद्योगिक तापमान सीमा के लिए डिज़ाइन किया गया है।
• सोल्डरिंग तापमान (T_sol):अधिकतम 5 सेकंड के लिए 260°C। यह लीड-मुक्त रीफ्लो सोल्डरिंग प्रक्रियाओं के लिए महत्वपूर्ण है।

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

ये पैरामीटर विशिष्ट संचालन स्थितियों के तहत डिवाइस के प्रदर्शन को परिभाषित करते हैं।

• स्पेक्ट्रल बैंडविड्थ (λ_0.5):730 nm से 1100 nm। यह उन तरंगदैर्ध्य की सीमा को परिभाषित करता है जहां फोटोडायोड की रिस्पॉन्सिविटी इसके शिखर मूल्य के कम से कम आधी होती है। यह दृश्यमान लाल से निकट-अवरक्त (NIR) स्पेक्ट्रम तक संवेदनशील है।
• शिखर संवेदनशीलता तरंगदैर्ध्य (λ_P):940 nm (विशिष्ट)। डिवाइस को सामान्य NIR क्षेत्र में अधिकतम प्रतिक्रिया के लिए अनुकूलित किया गया है, जो कई IR एलईडी के उत्सर्जन के साथ संरेखित है।
• शॉर्ट-सर्किट करंट (I_SC):875 nm पर 1 mW/cm² के विकिरण के तहत 35 μA (विशिष्ट)। यह पैरामीटर शून्य बायस वोल्टेज (फोटोवोल्टाइक मोड) के साथ मापा जाता है।
• रिवर्स लाइट करंट (I_L):समान 1 mW/cm², 875 nm स्थिति के तहत V_R=5V पर 25 μA (विशिष्ट)। फोटोवोल्टाइक मोड की तुलना में रिवर्स बायस (फोटोकंडक्टिव मोड) में संचालन आम तौर पर उच्च और तेज़ प्रतिक्रिया देता है।
• रिवर्स डार्क करंट (I_D):V_R=10V पर 5 nA (विशिष्ट), 30 nA (अधिकतम)। यह पूर्ण अंधकार में लीकेज करंट है। कमजोर प्रकाश संकेतों का पता लगाने के लिए कम डार्क करंट आवश्यक है।
• रिवर्स ब्रेकडाउन वोल्टेज (V_BR):170V (विशिष्ट), न्यूनतम 32V के साथ। यह वह वोल्टेज है जिस पर रिवर्स करंट तेजी से बढ़ता है। सामान्य संचालन रिवर्स वोल्टेज इस मूल्य से काफी नीचे होना चाहिए।

3. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण

डेटाशीट में विशिष्ट विशेषता वक्र शामिल हैं जो डिज़ाइन के लिए महत्वपूर्ण हैं।

• स्पेक्ट्रल संवेदनशीलता वक्र:यह ग्राफ तरंगदैर्ध्य के विरुद्ध सापेक्ष रिस्पॉन्सिविटी दिखाता है। यह ~940 nm पर शिखर और 730 nm से 1100 nm तक परिभाषित बैंडविड्थ की पुष्टि करता है। एकीकृत ब्लैक लेंस एक दृश्य प्रकाश फिल्टर के रूप में कार्य करता है, दृश्य सीमा में संवेदनशीलता को कम करता है ताकि परिवेश के प्रकाश (दिन के प्रकाश) से शोर कम हो।
• रिवर्स लाइट करंट बनाम विकिरण (Ee):यह वक्र उत्पन्न फोटोकरंट (I_L) और आपतित प्रकाश शक्ति घनत्व के बीच रैखिक संबंध को दर्शाता है। रैखिकता पिन फोटोडायोड की एक प्रमुख विशेषता है, जो उन्हें प्रकाश मापन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाती है।

4. यांत्रिक और पैकेज सूचना

4.1 पैकेज आयाम

PD70-01B/TR10 एक बहुत छोटे सरफेस-माउंट पैकेज में आता है। मुख्य आयाम (मिमी में) लगभग 2.0 x 1.25 के बॉडी आकार के साथ 0.7 मिमी की ऊंचाई शामिल है। कैथोड को आम तौर पर पैकेज पर एक चिह्नित कोने या एक खांचे द्वारा पहचाना जाता है। पीसीबी फुटप्रिंट डिज़ाइन के लिए ±0.1mm के सहनशीलता के साथ विस्तृत आयामी चित्र प्रदान किए जाते हैं।

4.2 ध्रुवता पहचान

सही स्थापना के लिए स्पष्ट ध्रुवता चिह्न आवश्यक है। डेटाशीट पैकेज आरेख एनोड और कैथोड टर्मिनलों को इंगित करता है। रिवर्स बायस लगाते समय गलत ध्रुवता कनेक्शन डायोड को फॉरवर्ड-बायस कर देगा, संभावित रूप से उच्च करंट प्रवाह और क्षति का कारण बनेगा।

5. सोल्डरिंग और असेंबली दिशानिर्देश

विश्वसनीयता के लिए उचित हैंडलिंग महत्वपूर्ण है।

5.1 भंडारण और नमी संवेदनशीलता

डिवाइस नमी संवेदनशील है। सावधानियों में शामिल हैं: मूल सीलबंद बैग में ≤30°C/90%RH पर भंडारण; शिपमेंट के 1 वर्ष के भीतर उपयोग; खोलने के बाद, ≤30°C/70%RH पर भंडारण और 168 घंटे (7 दिन) के भीतर उपयोग। यदि अधिक हो जाता है, तो सोल्डरिंग से पहले 60±5°C पर 24 घंटे के लिए बेकिंग उपचार की आवश्यकता होती है।

5.2 सोल्डरिंग शर्तें

• रीफ्लो सोल्डरिंग:एक लीड-मुक्त सोल्डर तापमान प्रोफाइल की अनुशंसा की जाती है, जिसमें अधिकतम 5 सेकंड के लिए 260°C का शिखर तापमान होता है। रीफ्लो दो बार से अधिक नहीं किया जाना चाहिए।
• हैंड सोल्डरिंग:यदि आवश्यक हो, तो तापमान <350°C और शक्ति <25W के साथ सोल्डरिंग आयरन का उपयोग करें। प्रति टर्मिनल संपर्क समय <3 सेकंड होना चाहिए, थर्मल स्ट्रेस से बचने के लिए टर्मिनलों के बीच अंतराल >2 सेकंड होना चाहिए।
• मरम्मत:सोल्डरिंग के बाद अनुशंसित नहीं। यदि अपरिहार्य है, तो हटाने के दौरान सेमीकंडक्टर डाई पर यांत्रिक तनाव को रोकने के लिए दोनों टर्मिनलों को एक साथ गर्म करने के लिए डबल-हेड सोल्डरिंग आयरन का उपयोग करना चाहिए।

6. पैकेजिंग और ऑर्डर सूचना

मानक पैकेजिंग एक रील प्रारूप है जिसमें 1000 टुकड़े (1000PCS/Reel) होते हैं। स्वचालित पिक-एंड-प्लेस उपकरण हैंडलिंग के लिए रील आयाम निर्दिष्ट हैं। रील पर लेबल में महत्वपूर्ण जानकारी शामिल होती है जैसे पार्ट नंबर (P/N), लॉट नंबर (LOT No), मात्रा (QTY), और अन्य ट्रेसबिलिटी कोड।

7. अनुप्रयोग नोट्स और डिज़ाइन विचार

7.1 विशिष्ट अनुप्रयोग सर्किट

फोटोडायोड का उपयोग दो प्राथमिक मोड में किया जा सकता है:

1. फोटोवोल्टाइक मोड (शून्य बायस):फोटोडायोड प्रकाशित होने पर वोल्टेज/करंट उत्पन्न करता है, बिना किसी बाहरी बायस के। यह मोड बहुत कम डार्क करंट और शोर प्रदान करता है लेकिन धीमी प्रतिक्रिया गति और कम रैखिकता होती है।
2. फोटोकंडक्टिव मोड (रिवर्स बायस):एक बाहरी रिवर्स वोल्टेज लगाया जाता है (उदाहरण के लिए, I_Lटेस्ट स्थिति में 5V)। यह मोड डिप्लेशन क्षेत्र को और चौड़ा करता है, जंक्शन कैपेसिटेंस को कम करता है और परिणामस्वरूपबहुत तेज़ स्विचिंग समयऔर व्यापक प्रकाश तीव्रता सीमा पर उच्च रैखिकता होती है। यह IR रिमोट कंट्रोल रिसीवर जैसे उच्च-गति पहचान के लिए पसंदीदा मोड है।

7.2 महत्वपूर्ण डिज़ाइन सावधानियाँ

• करंट लिमिटिंग/सुरक्षा:सर्किट में संचालित करते समय, करंट को सीमित करने के लिए एक श्रृंखला रोकनेवाला का उपयोग अवश्य किया जाना चाहिए। जैसा कि सावधानियों में कहा गया है, "थोड़ा वोल्टेज शिफ्ट बड़े करंट परिवर्तन का कारण बनेगा (जलने की घटना होगी)।" ऐसा इसलिए है क्योंकि रिवर्स बायस के तहत एक फोटोडायोड, यदि बहुत उच्च प्रकाश तीव्रता के संपर्क में आता है या गलती से फॉरवर्ड-बायस हो जाता है, तो अत्यधिक करंट का संचालन कर सकता है।
• सर्किट बोर्ड लेआउट:फोटोडायोड को एम्पलीफायर या तुलनित्र से जोड़ने वाले ट्रेस में परजीवी कैपेसिटेंस और इंडक्शन को कम से कम करें। यह उच्च-गति प्रदर्शन को बनाए रखने के लिए महत्वपूर्ण है।
• परिवेश प्रकाश अस्वीकृति:अंतर्निहित ब्लैक लेंस मदद करता है, लेकिन परिवेश के प्रकाश में सर्वोत्तम प्रदर्शन के लिए, ऑप्टिकल फिल्टरिंग (एक अतिरिक्त IR-पास फिल्टर) और विद्युत फिल्टरिंग (सिंक्रोनस डिटेक्शन) आवश्यक हो सकते हैं।

8. तकनीकी तुलना और भेद

PD70-01B/TR10 एक कॉम्पैक्ट SMD पैकेज में विशेषताओं के संयोजन के माध्यम से स्वयं को अलग करता है:

• मानक फोटोडायोड बनाम:पिन संरचना मानक PN फोटोडायोड की तुलना में कम कैपेसिटेंस और तेज़ प्रतिक्रिया प्रदान करती है।
• बड़े पिन डायोड बनाम:इसका छोटा 2.0x1.25mm फुटप्रिंट उच्च-घनत्व पीसीबी डिज़ाइन की अनुमति देता है जहां स्थान सीमित है।
• एकीकृत फिल्टर:डेलाइट फिल्टर (ब्लैक एपॉक्सी) के समावेश से दृश्य प्रकाश शोर को अवरुद्ध करने के लिए बाहरी फिल्टर की आवश्यकता को कम करके डिज़ाइन सरल हो जाता है।
• मजबूत रेटिंग्स:एक व्यापक संचालन तापमान सीमा (-25°C से +85°C) और एक उच्च विशिष्ट ब्रेकडाउन वोल्टेज (170V) डिज़ाइन मार्जिन और विश्वसनीयता प्रदान करते हैं।

9. अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (एफएक्यू)

प्रश्न: "डेलाइट फिल्टर" का उद्देश्य क्या है?

उत्तर: ब्लैक लेंस सामग्री दृश्य स्पेक्ट्रम (लगभग 400-700 nm) में प्रकाश को कम करती है जबकि निकट-अवरक्त प्रकाश (700-1100 nm) को गुजरने देती है। यह परिवेश के इनडोर प्रकाश व्यवस्था (फ्लोरोसेंट, एलईडी, गरमागरम) से हस्तक्षेप को कम करता है जिसमें दृश्य प्रकाश होता है, IR-आधारित प्रणालियों के लिए सिग्नल-टू-नॉइज़ अनुपात में सुधार करता है।

प्रश्न: क्या मुझे IR रिमोट रिसीवर के लिए इसे फोटोवोल्टाइक या फोटोकंडक्टिव मोड में उपयोग करना चाहिए?

उत्तर> IR रिमोट कंट्रोल अनुप्रयोगों के लिए जिन्हें तेज़ पल्स डिटेक्शन (आमतौर पर 38-56 kHz कैरियर) की आवश्यकता होती है,फोटोकंडक्टिव मोड (रिवर्स बायस)अनिवार्य है। इस मोड में कम कैपेसिटेंस डिवाइस को उच्च-आवृत्ति मॉड्यूलेशन का जवाब देने में सक्षम बनाती है।

प्रश्न: आवश्यक श्रृंखला रोकनेवाला के मूल्य की गणना कैसे करूं?

उत्तर: रोकनेवाला अधिकतम करंट को सीमित करता है। यदि रिवर्स बायस V_Rलगा रहे हैं, और अधिकतम अपेक्षित फोटोकरंट I_maxहै, तो एक साधारण श्रृंखला रोकनेवाला R लगाया जा सकता है। इसके पार वोल्टेज ड्रॉप डायोड पर बायस को महत्वपूर्ण रूप से कम नहीं करना चाहिए। उदाहरण के लिए, V_R= 5V और I_max~ 50μA के साथ, 10kΩ का एक रोकनेवाला केवल 0.5V ड्रॉप करेगा, डायोड के पार 4.5V छोड़ देगा। रोकनेवाला आकस्मिक फॉरवर्ड बायस से बचाने में भी मदद करता है।

10. संचालन सिद्धांत

एक पिन फोटोडायोड आंतरिक फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के सिद्धांत पर कार्य करता है। सेमीकंडक्टर के बैंडगैप से अधिक ऊर्जा वाले फोटॉन आंतरिक क्षेत्र में अवशोषित होते हैं, इलेक्ट्रॉन-होल जोड़े बनाते हैं। रिवर्स-बायस्ड डिप्लेशन क्षेत्र (जो आंतरिक परत द्वारा बढ़ाया जाता है) में मौजूद मजबूत विद्युत क्षेत्र इन कैरियरों को तेजी से अलग करता है, जिससे वे संबंधित टर्मिनलों की ओर बहते हैं। आवेश की यह गति एक फोटोकरंट का निर्माण करती है जो आपतित प्रकाश तीव्रता के समानुपाती होती है। चौड़ा आंतरिक क्षेत्र महत्वपूर्ण है: यह फोटॉन अवशोषण के लिए आयतन बढ़ाता है (संवेदनशीलता में सुधार) और जंक्शन कैपेसिटेंस को कम करता है (तेज़ गति सक्षम करता है)।

11. उद्योग के रुझान

कॉम्पैक्ट, उच्च-गति और संवेदनशील फोटोडिटेक्टरों की मांग लगातार बढ़ रही है। PD70-01B/TR10 जैसे उपकरणों को प्रभावित करने वाले रुझानों में शामिल हैं:

• लघुकरण:छोटे उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स और IoT उपकरणों के लिए धक्का बनाए रखे या सुधारे गए प्रदर्शन के साथ छोटे ऑप्टिकल सेंसर की आवश्यकता को बढ़ावा देता है।
• बढ़ी हुई एकीकरण:जबकि अलग फोटोडायोड आवश्यक बने हुए हैं, फोटोडायोड को एक ट्रांसइम्पीडेंस एम्पलीफायर (TIA) और अन्य सिग्नल कंडीशनिंग सर्किटरी के साथ एक ही पैकेज में एकीकृत करने की प्रवृत्ति है, जिससे डिज़ाइन सरल हो जाता है।
• NIR अनुप्रयोगों का विस्तार:पारंपरिक रिमोट कंट्रोल से परे, NIR सेंसिंग निकटता सेंसिंग, हावभाव पहचान, स्पेक्ट्रल विश्लेषण और बायोमेडिकल निगरानी जैसे क्षेत्रों में विस्तार कर रहा है, जिन सभी को विश्वसनीय फोटोडिटेक्टर की आवश्यकता होती है।
• उन्नत विश्वसनीयता मानक:पर्यावरणीय नियमों (RoHS, REACH, हैलोजन-मुक्त) और कठोर ऑटोमोटिव/औद्योगिक विश्वसनीयता ग्रेड के अनुपालन विभिन्न बाजारों में उपयोग किए जाने वाले घटकों के लिए मानक बन रहे हैं।