Scheda Tecnica Fotodiodo PD333-3B/L3 da 5mm - Lente Nera - Alta Sensibilità - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il PD333-3B/L3 è un fotodiodo PIN al silicio ad alte prestazioni, incapsulato in un package plastico standard da 5mm di diametro. La sua funzione principale è convertire la luce incidente, in particolare nello spettro infrarosso, in una corrente elettrica. Il dispositivo è caratterizzato da un tempo di risposta rapido e un'alta fotosensibilità, rendendolo adatto per applicazioni che richiedono un rilevamento della luce preciso e veloce. Il materiale della lente in epossidico nero garantisce una sensibilità ottimale alla radiazione infrarossa fornendo al contempo un certo grado di filtraggio della luce ambientale.

1.1 Caratteristiche e Vantaggi Principali

• Tempo di Risposta Rapido:Consente il rilevamento di segnali luminosi in rapida variazione, fondamentale per comunicazioni e sensori ad alta velocità.
• Alta Sensibilità Fotoelettrica:Fornisce un segnale elettrico forte anche a bassi livelli di luce, migliorando il rapporto segnale/rumore.
• Piccola Capacità di Giunzione:Contribuisce al tempo di risposta rapido e consente il funzionamento a frequenze più elevate.
• Conformità Ambientale:Il prodotto è privo di piombo, conforme a RoHS, EU REACH e agli standard alogen-free (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm).
• Package Standard:Il fattore di forma da 5mm è ampiamente utilizzato e compatibile con l'hardware di montaggio comune.

1.2 Applicazioni Target

Questo fotodiodo è progettato per l'uso in vari sistemi elettronici dove un rilevamento della luce affidabile è fondamentale.

• Rivelatori fotoelettrici ad alta velocità (es. collegamenti dati ottici, encoder).
• Sistemi di sicurezza e sorveglianza (es. sensori a barriera, rilevatori di movimento).
• Sistemi fotografici (es. per controllo esposizione, esposimetri).
• Sensori per automazione industriale.
• Elettronica di consumo con sensori di prossimità o luce ambientale.

2. Specifiche Tecniche e Analisi Approfondita

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento a questi limiti o oltre non è garantito.

Parametro	Simbolo	Valore	Unità
Tensione Inversa	VR	32	V
Temperatura di Funzionamento	TT_opr	-25 a +85	°C
Temperatura di Conservazione	TT_stg	-40 a +100	°C
Temperatura di Saldatura	TT_sol	260	260 °C (per tempo limitato)
Dissipazione di Potenza	PC	150	150 mW

Considerazione di Progetto:Il valore di tensione inversa di 32V fornisce un buon margine di sicurezza per i circuiti di polarizzazione tipici. Il valore di temperatura di saldatura indica compatibilità con i processi standard di rifusione senza piombo, ma il tempo sopra il punto di liquidus deve essere controllato.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche (Ta=25°C)

Questi parametri definiscono le prestazioni del dispositivo in condizioni di test specificate.

Parametro	Simbolo	Min.	Typ.	Max.	Unità	Condizione di Test
Larghezza di Banda Spettrale (0.5 responsività)	λ0.5	840	--	1100	840 - 1100 nm	--
Lunghezza d'Onda di Sensibilità di Picco	λP	--	940	--	940 nm	--
Tensione a Circuito Aperto	VOC	--	0.44	--	V	EeV_OC = 0.45 V (tip.), E_e = 5mW/cm², λ = 940nmpCorrente di Cortocircuito
I_SC = 10 μA (tip.), E_e = 1mW/cm², λ = 940nm	ISC	--	10	--	Corrente Luminosa Inversa	EeI_L = 10 μA (tip.), E_e = 1mW/cm², λ = 940nm, V_R = 5VpCorrente Oscura Inversa
I_D = 2 nA (tip.), E_e = 0mW/cm², V_R = 10V	IL	10	--	--	Tensione di Breakdown Inversa	EeV_BR > 32 V (min), E_e = 0mW/cm², I_R = 100μApCapacità TotaleRC_T = 10 pF (tip.), E_e = 0mW/cm², V_R = 5V, f = 1MHz
Tempo di Salita / Discesa	ID	--	--	10	t_r / t_f = 10 ns (tip.), V_R = 10V, R_L = 100Ω	EeAnalisi Tecnica:RLa risposta spettrale da 840nm a 1100nm, con picco a 940nm, identifica chiaramente questo dispositivo come sensibile all'infrarosso. La tipica corrente luminosa di 10μA a 1mW/cm² di irradianza ne definisce la sensibilità. La bassa corrente oscura (max 10nA) è cruciale per rilevare segnali deboli. Il tempo di risposta di 10ns conferma la sua capacità per applicazioni ad alta velocità. La capacità di giunzione di 10pF è un fattore chiave che determina la costante di tempo RC del circuito di rilevamento.
2.3 Sistema di Binning (Rank I_L)	VBR	32	170	--	V	EeI fotodiodi vengono selezionati (binnati) in base alla loro Corrente Luminosa Inversa (I_L) misurata in condizioni standard (E_e = 1mW/cm², λ = 940nm, V_R = 5V). Ciò garantisce coerenza nella sensibilità tra i lotti di produzione.RNumero Bin
BIN1	Ct	--	10	--	BIN2	EeBIN3RBIN4
I_L Min (μA)	tr8f	--	10	--	10	VR12L14

I_L Max (μA)10

12_L14

16_LImplicazione di Progetto:_ePer applicazioni che richiedono una corrispondenza stretta della sensibilità tra più sensori, potrebbe essere necessario specificare un bin particolare o una miscela di bin per mantenere l'uniformità delle prestazioni del sistema._p3. Analisi delle Curve di Prestazione_RLa scheda tecnica fornisce diverse curve caratteristiche che illustrano come i parametri chiave variano con le condizioni operative.

3.1 Sensibilità Spettrale	La curva di risposta spettrale mostra la sensibilità relativa del dispositivo alle diverse lunghezze d'onda. Ha un picco a 940nm (infrarosso vicino) e una risposta significativa tra circa 840nm e 1100nm. Questo lo rende ideale per l'uso con comuni LED infrarossi da 850nm o 940nm. La lente nera aiuta ad attenuare la luce visibile, riducendo il rumore dalle sorgenti ambientali.	3.2 Dipendenza dalla Temperatura	Due curve chiave illustrano gli effetti della temperatura:	Corrente Oscura Inversa vs. Temperatura Ambiente:
La corrente oscura (I_D) aumenta esponenzialmente con la temperatura. Questa è una proprietà fondamentale dei semiconduttori. A temperature elevate (es. vicino alla massima temperatura operativa di 85°C), la corrente oscura può diventare significativa, rischiando di mascherare segnali ottici deboli. I progettisti devono tenerne conto in ambienti ad alta temperatura.LDissipazione di Potenza vs. Temperatura Ambiente:	10	20	30	40
La massima dissipazione di potenza consentita diminuisce all'aumentare della temperatura ambiente. Questa curva di derating è essenziale per garantire che il dispositivo non si surriscaldi sotto il proprio carico elettrico, sebbene per fotodiodi che operano principalmente in modalità fotovoltaica o a bassa corrente, questo sia spesso meno critico che per i dispositivi di potenza.L3.3 Linearità e Risposta Dinamica	20	30	40	50

Corrente Luminosa Inversa vs. Irradianza (E_e):Questa curva mostra tipicamente una relazione lineare tra la potenza della luce incidente e la fotocorrente generata su diversi ordini di grandezza. Questa linearità è un vantaggio chiave dei fotodiodi PIN per applicazioni di misurazione della luce.

Capacità Terminale vs. Tensione Inversa:

La capacità di giunzione (C_T) diminuisce all'aumentare della tensione di polarizzazione inversa. Una capacità inferiore si traduce in una costante di tempo RC più piccola, consentendo una risposta del circuito più rapida. I progettisti possono bilanciare una tensione di polarizzazione più alta (e quindi una corrente oscura leggermente più alta) per una velocità migliorata.

Tempo di Risposta vs. Resistenza di Carico:

Il tempo di salita/discesa (t_r/t_f) aumenta con una resistenza di carico (R_L) maggiore a causa della costante RC più grande formata dalla capacità di giunzione del fotodiodo e dal carico. Per applicazioni ad alta velocità, è preferibile una resistenza di carico di basso valore o una configurazione con amplificatore di transimpedenza.

4. Informazioni Meccaniche e sul Package

4.1 Dimensioni del PackageIl dispositivo utilizza un package radiale standard da 5mm di diametro. Il disegno dimensionale specifica il diametro del corpo, la distanza tra i terminali, il diametro dei terminali e le dimensioni complessive. Si applica una tolleranza tipica di ±0.25mm salvo diversa indicazione su dimensioni specifiche. Il package è realizzato in plastica nera (epossidica) con una lente sulla parte superiore.4.2 Identificazione della Polarità_DIl catodo è tipicamente identificato da un terminale più lungo, da un punto piatto sul bordo del package o da altre marcature come per il disegno del package. La polarità corretta deve essere osservata quando si collega il dispositivo in un circuito, con il catodo collegato alla tensione più positiva quando è polarizzato inversamente.5. Linee Guida per il Montaggio e la Manipolazione5.1 Saldatura

Il dispositivo può sopportare una temperatura di picco di saldatura di 260°C, in linea con i profili comuni di rifusione senza piombo. Tuttavia, la durata dell'esposizione a temperature superiori al punto di liquidus della saldatura dovrebbe essere minimizzata per prevenire stress termici sul package e sul die semiconduttore. È accettabile anche la saldatura manuale con un saldatore a temperatura controllata, avendo cura di limitare il tempo di riscaldamento dei terminali.

5.2 Conservazione e Manipolazione_eI dispositivi devono essere conservati nelle loro originali buste barriera all'umidità, in un ambiente entro l'intervallo di temperatura di conservazione (-40°C a +100°C) e a bassa umidità. Durante la manipolazione devono essere osservate le normali precauzioni ESD (scarica elettrostatica), poiché la giunzione semiconduttrice può essere danneggiata dall'elettricità statica.6. Informazioni su Imballaggio e Ordine6.1 Specifiche di ImballoIl formato di imballo standard è:_t200 a 500 pezzi per busta.5 buste per scatola interna.10 scatole per cartone master._rQuesto imballo sfuso è adatto per linee di assemblaggio automatizzate._f6.2 Informazioni sull'Etichetta_LL'etichetta del prodotto contiene informazioni chiave per la tracciabilità e l'identificazione:

P/N:

Numero di Prodotto (es. PD333-3B/L3).

CAT:

Rank di Intensità Luminosa (corrisponde al Bin I_L).

LOT No:

Numero di Lotto di Produzione per tracciabilità.

Informazioni sul codice data.

7. Note Applicative e Considerazioni di Progetto

7.1 Configurazione del Circuito

I fotodiodi PIN possono essere utilizzati in due modalità principali:

Modalità Fotovoltaica (Polarizzazione Zero):

Il diodo non è polarizzato esternamente. Genera una tensione e una corrente quando illuminato. Questa modalità offre una corrente oscura molto bassa e una buona linearità a bassi livelli di luce, ma ha una risposta più lenta a causa della maggiore capacità di giunzione.

Modalità Fotoconduttiva (Polarizzazione Inversa):

• Viene applicata una tensione inversa. Ciò riduce la capacità di giunzione (accelerando la risposta) e allarga la regione di svuotamento (migliorando l'efficienza). È la modalità preferita per applicazioni ad alta velocità e alta linearità, sebbene la corrente oscura sia più alta.
• 7.2 Elettronica di Interfaccia
• Per l'uscita in corrente, viene spesso utilizzato un amplificatore di transimpedenza (TIA) per convertire la piccola corrente del fotodiodo in un segnale di tensione utilizzabile, mantenendo un cortocircuito virtuale ai capi del diodo (mantenendolo effettivamente a polarizzazione zero). Per l'uscita in tensione in modalità fotovoltaica, dovrebbe essere utilizzato un amplificatore ad alta impedenza di ingresso (es. op-amp con ingresso JFET o CMOS) per evitare il carico del segnale.

7.3 Considerazioni Ottiche

Per massimizzare le prestazioni:

Allineare la sorgente di luce infrarossa alla lunghezza d'onda di sensibilità di picco (940nm).

• Utilizzare filtri ottici appropriati per bloccare la luce ambientale indesiderata, specialmente se si opera in ambienti con forti sorgenti di luce visibile.Considerare la sensibilità angolare del fotodiodo; la lente del package ha un angolo di visione specifico.
• 8. Confronto Tecnico e DifferenziazioneRispetto ai fototransistor, il fotodiodo PIN PD333-3B/L3 offre:_LRisposta Più Veloce:
• I fotodiodi sono intrinsecamente più veloci dei fototransistor a causa dell'assenza di effetti di accumulo di carica associati al guadagno del transistor.Migliore Linearità:
• La fotocorrente è più linearmente proporzionale all'intensità luminosa su un intervallo più ampio.

Rumore Inferiore:

Generalmente ha prestazioni di rumore inferiori, vantaggioso per rilevare segnali deboli.

Nessun Guadagno Interno:Fornisce solo guadagno unitario (idealmente una coppia elettrone-lacuna per fotone), richiedendo amplificazione esterna, mentre i fototransistor forniscono un guadagno di corrente interno (beta).La scelta dipende dalla necessità dell'applicazione di velocità/linearità (fotodiodo) rispetto all'alta sensibilità con circuitazione semplice (fototransistor).9. Domande Frequenti (FAQ)9.1 Qual è la differenza tra i parametri I_SC e I_L?

Corrente di Cortocircuito (I_SC):

Misurata con zero volt ai capi del diodo (modalità fotovoltaica). Rappresenta la massima fotocorrente che il dispositivo può generare sotto una data illuminazione.

Corrente Luminosa Inversa (I_L):

Misurata con una specifica tensione di polarizzazione inversa applicata (modalità fotoconduttiva). Questo è il parametro utilizzato per il sistema di binning ed è spesso la corrente operativa rilevante nei circuiti pratici.

• 9.2 Come seleziono il bin corretto per la mia applicazione?
• Se il tuo progetto di circuito ha un guadagno fisso e richiede un livello di segnale di uscita specifico per un dato ingresso di luce, scegli un bin che fornisca l'intervallo I_L necessario. Per applicazioni che utilizzano feedback o controllo automatico del guadagno, un bin più ampio o qualsiasi bin può essere accettabile. Per array multi-sensore, specificare un singolo bin stretto garantisce uniformità.
• 9.3 Questo sensore può essere utilizzato per il rilevamento della luce visibile?

Sebbene abbia una sensibilità residua nello spettro rosso visibile (vicino a 700nm), la sua risposta è ottimizzata per l'infrarosso vicino (840-1100nm). La lente nera attenua ulteriormente la luce visibile. Per il rilevamento primario della luce visibile, sarebbe più appropriato un fotodiodo con lente trasparente e un picco spettrale nell'intervallo visibile (es. 550nm per il verde).

10. Principio di Funzionamento

• Un fotodiodo PIN è un dispositivo semiconduttore con un'ampia regione intrinseca (I) leggermente drogata, racchiusa tra regioni di tipo P e di tipo N. Quando fotoni con energia maggiore del bandgap del semiconduttore vengono assorbiti nella regione intrinseca, creano coppie elettrone-lacuna. Sotto l'influenza del campo elettrico interno (in modalità fotovoltaica) o di un campo di polarizzazione inversa applicato (in modalità fotoconduttiva), questi portatori di carica vengono separati, generando una fotocorrente misurabile proporzionale all'intensità della luce incidente. L'ampia regione intrinseca consente un efficiente assorbimento dei fotoni e riduce la capacità di giunzione, consentendo un funzionamento ad alta velocità.11. Tendenze del Settore
• Il mercato dei fotodiodi infrarossi continua a crescere, trainato da applicazioni in:Automotive:
• LiDAR per guida autonoma, sensori di occupazione nell'abitacolo.Elettronica di Consumo:
• Sensori di prossimità, riconoscimento facciale, monitoraggio della frequenza cardiaca nei dispositivi indossabili.Industrial IoT:

Visione artificiale, monitoraggio delle condizioni, sensori di livello.

Comunicazioni:

Collegamenti dati ottici a corto raggio (VLC, IRDA)._SCLe tendenze includono un'ulteriore miniaturizzazione (verso package di dimensioni chip), l'integrazione con amplificazione ed elaborazione del segnale on-chip (creando sensori ottici intelligenti) e il miglioramento di metriche prestazionali come corrente oscura più bassa e velocità più elevata per soddisfare le esigenze di tecnologie emergenti come il sensing a tempo di volo (ToF)._LDisclaimer: Le informazioni fornite in questo documento tecnico si basano sulla scheda tecnica di riferimento e sono solo a scopo informativo. Le specifiche sono soggette a modifiche. Fare sempre riferimento all'ultima documentazione ufficiale per lavori di progettazione critici. I grafici e i valori tipici non rappresentano specifiche garantite. Il produttore non si assume alcuna responsabilità per applicazioni che non rispettano i valori massimi assoluti o le corrette linee guida d'uso.

Short-Circuit Current (I_SC):Measured with zero volts across the diode (photovoltaic mode). It represents the maximum photocurrent the device can generate under given illumination.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.

.2 How do I select the correct bin for my application?

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_Lrange. For applications using feedback or automatic gain control, a wider bin or any bin may be acceptable. For multi-sensor arrays, specifying a single tight bin ensures uniformity.

.3 Can this sensor be used for visible light detection?

While it has some residual sensitivity in the visible red spectrum (near 700nm), its response is optimized for near-infrared (840-1100nm). The black lens further attenuates visible light. For primary visible light detection, a photodiode with a clear lens and a spectral peak in the visible range (e.g., 550nm for green) would be more appropriate.

. Operational Principle

A PIN photodiode is a semiconductor device with a wide, lightly doped intrinsic (I) region sandwiched between P-type and N-type regions. When photons with energy greater than the semiconductor's bandgap are absorbed in the intrinsic region, they create electron-hole pairs. Under the influence of the built-in electric field (in photovoltaic mode) or an applied reverse bias field (in photoconductive mode), these charge carriers are swept apart, generating a measurable photocurrent that is proportional to the incident light intensity. The wide intrinsic region allows for efficient photon absorption and reduces junction capacitance, enabling high-speed operation.

. Industry Trends

The market for infrared photodiodes continues to grow, driven by applications in:

• Automotive:LiDAR for autonomous driving, in-cabin occupancy sensing.
• Consumer Electronics:Proximity sensors, facial recognition, heart-rate monitoring in wearables.
• Industrial IoT:Machine vision, condition monitoring, level sensing.
• Communications:Short-range optical data links (VLC, IRDA).

Trends include further miniaturization (moving towards chip-scale packages), integration with on-chip amplification and signal processing (creating smart optical sensors), and improving performance metrics like lower dark current and higher speed to meet the demands of emerging technologies like time-of-flight (ToF) sensing.

Disclaimer: The information provided in this technical document is based on the referenced datasheet and is for informational purposes only. Specifications are subject to change. Always refer to the latest official documentation for critical design work. The graphs and typical values do not represent guaranteed specifications. The manufacturer assumes no liability for applications not adhering to the absolute maximum ratings or proper usage guidelines.