PD204-6B 3mm 포토다이오드 데이터시트 - 3mm 직경 - 32V 역방향 전압 - 940nm 피크 감도 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

PD204-6B는 가시광선 및 근적외선 스펙트럼에서 빠른 응답과 높은 감도를 요구하는 응용 분야를 위해 설계된 고성능 실리콘 PIN 포토다이오드입니다. 표준 3mm 직경 블랙 플라스틱 패키지에 장착된 이 소자는 신뢰할 수 있는 광학 감지 능력을 제공하도록 설계되었습니다. 그 스펙트럼 응답은 특히 가시광선 및 적외선 발광 다이오드(IRED)를 보완하도록 맞춰져 있어 광전자 시스템에서 이상적인 수신기 구성 요소입니다. 이 소자는 무연 재료로 제작되었으며 관련 환경 규정을 준수하여 현대 전자 제조에 적합함을 보장합니다.

2. 주요 특징 및 핵심 장점

PD204-6B는 까다로운 감지 응용 분야에 부응하는 몇 가지 중요한 성능 특성을 통해 차별화됩니다.

• 빠른 응답 시간:이 소자는 6나노초의 일반적인 상승/하강 시간을 보여주며(VR=10V, RL=100Ω의 지정된 테스트 조건 하에서), 빠른 빛 강도 변화를 감지할 수 있습니다. 이는 데이터 전송, 물체 감지 및 타이밍에 민감한 측정을 포함하는 응용 분야에 매우 중요합니다.
• 높은 광 감도:940nm에서 1 mW/cm²의 조사도 하에서 일반적인 단락 전류(I_SC)가 3.0 μA로, 이 포토다이오드는 낮은 빛 수준에서도 강력한 전기 신호를 제공하여 신호 대 잡음비와 시스템 신뢰성을 향상시킵니다.
• 작은 접합 커패시턴스:VR=5V 및 1MHz에서 일반적인 총 커패시턴스(C_t)가 5 pF로 낮아 빠른 응답 시간에 기여하며, 상당한 신호 열화 없이 더 높은 대역폭 회로에서 동작할 수 있게 합니다.
• 견고한 구조:이 소자는 원치 않는 주변광 간섭을 최소화하는 데 도움이 되는 블랙 렌즈를 특징으로 하며, 내구성이 뛰어난 산업 표준 3mm 형식으로 패키징되어 있습니다.
• 환경 규정 준수:이 제품은 무연이며 RoHS 및 EU REACH 규정을 준수하도록 설계되어 글로벌 환경 및 안전 표준을 충족합니다.

3. 기술 파라미터 심층 분석

전기 및 광학 사양을 이해하는 것은 적절한 회로 설계 및 통합에 필수적입니다.

3.1 절대 최대 정격

이 정격은 소자에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 동작은 항상 이 경계 내에서 유지되어야 합니다.

• 역방향 전압 (V_R):32 V. 이는 포토다이오드 단자에 역방향 바이어스로 인가할 수 있는 최대 전압입니다.
• 소비 전력 (P_C):자유 공기 온도 25°C 이하에서 150 mW. 이 정격은 주변 온도가 증가함에 따라 감소하며, 디레이팅 곡선에 표시된 바와 같습니다.
• 동작 온도 (T_opr):-40°C ~ +85°C. 이 소자는 이 넓은 산업용 온도 범위에서 정상적으로 기능하도록 지정되었습니다.
• 보관 온도 (T_stg):-40°C ~ +100°C.
• 납땜 온도 (T_sol):260°C. 이는 리플로우 납땜 공정 파라미터를 안내합니다.

3.2 전기-광학 특성 (Ta=25°C)

이 파라미터들은 정상 동작 조건에서 소자의 성능을 정의합니다. 일반적인 값은 분포의 중심을 나타내며, 최소 및 최대 값은 보장된 한계를 정의합니다.

• 스펙트럼 응답:이 포토다이오드는 약 840 nm에서 1100 nm까지(0.5 상대 응답 지점에서) 민감하며, 피크 감도(λ_P)는 940 nm입니다. 이는 940nm 적외선 LED와 페어링하기에 완벽하게 적합합니다.
• 광전류 생성:
  • 단락 전류 (I_SC):E_e=1mW/cm², λ_p=940nm에서 일반적으로 3.0 μA. 이는 다이오드 양단 전압이 0일 때 생성되는 전류입니다(광전압 모드).
  • 역방향 광전류 (I_L):E_e=1mW/cm², λ_p=940nm, V_R=5V에서 최소 1.0 μA, 일반적으로 3.0 μA. 이는 다이오드가 역방향 바이어스되었을 때의 전류로, 속도와 선형성을 위한 가장 일반적인 동작 모드입니다.
• 암전류 (I_D):V_R=10V, E_e=0mW/cm²에서 최대 10 nA. 이는 빛이 없을 때 흐르는 작은 누설 전류입니다. 낮은 암전류는 약한 빛 신호를 감지하는 데 중요합니다.
• 개방 회로 전압 (V_OC):E_e=1mW/cm², λ_p=940nm에서 일반적으로 0.42 V. 이는 조명 하에서 개방 회로 양단에 생성되는 전압입니다.
• 커패시턴스 (C_t):V_R=5V, f=1MHz에서 일반적으로 5 pF. 이 접합 커패시턴스는 RC 시정수에 영향을 미치며, 따라서 감지 회로의 대역폭에 영향을 줍니다.
• 응답 속도 (t_r/t_f):V_R=10V, R_L=100Ω에서 일반적으로 6 ns. 출력 전류가 입력 빛의 변화를 얼마나 빠르게 따라갈 수 있는지를 정의합니다.

4. 성능 곡선 분석

그래픽 데이터는 파라미터가 동작 조건에 따라 어떻게 변하는지에 대한 통찰력을 제공합니다.

4.1 소비 전력 대 주변 온도

디레이팅 곡선은 주변 온도가 25°C 이상으로 상승함에 따라 최대 허용 소비 전력이 선형적으로 감소함을 보여줍니다. 설계자는 동작 지점(역방향 전압 * 광전류 + 암전류)이 이 곡선을 초과하지 않도록 하여 열 과부하를 방지해야 합니다.

4.2 스펙트럼 감도

스펙트럼 응답 곡선은 파장의 함수로서 포토다이오드의 상대적 감도를 보여줍니다. 이는 940nm에서의 피크와 약 840nm에서 1100nm까지의 유용한 대역폭을 확인시켜 줍니다. 블랙 렌즈 재료는 이 응답을 형성하여 일부 짧은 파장을 필터링합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

PD204-6B는 표준 방사형 리드, 3mm 직경 패키지를 사용합니다.

5.1 패키지 치수

치수 도면은 PCB 풋프린트 설계 및 기계적 통합을 위한 중요한 측정값을 제공합니다. 주요 치수에는 전체 직경(3mm), 리드 간격, 리드 직경 및 구성 요소 높이가 포함됩니다. 지정되지 않은 모든 공차는 ±0.25mm입니다. 캐소드는 일반적으로 더 긴 리드나 패키지 림의 평평한 부분으로 식별됩니다.

5.2 극성 식별

올바른 극성은 필수적입니다. 이 소자는 다이오드입니다. 애노드는 일반적으로 더 짧은 리드이거나 패키지의 평평한 면에 인접한 리드입니다. 역방향 바이어스(캐소드에 양전압, 애노드에 음전압)를 인가하는 것은 광전도 모드의 표준 동작 조건입니다.

6. 납땜 및 조집 지침

• 리플로우 납땜:최대 납땜 온도는 260°C로 지정됩니다. 무연 조립체에 대한 표준 적외선 또는 대류 리플로우 프로파일이 적용 가능합니다. 액상선 이상의 시간은 패키지 손상을 방지하기 위해 산업 표준에 따라 제어되어야 합니다.
• 핸드 납땜:핸드 납땜이 필요한 경우, 온도 제어 납땜 인두를 사용하십시오. 플라스틱 패키지 및 내부 반도체 다이에 대한 열 스트레스를 피하기 위해 리드당 접촉 시간을 350°C를 초과하지 않는 온도에서 3초 미만으로 제한하십시오.
• 세척:블랙 플라스틱 에폭시 재료와 호환되는 세척제를 사용하십시오. 구성 요소에 안전한 것으로 확인되지 않는 한 초음파 세척은 피하십시오.
• 보관 조건:지정된 -40°C ~ +100°C 온도 범위 내의 건조하고 불활성 환경에 보관하십시오. 게시된 사양에 대한 보장된 적합성을 위해 출하일로부터 12개월 이내에 사용하십시오.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 포장 사양

제품은 정전기 방지 백에 포장됩니다. 표준 포장 수량은 백당 200~1000개입니다. 4개의 백이 하나의 내부 카톤에 포장되며, 하나의 내부 카톤이 하나의 외부 카톤으로 배송됩니다.

7.2 라벨 정보

백 라벨에는 부품 번호(P/N), 수량(QTY), 로트 번호(LOT No.) 및 날짜 코드를 포함한 필수 추적성 및 제품 정보가 포함되어 있습니다. 이 제품은 광도 또는 파장과 같은 특정 파라미터에 대해 빈닝되거나 등급이 매겨지지 않으며, 표준 전기-광학 특성표에 따라 공급됩니다.

8. 응용 제안

8.1 대표적인 응용 회로

PD204-6B는 주로 두 가지 기본 회로 구성에서 사용됩니다:

1. 광전도(역방향 바이어스) 모드:이는 고속 및 선형 동작을 위한 선호 모드입니다. 역방향 바이어스 전압(예: 5V ~ 10V, V_R=32V 미만 유지)이 인가됩니다. 광전류(I_L)는 부하 저항(R_L)을 통해 흐릅니다. R_L양단의 전압 강하는 출력 신호입니다. 더 작은 R_L은 더 빠른 응답을 제공하지만 더 낮은 전압 출력을 제공합니다. 트랜스임피던스 증폭기(TIA)는 종종 광전류를 높은 이득과 대역폭으로 전압으로 변환하는 데 사용됩니다.
2. 광전압(제로 바이어스) 모드:포토다이오드는 고임피던스 부하(예: 연산 증폭기 입력)에 직접 연결됩니다. 이는 빛 강도에 비례하는 전압(V_OC)을 생성합니다. 이 모드는 낮은 잡음을 제공하지만 응답이 느리고 선형성이 떨어집니다.

8.2 설계 고려사항

• 바이어싱:최고의 속도와 선형성을 위해 역방향 바이어스에서 동작하십시오. 바이어스 전압과 모든 신호 전압의 합이 최대 32V를 초과하지 않도록 하십시오.
• 대역폭 및 부하:총 커패시턴스(포토다이오드 + 증폭기 입력)와 부하 저항은 대역폭을 제한하는 지배적인 극을 형성합니다(BW ≈ 1/(2πRC)). 이에 따라 R_L또는 TIA 피드백 저항을 선택하십시오.
• 주변광 제거:블랙 렌즈가 도움이 되지만, 높은 주변광 환경에서는 광학 필터링(예: 940nm 대역통과 필터) 및 동기 검출을 통한 IR 소스 변조를 고려하십시오.
• PCB 레이아웃:포토다이오드를 증폭기 입력에 가깝게 유지하여 기생 커패시턴스와 노이즈 피크업을 최소화하십시오. 차폐를 위해 접지면을 사용하십시오. 소자 근처에 커패시터로 바이어스 공급을 바이패스하십시오.

9. 기술 비교 및 차별화

포토트랜지스터와 비교하여 PD204-6B PIN 포토다이오드는 상당히 빠른 응답 시간(나노초 대 마이크로초)과 넓은 범위의 빛 강도에 걸쳐 더 나은 선형성을 제공합니다. 내부 이득이 없어 출력 전류는 낮지만 온도 의존성도 낮고 성능 예측이 더 쉽습니다. 다른 포토다이오드와 비교하여 3mm 패키지, 940nm 피크 감도, 32V 역방향 전압 및 빠른 속도의 조합으로 일반적인 IR 감지에 다용도 선택이 됩니다.

10. 자주 묻는 질문 (FAQ)

Q: I_SC와 I_L?

의 차이점은 무엇입니까? A: I_SC(단락 전류)는 다이오드 양단 전압이 0일 때 측정됩니다. I_L(역방향 광전류)는 지정된 역방향 바이어스 전압이 인가된 상태에서 측정됩니다. I_L는 일반적으로 I_SC에 매우 가깝으며, 일반적인 역방향 바이어스 모드에서 설계에 사용되는 파라미터입니다.

Q: 광전류를 사용 가능한 전압으로 어떻게 변환합니까?

A: 가장 간단한 방법은 부하 저항입니다(V_out= I_L* R_L). 더 나은 성능을 위해 트랜스임피던스 증폭기를 사용하십시오. 이는 포토다이오드 캐소드에서 낮은 임피던스 가상 접지를 제공하여 속도와 선형성을 극대화하고 V_out= -I_L* R_feedback.

을 제공합니다. Q: 이 소자를 가시광선 소스와 함께 사용할 수 있습니까?

A: 예, 하지만 감도가 감소합니다. 스펙트럼 응답 곡선은 가시광선 파장까지 민감함을 보여주지만, 그 피크는 적외선에 있습니다. 가시광선 소스와의 최적 성능을 위해서는 가시광선 스펙트럼(예: 550-650nm)에 피크가 있는 포토다이오드가 더 적합할 것입니다.

Q: 역방향 항복 전압(V_BR) 테스트의 목적은 무엇입니까? A: 이는 품질 및 견고성 테스트로, 다이오드가 애벌랜치 항복에 들어가는 전압을 나타냅니다. 정상 동작은 항상 이 값보다 훨씬 낮아야 합니다(일반적으로 V

=5V-10V 사용)._R11. 실제 응용 예시

예시 1: 자동문의 물체 근접 센서.

IR LED(940nm)와 PD204-6B가 출입구 양쪽에 배치됩니다. 빔이 방해받지 않을 때는 일정한 광전류가 감지됩니다. 사람이 빔을 차단할 때, 광전류의 감소가 문 개방 메커니즘을 트리거합니다. PD204-6B의 빠른 응답은 즉각적인 감지를 보장합니다.예시 2: 복사기의 용지 감지.

이 포토다이오드는 용지 표면에서 IR 빔을 반사시켜 용지의 유무를 감지하는 데 사용될 수 있습니다. 높은 감도로 인해 낮은 반사율 용지에서도 작동할 수 있으며, 작은 패키지로 좁은 공간에 맞출 수 있습니다.예시 3: 간단한 데이터 링크.

포토다이오드의 대역폭 내에서 주파수로 IR LED를 변조함으로써(적절한 회로 설계로 수 MHz 가능), PD204-6B는 리모컨이나 센서 원격 측정과 같은 단거리, 저데이터 속도 무선 통신에 사용될 수 있습니다.12. 동작 원리

PIN 포토다이오드는 P형과 N형 영역 사이에 넓고 가볍게 도핑된 본질(I) 영역이 끼워진 반도체 소자입니다. 반도체의 밴드갭보다 큰 에너지를 가진 광자가 본질 영역에서 흡수되면 전자-정공 쌍을 생성합니다. 내부 내장 전위(광전압 모드) 또는 인가된 역방향 바이어스 전기장(광전도 모드)의 영향 하에서, 이들 전하 캐리어는 분리되어 입사광 강도에 비례하는 광전류를 생성합니다. 넓은 본질 영역은 접합 커패시턴스를 감소시키고(고속 가능), 광자 흡수를 위한 부피를 증가시킵니다(감도 향상).

13. 산업 동향 및 배경

PD204-6B와 같은 포토다이오드는 성장하는 광전자 및 감지 분야의 기본 구성 요소입니다. 동향에는 온칩 증폭 및 신호 조절과의 통합 증가(예: 통합 광학 센서), LiDAR 및 광통신을 지원하기 위한 더 높은 속도 요구, 소비자 전자제품 및 IoT 장치를 위한 더 작은 패키지 크기 요구가 포함됩니다. 더 넓은 온도 범위와 더 낮은 전력 소비에 대한 성능 향상을 위한 지속적인 추진도 있습니다. 이와 같이 표준 풋프린트와 잘 특성화된 성능을 가진 소자는 신뢰성과 비용 효율성이 가장 중요한 다양한 산업, 상업 및 자동차 감지 응용 분야에 필수적입니다.

면책 조항: 이 문서에 제공된 정보는 기술 참고용입니다. 설계자는 특정 응용 조건에서 모든 파라미터를 확인해야 합니다. 절대 최대 정격을 초과해서는 안 됩니다. 제조사는 제공된 사양에 따라 수행되지 않은 응용에 대해 책임을 지지 않습니다.

Disclaimer: The information provided in this document is for technical reference. Designers should verify all parameters under their specific application conditions. Absolute maximum ratings must not be exceeded. The manufacturer assumes no liability for applications not in accordance with the provided specifications.