PD333-3B/L2 5mm 포토다이오드 데이터시트 - 5mm 직경 - 32V 역방향 전압 - 150mW 소비 전력 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

PD333-3B/L2는 표준 5mm 직경 플라스틱 패키지에 장착된 고속, 고감도 실리콘 PIN 포토다이오드입니다. 주된 기능은 빛, 특히 적외선 스펙트럼의 빛을 전류로 변환하는 것입니다. 이 소자는 블랙 에폭시 렌즈를 특징으로 하여, 주변광 필터링 기능을 제공하면서 적외선 복사에 대한 감도를 향상시킵니다. 이 부품은 다양한 환경 조건에서 빠른 응답 시간과 안정적인 성능을 요구하는 응용 분야를 위해 설계되었습니다.

핵심 장점:이 포토다이오드의 주요 강점은 빠른 응답 시간, 높은 광감도, 그리고 낮은 접합 커패시턴스를 포함합니다. 이러한 특성들은 빛 강도의 급격한 변화를 감지하는 데 적합하게 만듭니다. 또한 이 소자는 RoHS 및 EU REACH 규정을 준수하여 무연 재료 사용과 환경 안전 기준 준수를 나타냅니다.

목표 시장:이 포토다이오드는 전자 산업을 대상으로 하며, 특히 보안 시스템, 고속 광통신 링크, 카메라 노출 측정 시스템 및 정밀하고 빠른 빛 감지가 필요한 기타 광전자 응용 분야에 사용됩니다.

2. 기술 파라미터 심층 분석

2.1 절대 최대 정격

이 정격들은 소자에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 이러한 조건에서의 동작은 보장되지 않습니다.

• 역방향 전압 (VR):32 V. 이는 포토다이오드 단자에 가할 수 있는 최대 역방향 바이어스 전압입니다.
• 동작 온도 (Topr):-25°C ~ +85°C. 정상적인 소자 동작을 위한 주변 온도 범위입니다.
• 보관 온도 (Tstg):-40°C ~ +100°C. 비동작 상태에서 보관할 수 있는 온도 범위입니다.
• 납땜 온도 (Tsol):260°C. 납땜 공정 중 소자가 견딜 수 있는 피크 온도로, 일반적으로 짧은 시간 동안(예: 10초) 적용됩니다.
• 소비 전력 (Pc):자유 공기 온도 25°C 이하에서 150 mW. 소자가 안전하게 소산할 수 있는 최대 전력입니다.

2.2 전기-광학 특성

이 파라미터들은 Ta=25°C에서 측정되며, 지정된 테스트 조건에서 소자의 성능을 정의합니다.

• 분광 대역폭 (λ0.5):840 nm ~ 1100 nm. 이는 포토다이오드의 응답성이 피크 값의 절반 이상인 파장 범위입니다. 주로 근적외선 영역에서의 감도를 나타냅니다.
• 최대 감도 파장 (λP):940 nm (전형적). 포토다이오드가 가장 민감하게 반응하는 빛의 파장입니다.
• 개방 회로 전압 (VOC):0.39 V (전형적). 외부 부하가 연결되지 않은 상태(개방 회로)에서 조명 하(λp=940nm, Ee=1mW/cm²) 포토다이오드 단자에 발생하는 전압입니다.
• 단락 전류 (ISC):35 µA (전형적). 동일한 조명 하에서 단자가 서로 단락되었을 때 포토다이오드를 통해 흐르는 전류입니다.
• 역방향 광전류 (IL):35 µA (전형적, 최소 25 µA). 포토다이오드가 역방향 바이어스(VR=5V) 상태에서 조명을 받을 때 흐르는 전류입니다. 이는 광검출 회로의 핵심 파라미터입니다.
• 역방향 암전류 (ID):5 nA (전형적, 최대 30 nA). 완전한 암흑 상태에서 역방향 바이어스(VR=10V) 하에 흐르는 작은 누설 전류입니다. 일반적으로 신호 대 잡음비를 위해 낮은 값이 더 좋습니다.
• 역방향 항복 전압 (VBR):최소 32 V, 전형 170 V. 다이오드가 크게 전도되기 시작하는(항복) 역방향 전압입니다. 최소 정격은 절대 최대 정격과 일치합니다.
• 총 커패시턴스 (Ct):18 pF (전형적). VR=5V 및 f=1MHz에서의 접합 커패시턴스입니다. 낮은 커패시턴스는 더 빠른 응답 시간에 기여합니다.
• 상승 시간 / 하강 시간 (tr / tf):45 ns (전형적). 빛 강도의 계단 변화에 대한 응답으로 출력 신호가 최종 값의 10%에서 90%까지 상승(또는 90%에서 10%까지 하강)하는 데 필요한 시간으로, VR=10V 및 RL=100Ω 조건에서 측정됩니다.

3. 성능 곡선 분석

데이터시트는 주요 파라미터들이 동작 조건에 따라 어떻게 변하는지 보여주는 여러 특성 곡선을 제공합니다. 이들은 회로 설계에 필수적입니다.

3.1 소비 전력 대 주변 온도

이 곡선은 주변 온도가 25°C 이상으로 증가함에 따라 허용 가능한 최대 소비 전력이 감소하는 것을 보여줍니다. 설계자는 고온 환경에서 열 손상을 방지하기 위해 전력 처리 능력을 감액해야 합니다.

3.2 분광 감도

이 그래프는 포토다이오드의 정규화된 응답성을 파장에 대해 도표화합니다. 940 nm에서의 최대 감도와 약 840 nm에서 1100 nm까지의 분광 대역폭을 시각적으로 확인하여 적외선 응용에 대한 적합성을 강조합니다.

3.3 역방향 암전류 대 주변 온도

암전류는 온도가 증가함에 따라 지수적으로 증가합니다. 이 곡선은 고온에서 동작하는 응용 분야에 매우 중요하며, 증가된 암전류는 검출 시스템의 잡음 바닥을 높이기 때문입니다.

3.4 역방향 광전류 대 조도 (Ee)

이 도표는 생성된 광전류(IL)와 입사 광 전력 밀도(조도) 사이의 지정된 범위 내 선형 관계를 보여줍니다. 이는 정확한 빛 측정에 필수적인 소자의 선형 광응답을 확인시켜 줍니다.

3.5 단자 커패시턴스 대 역방향 전압

접합 커패시턴스(Ct)는 역방향 바이어스 전압(VR)이 증가함에 따라 감소합니다. 이 곡선은 설계자가 응답 속도(높은 VR에서 낮은 커패시턴스)와 전력 소비/잡음 사이의 균형을 최적화하는 동작 바이어스 전압을 선택할 수 있게 합니다.

3.6 응답 시간 대 부하 저항

이 그래프는 검출 회로에서 상승/하강 시간(tr/tf)이 부하 저항(RL)에 따라 어떻게 변하는지 보여줍니다. 더 작은 부하 저항으로 더 빠른 응답 시간을 얻을 수 있지만, 이는 출력 전압 스윙도 감소시킵니다. 이 곡선은 원하는 대역폭에 맞는 RL을 선택하는 데 도움이 됩니다.

4. 기계적 및 패키징 정보

4.1 패키지 치수

이 소자는 방사형 리드, 5mm 직경 플라스틱 패키지입니다. 치수 도면은 본체 직경, 리드 간격, 리드 직경 및 전체 치수를 지정합니다. 도면에 별도로 명시되지 않는 한 표준 공차는 ±0.25mm임을 나타내는 주석이 있습니다. 캐소드는 일반적으로 더 긴 리드나 패키지 가장자리의 평평한 부분으로 식별됩니다.

4.2 극성 식별

애노드는 더 짧은 리드에 연결되고, 캐소드는 더 긴 리드에 연결됩니다. 패키지는 캐소드 리드 근처에 평평한 면이 있을 수도 있습니다. 회로 조립 시 올바른 극성을 준수해야 합니다.

5. 납땜 및 조립 지침

납땜 온도의 절대 최대 정격은 260°C입니다. 이는 표준 무연 리플로우 납땜 프로파일(예: IPC/JEDEC J-STD-020)과 호환됩니다. 소자는 이 온도에 장시간 노출되어서는 안 되며, 일반적인 리플로우 피크 온도 지속 시간은 20-40초입니다. 리드에서 260°C 한계를 초과하지 않는 조건에서 온도 제어 납땜 인두를 사용한 수동 납땜도 허용됩니다. 보관은 수분 흡수 및 기타 열화를 방지하기 위해 지정된 Tstg 범위인 -40°C ~ +100°C 내의 건조한 주변 환경에서 이루어져야 합니다.

6. 포장 및 주문 정보

표준 포장 사양은 봉지당 200-500개, 박스당 5봉지, 카톤당 10박스입니다. 포장의 라벨에는 고객 제품 번호(CPN), 제품 번호(P/N), 포장 수량(QTY) 및 로트 번호(LOT No) 필드가 포함됩니다. CAT(광도 등급), HUE(주 파장 등급), REF(순방향 전압 등급)와 같은 다른 필드는 나열되어 있지만 LED에 더 전형적입니다. 이 포토다이오드의 경우, 이 필드들은 실제로 등급 분류에 사용되지 않을 수 있습니다. 제품 번호 PD333-3B/L2는 제조사의 내부 명명 규칙을 따릅니다.

7. 응용 제안

7.1 대표적인 응용 시나리오

• 고속 광 검출:45ns 응답 시간이 유리한 광 데이터 링크, 바코드 스캐너, 레이저 거리 측정기에 사용됩니다.
• 보안 시스템:패시브 적외선(PIR) 모션 센서, 빔 차단 센서, 광 커튼에 통합됩니다.
• 카메라 시스템:자동 노출 제어, 플래시 모니터링, 적외선 필터링 감지에 사용됩니다.
• 산업용 센싱:자동화 장비에서의 물체 감지, 에지 센싱, 불투명도 측정.

7.2 설계 고려사항

• 바이어스 회로:가장 빠른 응답을 위해 포토다이오드를 역방향 바이어스(광전도) 모드로 동작시킵니다. 트랜스임피던스 증폭기(TIA)가 광전류를 전압 신호로 변환하는 데 일반적으로 사용됩니다.
• 잡음 감소:소자와 회로를 전기적 잡음으로부터 차폐하십시오. TIA에는 저잡음 연산 증폭기를 사용하고, 특히 고온에서 암전류의 영향을 완화하기 위한 필터링을 고려하십시오.
• 광학적 고려사항:블랙 에폭시는 적외선을 투과합니다. 특정 파장 필터링을 위해서는 추가적인 외부 광학 필터가 필요할 수 있습니다. 광학 개구부가 깨끗하고 적절하게 정렬되었는지 확인하십시오.
• 부하 저항 선택:필요한 대역폭(응답 시간 대 부하 저항 곡선 참조)과 원하는 출력 전압 레벨(Vout = IL * RL)에 기반하여 RL을 선택하십시오.

8. 기술 비교

표준 포토다이오드나 포토트랜지스터와 비교하여, PD333-3B/L2는 속도와 감도의 균형 잡힌 조합을 제공합니다. 그 PIN 구조는 표준 PN 포토다이오드보다 더 넓은 공핍 영역을 제공하여, 더 낮은 접합 커패시턴스(전형 18 pF)로 더 빠른 응답과 적외선 스펙트럼에서 더 높은 양자 효율을 가져옵니다. 5mm 패키지는 더 작은 SMD 포토다이오드보다 더 큰 활성 영역을 제공하여 더 많은 빛을 수집하여 더 높은 신호 출력을 내는데, 이는 저조도 또는 장거리 감지 시나리오에서 유리할 수 있습니다.

9. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

Q: 단락 전류(ISC)와 역방향 광전류(IL)의 차이는 무엇인가요?

A: ISC는 바이어스 전압이 0인 상태(단자 단락)에서 측정되는 반면, IL은 인가된 역방향 바이어스(예: 5V) 하에서 측정됩니다. PIN 포토다이오드의 경우 IL은 일반적으로 ISC와 매우 가깝고, 대부분의 바이어스된 검출 회로에서 사용되는 파라미터입니다.

Q: 이 포토다이오드를 가시광선 감지에 사용할 수 있나요?

A: 가시광선 적색 스펙트럼(700nm 근처)에서 어느 정도 감도가 있지만, 그 피크는 940nm(적외선)에 있습니다. 가시광선에 최적의 성능을 위해서는 가시광선 범위(예: 550-650nm)에 최대 감도를 가진 포토다이오드가 더 적합합니다.

Q: 광전류(IL)를 사용 가능한 전압으로 어떻게 변환하나요?

A: 가장 일반적인 방법은 트랜스임피던스 증폭기(TIA)를 사용하는 것입니다. 출력 전압은 Vout = -IL * Rf이며, 여기서 Rf는 TIA의 피드백 저항입니다. 이 구성은 또한 포토다이오드를 가상 단락 상태로 유지하여 접합 커패시턴스의 영향을 최소화합니다.

Q: "무연(Pb free)" 및 "RoHS 준수" 표시는 무엇을 의미하나요?

A: 이는 제품이 납(Pb)을 사용하지 않고 제조되었으며, 전기 및 전자 장비의 특정 유해 물질을 제한하는 유럽 연합의 유해 물질 제한 지침을 준수함을 나타냅니다.

10. 실제 사용 사례

적외선 근접 센서 설계:PD333-3B/L2는 940nm 적외선 LED와 짝을 지어 간단한 근접 또는 물체 감지 센서를 만들 수 있습니다. LED는 특정 주파수로 펄싱됩니다. 포토다이오드는 반사된 IR 빛을 감지합니다. 역방향 바이어스 모드의 포토다이오드, 그 뒤를 이은 TIA, 그리고 LED의 펄스 주파수에 맞춘 대역 통과 필터를 갖춘 회로는 주변광 잡음으로부터 약한 반사 신호를 효과적으로 추출할 수 있습니다. 45ns 응답 시간은 고주파 변조를 가능하게 하여 내잡음성을 향상시키고 더 빠른 감지 주기를 가능하게 합니다.

11. 동작 원리

PIN 포토다이오드는 P형과 N형 영역 사이에 본질(I) 영역이 끼워진 반도체 소자입니다. 반도체의 밴드갭보다 큰 에너지를 가진 광자가 소자에 충격을 가하면, 본질 영역에서 전자-정공 쌍을 생성합니다. 역방향 바이어스 하에서, 본질 영역을 가로지르는 전기장은 이러한 전하 운반체들을 각각의 단자 쪽으로 쓸어내어 입사광 강도에 비례하는 광전류를 생성합니다. 넓은 본질 영역은 접합 커패시턴스를 감소시키고(더 빠른 응답 가능), 특히 적외선과 같은 더 긴 파장에 대해 광자 흡수를 위한 부피를 증가시켜(감도 향상) 줍니다.

12. 산업 동향

포토다이오드에 대한 수요는 산업 자동화, 자동차 LiDAR, 소비자 가전(예: 스마트폰 근접 센서), 생체 의학 센싱과 같은 분야에서 계속 성장하고 있습니다. 동향에는 칩 스케일 패키지(CSP)로의 추가 소형화, 온칩 증폭 및 신호 처리 회로와의 통합, 특정 파장 대역(예: 가스 감지용)을 위한 포토다이오드 개발이 포함됩니다. 또한 낮은 암전류, 더 높은 속도, 가혹한 환경 조건 하에서 향상된 신뢰성과 같은 성능 지표 개선에도 초점이 맞춰져 있습니다. PD333-3B/L2는 이러한 진화하는 환경에서 성숙하고 신뢰할 수 있는 부품을 대표하며, 견고한 적외선 감지가 필요한 비용 민감적이고 대량의 응용 분야에 매우 적합합니다.