Lembaran Data Fotodiod 5mm PD333-3B/L2 - Diameter 5mm - Voltan Songsang 32V - Penyerakan Kuasa 150mW - Dokumen Teknikal Bahasa Melayu

1. Gambaran Keseluruhan Produk

PD333-3B/L2 ialah fotodiod silikon PIN berkelajuan tinggi dan kepekaan tinggi yang dibungkus dalam pakej plastik diameter 5mm standard. Fungsi utamanya adalah untuk menukar cahaya, terutamanya dalam spektrum inframerah, kepada arus elektrik. Peranti ini mempunyai kanta epoksi hitam, yang meningkatkan kepekaannya terhadap sinaran inframerah sambil memberikan penapisan cahaya ambien. Komponen ini direka untuk aplikasi yang memerlukan masa tindak balas pantas dan prestasi yang boleh dipercayai dalam pelbagai keadaan persekitaran.

Kelebihan Teras:Kekuatan utama fotodiod ini termasuk masa tindak balas pantas, fotokepekaan tinggi, dan kapasitansi simpang kecil. Ciri-ciri ini menjadikannya sesuai untuk mengesan perubahan pantas dalam keamatan cahaya. Peranti ini juga mematuhi peraturan RoHS dan EU REACH, menunjukkan penggunaan bahan bebas plumbum dan pematuhan kepada piawaian keselamatan alam sekitar.

Pasaran Sasaran:Fotodiod ini disasarkan untuk industri elektronik, khususnya untuk digunakan dalam sistem keselamatan, pautan komunikasi optik berkelajuan tinggi, sistem pengukuran cahaya kamera, dan aplikasi optoelektronik lain yang memerlukan pengesanan cahaya yang tepat dan pantas.

2. Penerangan Mendalam Parameter Teknikal

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan ini menentukan had di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Operasi di bawah keadaan ini tidak dijamin.

• Voltan Songsang (VR):32 V. Ini adalah voltan pincang songsang maksimum yang boleh dikenakan merentasi terminal fotodiod.
• Suhu Operasi (Topr):-25°C hingga +85°C. Julat suhu persekitaran untuk operasi normal peranti.
• Suhu Penyimpanan (Tstg):-40°C hingga +100°C. Julat suhu untuk penyimpanan bukan operasi.
• Suhu Pateri (Tsol):260°C. Suhu puncak yang boleh ditahan peranti semasa proses pateri, biasanya untuk tempoh singkat (contohnya, 10 saat).
• Penyerakan Kuasa (Pc):150 mW pada atau di bawah suhu udara bebas 25°C. Kuasa maksimum yang boleh diserakkan oleh peranti dengan selamat.

2.2 Ciri-ciri Elektro-Optik

Parameter ini diukur pada Ta=25°C dan menentukan prestasi peranti di bawah keadaan ujian yang ditetapkan.

• Lebar Jalur Spektrum (λ0.5):840 nm hingga 1100 nm. Ini adalah julat panjang gelombang di mana responsiviti fotodiod adalah sekurang-kurangnya separuh daripada nilai puncaknya. Ia menunjukkan kepekaan terutamanya dalam kawasan inframerah dekat.
• Panjang Gelombang Kepekaan Puncak (λP):940 nm (Tipikal). Panjang gelombang cahaya di mana fotodiod paling sensitif.
• Voltan Litar Terbuka (VOC):0.39 V (Tipikal). Voltan yang dijana merentasi terminal fotodiod di bawah penyinaran (Ee=1mW/cm² pada λp=940nm) apabila tiada beban luaran disambungkan (litar terbuka).
• Arus Litar Pintas (ISC):35 µA (Tipikal). Arus yang mengalir melalui fotodiod di bawah penyinaran yang sama apabila terminal dipintaskan bersama.
• Arus Cahaya Songsang (IL):35 µA (Tipikal, Min 25 µA). Arus yang mengalir apabila fotodiod dipincang songsang (VR=5V) dan disinari. Ini adalah parameter utama untuk litar pengesanan foto.
• Arus Gelap Songsang (ID):5 nA (Tipikal, Maks 30 nA). Arus bocor kecil yang mengalir di bawah pincang songsang (VR=10V) dalam kegelapan lengkap. Nilai yang lebih rendah secara amnya lebih baik untuk nisbah isyarat-ke-hingar.
• Voltan Pecahan Songsang (VBR):Min 32 V, Tipikal 170 V. Voltan songsang di mana diod mula mengalir dengan banyak (pecah). Penarafan minimum selaras dengan Penarafan Maksimum Mutlak.
• Kapasitansi Jumlah (Ct):18 pF (Tipikal). Kapasitansi simpang pada VR=5V dan f=1MHz. Kapasitansi yang lebih rendah menyumbang kepada masa tindak balas yang lebih pantas.
• Masa Naik / Masa Turun (tr / tf):45 ns (Tipikal). Masa yang diperlukan untuk isyarat keluaran naik dari 10% ke 90% (atau turun dari 90% ke 10%) daripada nilai akhirnya sebagai tindak balas kepada perubahan langkah dalam keamatan cahaya, diukur dengan VR=10V dan RL=100Ω.

3. Analisis Lengkung Prestasi

Lembaran data menyediakan beberapa lengkung ciri yang menggambarkan bagaimana parameter utama berubah dengan keadaan operasi. Ini adalah penting untuk reka bentuk litar.

3.1 Penyerakan Kuasa vs Suhu Persekitaran

Lengkung ini menunjukkan penyerakan kuasa maksimum yang dibenarkan berkurangan apabila suhu persekitaran meningkat melebihi 25°C. Pereka bentuk mesti mengurangkan keupayaan pengendalian kuasa dalam persekitaran suhu tinggi untuk mengelakkan kerosakan terma.

3.2 Kepekaan Spektrum

Graf ini memplot responsiviti ternormal fotodiod terhadap panjang gelombang. Ia mengesahkan secara visual kepekaan puncak pada 940 nm dan lebar jalur spektrum dari kira-kira 840 nm hingga 1100 nm, menonjolkan kesesuaiannya untuk aplikasi inframerah.

3.3 Arus Gelap Songsang vs Suhu Persekitaran

Arus gelap meningkat secara eksponen dengan suhu. Lengkung ini adalah kritikal untuk aplikasi yang beroperasi pada suhu tinggi, kerana peningkatan arus gelap menaikkan paras hingar sistem pengesanan.

3.4 Arus Cahaya Songsang vs Penyinaran (Ee)

Plot ini menunjukkan hubungan linear antara fotokarus yang dijana (IL) dan ketumpatan kuasa cahaya insiden (penyinaran) dalam julat tertentu. Ia mengesahkan responsif foto linear peranti, yang penting untuk pengukuran cahaya yang tepat.

3.5 Kapasitansi Terminal vs Voltan Songsang

Kapasitansi simpang (Ct) berkurangan apabila voltan pincang songsang (VR) meningkat. Lengkung ini membolehkan pereka bentuk memilih voltan pincang operasi yang mengoptimumkan pertukaran antara kelajuan tindak balas (kapasitansi lebih rendah pada VR lebih tinggi) dan penggunaan kuasa/hingar.

3.6 Masa Tindak Balas vs Rintangan Beban

Graf ini menunjukkan bagaimana masa naik/turun (tr/tf) berubah dengan rintangan beban (RL) dalam litar pengesanan. Masa tindak balas yang lebih pantas dicapai dengan perintang beban yang lebih kecil, tetapi ini juga mengurangkan ayunan voltan keluaran. Lengkung ini membantu dalam memilih RL untuk lebar jalur yang dikehendaki.

4. Maklumat Mekanikal dan Pembungkusan

4.1 Dimensi Pakej

Peranti ini berada dalam pakej plastik berwayar radial, diameter 5mm. Lukisan dimensi menentukan diameter badan, jarak wayar, diameter wayar, dan dimensi keseluruhan. Nota menunjukkan toleransi standard ±0.25mm melainkan dinyatakan sebaliknya pada lukisan. Katod biasanya dikenal pasti oleh wayar yang lebih panjang atau titik rata pada pinggir pakej.

4.2 Pengenalpastian Kutub

Anod disambungkan ke wayar yang lebih pendek, manakala katod disambungkan ke wayar yang lebih panjang. Pakej juga mungkin mempunyai sisi rata berhampiran wayar katod. Kutub yang betul mesti diperhatikan semasa pemasangan litar.

5. Garis Panduan Pateri dan Pemasangan

Penarafan Maksimum Mutlak untuk suhu pateri ialah 260°C. Ini serasi dengan profil pateri reflow bebas plumbum standard (contohnya, IPC/JEDEC J-STD-020). Peranti tidak boleh didedahkan kepada suhu ini untuk tempoh yang panjang; tempoh suhu puncak reflow biasa adalah 20-40 saat. Pateri tangan dengan besi terkawal suhu juga boleh diterima, dengan syarat had 260°C pada wayar tidak dilebihi. Penyimpanan harus dalam persekitaran kering, ambien dalam julat Tstg yang ditetapkan -40°C hingga +100°C untuk mengelakkan penyerapan kelembapan dan degradasi lain.

6. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

Spesifikasi pembungkusan standard ialah 200-500 keping setiap beg, 5 beg setiap kotak, dan 10 kotak setiap karton. Label pada pembungkusan termasuk medan untuk Nombor Produk Pelanggan (CPN), Nombor Produk (P/N), Kuantiti Pembungkusan (QTY), dan Nombor Lot (LOT No). Medan lain seperti CAT (Peringkat Keamatan Bercahaya), HUE (Peringkat Panjang Gelombang Dominan), dan REF (Peringkat Voltan Hadapan) disenaraikan tetapi lebih tipikal untuk LED; untuk fotodiod ini, ia mungkin tidak digunakan secara aktif untuk pengelasan. Nombor produk PD333-3B/L2 mengikut konvensyen penamaan dalaman pengilang.

7. Cadangan Aplikasi

7.1 Senario Aplikasi Biasa

• Pengesanan Foto Berkelajuan Tinggi:Digunakan dalam pautan data optik, pengimbas kod bar, dan pengukur jarak laser di mana masa tindak balas 45ns adalah menguntungkan.
• Sistem Keselamatan:Diintegrasikan ke dalam sensor gerakan inframerah pasif (PIR), sensor pemutus pancaran, dan tirai cahaya.
• Sistem Kamera:Digunakan untuk kawalan pendedahan automatik, pemantauan kilat, dan pengesanan penapisan inframerah.
• Penderiaan Perindustrian:Pengesanan objek, penderiaan tepi, dan pengukuran kekeruhan dalam peralatan automatik.

7.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Litar Pincang:Untuk tindak balas terpantas, operasikan fotodiod dalam mod pincang songsang (fotokonduktif). Penguat transimpedans (TIA) biasa digunakan untuk menukar fotokarus kepada isyarat voltan.
• Pengurangan Hingar:Lindungi peranti dan litar daripada hingar elektrik. Gunakan op-amp rendah hingar untuk TIA dan pertimbangkan penapisan untuk mengurangkan kesan arus gelap, terutamanya pada suhu tinggi.
• Pertimbangan Optik:Epoksi hitam menghantar inframerah. Untuk penapisan panjang gelombang tertentu, penapis optik luaran tambahan mungkin diperlukan. Pastikan apertur optik bersih dan sejajar dengan betul.
• Pemilihan Perintang Beban:Pilih RL berdasarkan lebar jalur yang diperlukan (lihat lengkung Masa Tindak Balas vs Rintangan Beban) dan tahap voltan keluaran yang dikehendaki (Vout = IL * RL).

8. Perbandingan Teknikal

Berbanding dengan fotodiod standard atau fototransistor, PD333-3B/L2 menawarkan gabungan seimbang kelajuan dan kepekaan. Struktur PINnya menyediakan kawasan penipisan yang lebih luas daripada fotodiod PN standard, menghasilkan kapasitansi simpang yang lebih rendah (18 pF tipikal) untuk tindak balas lebih pantas dan kecekapan kuantum yang lebih tinggi dalam spektrum inframerah. Pakej 5mm menawarkan kawasan aktif yang lebih besar daripada fotodiod SMD yang lebih kecil, mengumpul lebih banyak cahaya untuk keluaran isyarat yang lebih tinggi, yang boleh memberi manfaat dalam senario pengesanan cahaya rendah atau jarak lebih jauh.

9. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

S: Apakah perbezaan antara arus litar pintas (ISC) dan arus cahaya songsang (IL)?

J: ISC diukur dengan voltan pincang sifar (terminal dipintaskan), manakala IL diukur di bawah pincang songsang yang dikenakan (contohnya, 5V). IL biasanya sangat hampir dengan ISC untuk fotodiod PIN dan merupakan parameter yang digunakan dalam kebanyakan litar pengesanan berpincang.

S: Bolehkah saya menggunakan fotodiod ini untuk mengesan cahaya nampak?

J: Walaupun ia mempunyai beberapa kepekaan dalam spektrum merah nampak (berhampiran 700nm), puncaknya adalah pada 940nm (inframerah). Untuk prestasi optimum dengan cahaya nampak, fotodiod dengan kepekaan puncak dalam julat nampak (contohnya, 550-650nm) akan lebih sesuai.

S: Bagaimanakah saya menukar fotokarus (IL) kepada voltan yang boleh digunakan?

J: Kaedah paling biasa adalah menggunakan penguat transimpedans (TIA). Voltan keluaran ialah Vout = -IL * Rf, di mana Rf ialah perintang suap balik TIA. Konfigurasi ini juga mengekalkan fotodiod dalam keadaan litar pintas maya, meminimumkan kesan kapasitansi simpang.

S: Apakah maksud penamaan "bebas Pb" dan "mematuhi RoHS"?

J: Ia menunjukkan bahawa produk dihasilkan tanpa penggunaan plumbum (Pb) dan mematuhi arahan Sekatan Bahan Berbahaya Kesatuan Eropah, yang menyekat bahan berbahaya tertentu dalam peralatan elektrik dan elektronik.

10. Kes Penggunaan Praktikal

Mereka Bentuk Sensor Kedekatan Inframerah:PD333-3B/L2 boleh dipasangkan dengan LED inframerah 940nm untuk mencipta sensor kedekatan atau pengesanan objek yang mudah. LED dipuls pada frekuensi tertentu. Fotodiod mengesan cahaya IR yang dipantulkan. Litar yang menampilkan fotodiod dalam mod pincang songsang, diikuti oleh TIA dan penapis laluan jalur yang ditala kepada frekuensi denyut LED, boleh mengeluarkan isyarat pantulan lemah daripada hingar cahaya ambien dengan berkesan. Masa tindak balas 45ns membolehkan modulasi frekuensi tinggi, meningkatkan kekebalan hingar dan membolehkan kitaran pengesanan yang lebih pantas.

11. Prinsip Operasi

Fotodiod PIN ialah peranti semikonduktor dengan kawasan intrinsik (I) yang diapit antara kawasan jenis-P dan jenis-N. Apabila foton dengan tenaga lebih besar daripada jurang jalur semikonduktor menghentam peranti, ia menjana pasangan elektron-lubang dalam kawasan intrinsik. Di bawah pincang songsang, medan elektrik merentasi kawasan intrinsik menyapu pembawa cas ini ke arah terminal masing-masing, menjana fotokarus yang berkadar dengan keamatan cahaya insiden. Kawasan intrinsik yang luas mengurangkan kapasitansi simpang (membolehkan tindak balas lebih pantas) dan meningkatkan isipadu untuk penyerapan foton (meningkatkan kepekaan), terutamanya untuk panjang gelombang lebih panjang seperti inframerah.

12. Trend Industri

Permintaan untuk fotodiod terus berkembang dalam bidang seperti automasi perindustrian, LiDAR automotif, elektronik pengguna (contohnya, sensor kedekatan telefon pintar), dan penderiaan bioperubatan. Trend termasuk peminiaturan lanjut ke dalam pakej skala cip (CSP), integrasi dengan litar penguatan dan pemprosesan isyarat pada cip, dan pembangunan fotodiod untuk jalur panjang gelombang tertentu (contohnya, untuk penderiaan gas). Terdapat juga fokus untuk meningkatkan metrik prestasi seperti arus gelap lebih rendah, kelajuan lebih tinggi, dan kebolehpercayaan yang dipertingkatkan di bawah keadaan persekitaran yang sukar. PD333-3B/L2 mewakili komponen matang dan boleh dipercayai dalam landskap yang berkembang ini, sangat sesuai untuk aplikasi volum tinggi sensitif kos yang memerlukan pengesanan inframerah yang teguh.