Spesifikasi Teknikal PD438C - Fotodiod PIN Silikon Semi-Lensa 4.8mm - Voltan Songsang 32V - Penyerakan Kuasa 150mW

1. Gambaran Keseluruhan Produk

PD438C ialah fotodiod PIN silikon berkelajuan tinggi dan sangat sensitif yang dibungkus dalam pakej plastik pandangan sisi silinder. Fungsi utamanya adalah untuk menukar cahaya tuju, terutamanya dalam spektrum inframerah, kepada arus elektrik. Ciri utama komponen ini ialah pakej epoksi itu sendiri bertindak sebagai penapis inframerah (IR) bersepadu, yang dipadankan secara spektrum dengan pemancar IR biasa. Reka bentuk ini memudahkan integrasi sistem dengan mengurangkan keperluan untuk penapisan luaran. Peranti ini dicirikan oleh masa tindak balas pantas, fotosensitiviti tinggi, dan kapasitan simpang yang kecil, menjadikannya sesuai untuk aplikasi yang memerlukan pengesanan cahaya yang pantas dan tepat.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Peranti ini direka untuk beroperasi dengan boleh dipercayai dalam had mutlak berikut, di mana kerosakan kekal mungkin berlaku. Voltan songsang maksimum (V_R) ialah 32V. Penyerakan kuasa (P_d) tidak boleh melebihi 150 mW. Julat suhu operasi (T_opr) adalah dari -40°C hingga +85°C, manakala suhu penyimpanan (T_stg) adalah dari -40°C hingga +100°C. Untuk pemasangan, suhu pateri (T_sol) hendaklah dikekalkan pada 260°C untuk tempoh tidak melebihi 5 saat bagi mengelakkan kerosakan haba pada pakej dan die semikonduktor.

2.2 Ciri Elektro-Optik

Di bawah keadaan ujian piawai (Ta=25°C), PD438C mempamerkan parameter prestasi utama berikut. Lebar jalur tindak balas spektrumnya (λ_0.5) adalah dari 400 nm hingga 1100 nm, dengan panjang gelombang sensitiviti puncak (λ_p) biasanya pada 940 nm, menjadikannya selaras sempurna dengan sumber cahaya inframerah biasa. Apabila disinari dengan sinaran 5 mW/cm² pada 940 nm, voltan litar terbuka tipikal (V_OC) ialah 0.35V. Arus litar pintas (I_SC) biasanya 18 µA di bawah 1 mW/cm² pada 940 nm. Di bawah bias songsang 5V dan sinaran yang sama, arus cahaya songsang (I_L) biasanya 18 µA (min. 10.2 µA). Arus gelap (I_d), iaitu arus bocor tanpa cahaya, biasanya 5 nA (maks. 30 nA) pada voltan songsang 10V. Kapasitan terminal keseluruhan (C_t) biasanya 25 pF pada bias songsang 3V dan 1 MHz. Masa naik dan turun (t_r/t_f) kedua-duanya biasanya 50 ns apabila beroperasi dengan bias songsang 10V dan perintang beban 1 kΩ.

3. Analisis Keluk Prestasi

Spesifikasi ini menyediakan beberapa keluk ciri yang penting untuk jurutera reka bentuk. KelukSensitiviti Spektrummenunjukkan responsiviti relatif fotodiod merentasi julat panjang gelombang operasinya, mengesahkan puncak pada 940 nm. GrafPenyerakan Kuasa vs. Suhu Persekitaranmenggambarkan penurunan kuasa maksimum yang dibenarkan apabila suhu operasi meningkat, yang penting untuk pengurusan haba. KelukArus Gelap vs. Suhu Persekitaranmenunjukkan bagaimana arus bocor meningkat dengan suhu, faktor kritikal untuk aplikasi cahaya rendah atau suhu tinggi. PlotArus Cahaya Songsang vs. Sinaran (Ee)menunjukkan hubungan linear antara kuasa cahaya tuju dan fotokarus yang dihasilkan, mengesahkan respons peranti yang boleh diramal. KelukKapasitan Terminal vs. Voltan Songsangmenunjukkan bagaimana kapasitan simpang berkurangan dengan peningkatan bias songsang, yang secara langsung mempengaruhi kelajuan peranti. Akhirnya, grafMasa Tindak Balas vs. Rintangan Bebanmenunjukkan bagaimana masa naik/turun dipengaruhi oleh beban luaran, membimbing pemilihan perintang beban yang sesuai untuk litar kritikal kelajuan.

4. Maklumat Mekanikal dan Pakej

4.1 Dimensi Pakej

PD438C dibungkus dalam format pandangan sisi silinder dengan diameter nominal 4.8mm. Lukisan mekanikal terperinci menentukan semua dimensi kritikal termasuk jarak kaki, ketinggian pakej, dan geometri lensa. Lukisan menyatakan bahawa toleransi dimensi biasanya ±0.25mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Konfigurasi pandangan sisi amat berguna untuk aplikasi di mana laluan cahaya selari dengan permukaan pemasangan, seperti dalam sensor slot atau sistem pengesanan tepi.

4.2 Pengenalpastian Polarity

Peranti ini ialah komponen dua terminal. Katod biasanya dikenal pasti oleh kaki yang lebih panjang, takuk, atau titik rata pada badan pakej. Sambungan polarity yang betul adalah penting apabila menggunakan bias songsang untuk prestasi optimum dalam mod fotokonduktif.

5. Garis Panduan Pateri dan Pemasangan

Komponen ini dinilai untuk dipateri pada suhu puncak 260°C. Adalah kritikal bahawa masa melebihi suhu likuidus (biasanya sekitar 217°C untuk pateri bebas plumbum) dihadkan kepada maksimum 5 saat untuk mengelakkan tekanan haba berlebihan pada pakej epoksi dan ikatan wayar dalaman. Profil pateri refluks atau gelombang piawai untuk pemasangan bebas plumbum umumnya boleh digunakan. Berhati-hati untuk mengelakkan tekanan mekanikal pada kaki semasa pengendalian dan penempatan.

6. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

Spesifikasi pembungkusan piawai ialah 500 keping setiap beg. Enam beg digabungkan menjadi satu kotak dalaman, dan sepuluh kotak dalaman membentuk satu kotak penghantaran utama, menghasilkan jumlah 30,000 keping setiap kotak utama. Label produk termasuk medan untuk nombor bahagian pelanggan (CPN), nombor bahagian pengilang (P/N), kuantiti pembungkusan (QTY), dan maklumat kebolehkesanan lot (No. LOT).

7. Cadangan Aplikasi

7.1 Senario Aplikasi Biasa

PD438C sangat sesuai untuk pelbagai aplikasi optoelektronik. Kelajuan tingginya menjadikannya sesuai untukpengesanan foto berkelajuan tinggidalam pautan komunikasi data atau pengesanan denyut. Ia biasa digunakan dalamelektronik penggunaseperti kamera dan kamkorder (VCR, kamera video) untuk sistem fokus automatik, pengukuran cahaya, atau pengesanan hujung pita. Ia berfungsi sebagai sensor yang boleh dipercayai dalamsuis optoelektronikdan pemutus untuk pengesanan kedudukan, pengesanan objek, dan sistem pengekod putaran. Penapis IR bersepadu menjadikannya sangat berkesan dalam sistem yang dipasangkan dengan LED IR 940 nm, menapis cahaya tampak yang tidak diingini.

7.2 Pertimbangan Reka Bentuk

Apabila mereka bentuk litar dengan PD438C, beberapa faktor mesti dipertimbangkan. Untukpengoptimuman kelajuan, operasikan fotodiod dengan bias songsang yang mencukupi (contohnya, 5V-10V) untuk meminimumkan kapasitan simpang dan gunakan perintang beban nilai rendah, seperti yang ditunjukkan dalam keluk masa tindak balas vs. rintangan beban, walaupun ini bertukar dengan ayunan voltan keluaran. Konfigurasi penguat transimpedans (TIA) sering diutamakan untuk menukar fotokarus kecil kepada voltan yang boleh digunakan sambil mengekalkan lebar jalur. Untukaplikasi sensitif hingar, spesifikasi arus gelap dan kebergantungan suhunya adalah kritikal; penyejukan peranti atau penggunaan teknik pengesanan segerak mungkin diperlukan. Kelinearan fotokarus dengan sinaran memudahkan reka bentuk pengukuran kuasa optik. Pastikan apertur optik dan penjajaran betul untuk orientasi pakej pandangan sisi.

8. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Berbanding dengan fotodiod piawai tanpa lensa atau penapis, PD438C menawarkan kelebihan berbeza keranaepoksi semi-lensa dan penapis IR bersepadu. Ini menghapuskan keperluan untuk penapis optik berasingan, mengurangkan bilangan komponen, kerumitan pemasangan, dan kos. Pakej pandangan sisi ialah faktor bentuk khusus yang menyelesaikan cabaran integrasi dalam reka bentuk terhad ruang di mana sensor pandangan atas tidak boleh digunakan. Gabungan kelajuan yang agak tinggi (50 ns) dan sensitiviti yang baik (18 µA pada 1 mW/cm²) menawarkan profil prestasi seimbang untuk banyak aplikasi pertengahan, meletakkannya antara peranti berkelajuan sangat tinggi, sensitiviti rendah dan fotodiod lebih perlahan, sensitiviti tinggi.

9. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

S: Apakah tujuan "semi-lensa"?

J: Semi-lensa membantu memfokuskan cahaya masuk ke kawasan aktif cip silikon, meningkatkan kawasan pengumpulan berkesan dan seterusnya responsiviti (sensitiviti) peranti berbanding dengan tingkap rata.

S: Mengapa sensitiviti puncak pada 940 nm?

J: Sifat penyerapan semula jadi silikon memuncak di rantau inframerah dekat. 940 nm ialah panjang gelombang yang sangat biasa untuk pemancar inframerah (LED), kerana ia tidak kelihatan oleh mata manusia dan mudah didapati. Epoksi ditala untuk memadankan ini.

S: Patutkah saya menggunakan fotodiod ini dalam mod fotovolta (bias sifar) atau fotokonduktif (bias songsang)?

J: Untuk kelajuan dan kelinearan tertinggi, mod fotokonduktif (menggunakan bias songsang, contohnya, 5V) adalah disyorkan. Ia mengurangkan kapasitan simpang dan meluaskan rantau penyahkayaan. Mod fotovolta (bias sifar) menawarkan hingar lebih rendah (tiada arus gelap) tetapi lebih perlahan.

S: Bagaimanakah suhu mempengaruhi prestasi?

J: Seperti yang ditunjukkan dalam keluk, arus gelap meningkat dengan ketara dengan suhu, yang boleh menjadi sumber hingar. Fotokarus itu sendiri juga mempunyai pekali suhu sedikit. Untuk operasi stabil, pampasan suhu atau persekitaran terkawal mungkin diperlukan dalam aplikasi ketepatan.

10. Contoh Reka Bentuk dan Penggunaan Praktikal

Contoh 1: Sensor Jarak Inframerah:LED IR berdenyut pada 940 nm. Cahaya pantulan dikesan oleh PD438C. Pakej pandangan sisi membolehkan kedua-dua pemancar dan pengesan diletakkan pada PCB yang sama, menghadap arah yang sama. Penapis IR bersepadu dalam PD438C membantu menolak cahaya tampak ambien, meningkatkan nisbah isyarat-ke-hingar isyarat IR pantulan. Mikropengawal mengukur arus fotodiod melalui TIA untuk menentukan kehadiran atau jarak objek.

Contoh 2: Suis Optik Berslot:PD438C dipasang di satu sisi pendakap berbentuk U, menghadap LED IR di sisi lain. Objek yang melalui slot mengganggu pancaran. Masa tindak balas pantas (50 ns) membolehkan pengesanan peristiwa berkelajuan sangat tinggi atau pengekodan gerakan pantas.

11. Pengenalan Prinsip Operasi

Fotodiod PIN ialah peranti semikonduktor dengan rantau intrinsik (I) yang luas dan didop ringan yang diapit antara rantau jenis-P dan jenis-N. Apabila foton dengan tenaga lebih besar daripada jurang jalur semikonduktor (untuk silikon, panjang gelombang lebih pendek daripada ~1100 nm) menghentam peranti, ia menghasilkan pasangan elektron-lubang dalam rantau intrinsik. Di bawah pengaruh medan elektrik terbina dalam (dalam mod fotovolta) atau bias songsang yang dikenakan (dalam mod fotokonduktif), pembawa cas ini dipisahkan, menghasilkan fotokarus yang boleh diukur yang berkadar dengan keamatan cahaya tuju. Rantau intrinsik yang luas membolehkan isipadu penyahkayaan yang lebih besar, yang meningkatkan kecekapan kuantum (sensitiviti) dan mengurangkan kapasitan simpang, membolehkan operasi kelajuan lebih tinggi berbanding dengan fotodiod PN piawai.

12. Trend dan Perkembangan Industri

Pasaran untuk fotodiod seperti PD438C terus didorong oleh trend dalam automasi, elektronik pengguna, dan komunikasi. Terdapat dorongan berterusan untukkelajuan lebih tinggiuntuk menyokong penghantaran data lebih pantas dalam pautan optik.Sensitiviti dipertingkatkan(hingar lebih rendah, responsiviti lebih tinggi) membolehkan operasi dengan pemancar kuasa lebih rendah atau jarak lebih jauh.Pengecilanialah satu lagi trend utama, membawa kepada fotodiod dalam pakej pemasangan permukaan yang lebih kecil. Tambahan pula, integrasi sedang berkembang, dengan lebih banyak peranti menggabungkan fotodiod, penguat, dan kadangkala logik digital ke dalam satu pakej (contohnya, tatasusunan fotodiod, sensor optik bersepadu). PD438C, dengan penapis optik bersepadunya, mewakili satu langkah dalam trend integrasi ini, memudahkan senarai bahan untuk pereka sistem.