Lembaran Data PD70-01B/TR10 Fotodiod PIN Planar Silikon - 2.0x1.25x0.7mm - Voltan Songsang 32V - Kepekaan Puncak 940nm - Dokumen Teknikal MS - Bahasa Melayu

1. Gambaran Keseluruhan Produk

PD70-01B/TR10 ialah fotodiod PIN planar silikon yang direka untuk pengesanan cahaya berkepekaan tinggi merentasi julat spektrum yang luas. Kelebihan terasnya berasal daripada struktur PIN, yang menggabungkan kawasan intrinsik (I) antara lapisan semikonduktor jenis-P dan jenis-N. Kawasan intrinsik ini melebarkan lapisan susutan, menghasilkan beberapa faedah prestasi utama yang kritikal untuk aplikasi fotoelektronik.

Kelebihan Teras & Pasaran Sasaran:Peranti ini menawarkan kepekaan tinggi dan masa pensuisan pantas disebabkan oleh kapasitans simpang yang berkurangan dan pengumpulan pembawa yang cekap dalam struktur PIN. Arus gelap yang rendah memastikan nisbah isyarat-ke-bunyi yang baik. Digabungkan dengan saiznya yang padat dan penapis cahaya siang terbina (kanta hitam), ia amat sesuai untuk pelbagai aplikasi termasuk alat kawalan jauh elektronik pengguna (TV, perkakas), sistem penghantaran bunyi inframerah, mesin fotokopi, sensor lif, dan pelbagai sistem pengukuran dan kawalan industri yang memerlukan penderiaan optik yang boleh dipercayai.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan ini mentakrifkan had di mana kerosakan kekal mungkin berlaku. Pengendalian peranti secara berterusan pada had ini tidak disyorkan.

• Voltan Songsang (V_R):32V. Ini ialah voltan maksimum yang boleh dikenakan dalam pincang songsang merentasi terminal fotodiod.
• Pelesapan Kuasa (P_d):150 mW pada 25°C. Ini menghadkan jumlah kuasa elektrik yang boleh dikendalikan oleh peranti, terutamanya ditentukan oleh arus bocor songsang dan sebarang arus foto di bawah pencahayaan tinggi.
• Julat Suhu:Operasi: -25°C hingga +85°C; Penyimpanan: -40°C hingga +85°C. Peranti ini direka untuk julat suhu industri yang luas.
• Suhu Pateri (T_sol):260°C untuk maksimum 5 saat. Ini adalah kritikal untuk proses pateri alir semula bebas plumbum.

2.2 Ciri-ciri Elektro-Optik (Ta=25°C)

Parameter ini mentakrifkan prestasi peranti di bawah keadaan operasi biasa.

• Lebar Jalur Spektrum (λ_0.5):730 nm hingga 1100 nm. Ini mentakrifkan julat panjang gelombang di mana responsiviti fotodiod adalah sekurang-kurangnya separuh daripada nilai puncaknya. Ia sensitif dari merah boleh lihat ke dalam spektrum inframerah-dekat (NIR).
• Panjang Gelombang Kepekaan Puncak (λ_P):940 nm (Biasa). Peranti ini dioptimumkan untuk respons maksimum dalam kawasan NIR biasa, selaras dengan pancaran banyak LED IR.
• Arus Litar Pintas (I_SC):35 μA (Biasa) di bawah sinaran 1 mW/cm² pada 875 nm. Parameter ini diukur dengan voltan pincang sifar (mod fotovolta).
• Arus Cahaya Songsang (I_L):25 μA (Biasa) pada V_R=5V di bawah keadaan 1 mW/cm², 875 nm yang sama. Pengendalian dalam pincang songsang (mod fotokonduktif) secara amnya menghasilkan respons yang lebih tinggi dan lebih pantas berbanding mod fotovolta.
• Arus Gelap Songsang (I_D):5 nA (Biasa), 30 nA (Maks) pada V_R=10V. Ini ialah arus bocor dalam kegelapan lengkap. Arus gelap yang rendah adalah penting untuk mengesan isyarat cahaya yang lemah.
• Voltan Pecahan Songsang (V_BR):170V (Biasa), dengan minimum 32V. Ini ialah voltan di mana arus songsang meningkat dengan mendadak. Voltan songsang operasi biasa harus jauh di bawah nilai ini.

3. Analisis Keluk Prestasi

Lembaran data termasuk keluk ciri biasa yang penting untuk reka bentuk.

• Keluk Kepekaan Spektrum:Graf ini menunjukkan responsiviti relatif berbanding panjang gelombang. Ia mengesahkan puncak pada ~940 nm dan lebar jalur yang ditakrifkan dari 730 nm hingga 1100 nm. Kanta hitam terbina bertindak sebagai penapis cahaya boleh lihat, melemahkan kepekaan dalam julat boleh lihat untuk mengurangkan bunyi bising dari cahaya ambien (cahaya siang).
• Arus Cahaya Songsang vs. Sinaran (Ee):Keluk ini menggambarkan hubungan linear antara arus foto yang dijana (I_L) dan ketumpatan kuasa cahaya tuju. Kelinearan adalah ciri utama fotodiod PIN, menjadikannya sesuai untuk aplikasi pengukuran cahaya.

4. Maklumat Mekanikal dan Pakej

4.1 Dimensi Pakej

PD70-01B/TR10 hadir dalam pakej permukaan-pasang yang sangat kecil. Dimensi utama (dalam mm) termasuk saiz badan kira-kira 2.0 x 1.25, dengan ketinggian 0.7 mm. Katod biasanya dikenal pasti oleh sudut bertanda atau takik pada pakej. Lukisan dimensi terperinci dengan toleransi ±0.1mm disediakan untuk reka bentuk tapak kaki PCB.

4.2 Pengenalpastian Polarity

Tanda polarity yang jelas adalah penting untuk pemasangan yang betul. Gambar rajah pakej lembaran data menunjukkan terminal anod dan katod. Sambungan polarity yang tidak betul apabila menggunakan pincang songsang akan memincangkan diod ke hadapan, berpotensi menyebabkan aliran arus tinggi dan kerosakan.

5. Garis Panduan Pateri dan Pemasangan

Pengendalian yang betul adalah kritikal untuk kebolehpercayaan.

5.1 Penyimpanan dan Kepekaan Kelembapan

Peranti ini sensitif kepada kelembapan. Langkah berjaga-jaga termasuk: menyimpan dalam beg tertutup asal pada ≤30°C/90%RH; digunakan dalam tempoh 1 tahun selepas penghantaran; selepas dibuka, simpan pada ≤30°C/70%RH dan digunakan dalam 168 jam (7 hari). Jika dilampaui, rawatan pembakaran pada 60±5°C selama 24 jam diperlukan sebelum pateri.

5.2 Keadaan Pateri

• Pateri Alir Semula:Profil suhu pateri bebas plumbum disyorkan, dengan suhu puncak 260°C sehingga 5 saat. Pateri alir semula tidak boleh dilakukan lebih daripada dua kali.
• Pateri Tangan:Jika perlu, gunakan besi pateri dengan suhu <350°C dan kuasa <25W. Masa sentuhan setiap terminal hendaklah <3 saat, dengan selang >2 saat antara terminal untuk mengelakkan tekanan haba.
• Pembaikan:Tidak disyorkan selepas pateri. Jika tidak dapat dielakkan, besi pateri berkepala dua mesti digunakan untuk memanaskan kedua-dua terminal secara serentak semasa penyingkiran untuk mengelakkan tekanan mekanikal pada die semikonduktor.

6. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

Pembungkusan piawai ialah format gegelung yang mengandungi 1000 keping (1000PCS/Reel). Dimensi gegelung ditentukan untuk pengendalian peralatan pick-and-place automatik. Label pada gegelung termasuk maklumat kritikal seperti Nombor Bahagian (P/N), Nombor Lot (LOT No), kuantiti (QTY), dan kod kebolehjejakan lain.

7. Nota Aplikasi dan Pertimbangan Reka Bentuk

7.1 Litar Aplikasi Biasa

Fotodiod boleh digunakan dalam dua mod utama:

1. Mod Fotovolta (Pincang Sifar):Fotodiod menjana voltan/arus apabila disinari, tanpa pincang luaran dikenakan. Mod ini menawarkan arus gelap dan bunyi bising yang sangat rendah tetapi mempunyai kelajuan respons yang lebih perlahan dan kelinearan yang lebih rendah.
2. Mod Fotokonduktif (Pincang Songsang):Voltan songsang luaran dikenakan (cth., 5V seperti dalam keadaan ujian I_L). Mod ini melebarkan lagi kawasan susutan, mengurangkan kapasitans simpang dan menghasilkanmasa pensuisan yang jauh lebih pantasdan kelinearan yang lebih tinggi merentasi julat keamatan cahaya yang lebih luas. Ini ialah mod pilihan untuk pengesanan berkelajuan tinggi seperti penerima kawalan jauh IR.

7.2 Langkah Berjaga-jaga Reka Bentuk Kritikal

• Had Arus/Perlindungan:Apabila beroperasi dalam litar, perintang siri MESTI digunakan untuk menghadkan arus. Seperti yang dinyatakan dalam langkah berjaga-jaga, "anjakan voltan sedikit akan menyebabkan perubahan arus besar (Pembakaran akan berlaku)." Ini kerana fotodiod di bawah pincang songsang, jika terdedah kepada keamatan cahaya yang sangat tinggi atau jika dipincangkan ke hadapan secara tersilap, boleh mengalirkan arus yang berlebihan.
• Susun Atur Papan Litar:Minimalkan kapasitans parasit dan induktans dalam jejak yang menyambungkan fotodiod kepada penguat atau pembanding. Ini adalah penting untuk mengekalkan prestasi berkelajuan tinggi.
• Penolakan Cahaya Ambien:Kanta hitam terbina membantu, tetapi untuk prestasi terbaik dalam cahaya ambien, penapisan optik (penapis lulus-IR tambahan) dan penapisan elektrik (pengesanan segerak) mungkin diperlukan.

8. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

PD70-01B/TR10 membezakan dirinya melalui gabungan ciri-ciri dalam pakej SMD padat:

• berbanding Fotodiod Piawai:Struktur PIN menawarkan kapasitans yang lebih rendah dan respons yang lebih pantas daripada fotodiod PN piawai.
• berbanding Diod PIN Lebih Besar:Tapak kaki kecilnya 2.0x1.25mm membolehkan reka bentuk PCB berketumpatan tinggi di mana ruang adalah terhad.
• Penapis Terbina:Kemasukan penapis cahaya siang (epoksi hitam) memudahkan reka bentuk dengan mengurangkan keperluan untuk penapis luaran untuk menyekat bunyi bising cahaya boleh lihat.
• Penarafan Teguh:Julat suhu operasi yang luas (-25°C hingga +85°C) dan voltan pecahan biasa yang tinggi (170V) memberikan margin reka bentuk dan kebolehpercayaan.

9. Soalan Lazim (FAQ)

S: Apakah tujuan "penapis cahaya siang"?

J: Bahan kanta hitam melemahkan cahaya dalam spektrum boleh lihat (kira-kira 400-700 nm) sambil membenarkan cahaya inframerah-dekat (700-1100 nm) untuk melaluinya. Ini mengurangkan gangguan dari pencahayaan ambien dalaman (pendarfluor, LED, pijar) yang mengandungi cahaya boleh lihat, meningkatkan nisbah isyarat-ke-bunyi untuk sistem berasaskan IR.

S: Patutkah saya menggunakan ini dalam mod fotovolta atau fotokonduktif untuk penerima kawalan jauh IR?

J> Untuk aplikasi kawalan jauh IR yang memerlukan pengesanan denyut pantas (biasanya pembawa 38-56 kHz),mod fotokonduktif (pincang songsang)adalah wajib. Kapasitans yang berkurangan dalam mod ini membolehkan peranti bertindak balas kepada modulasi frekuensi tinggi.

S: Bagaimanakah saya mengira nilai perintang siri yang diperlukan?

J: Perintang menghadkan arus maksimum. Jika menggunakan pincang songsang V_R, dan arus foto maksimum yang dijangkakan ialah I_max, perintang siri R ringkas boleh diletakkan. Susutan voltan merentasinya tidak sepatutnya mengurangkan pincang pada diod dengan ketara. Contohnya, dengan V_R= 5V dan I_max~ 50μA, perintang 10kΩ hanya akan menyusut 0.5V, meninggalkan 4.5V merentasi diod. Perintang juga membantu melindungi daripada pincang hadapan secara tidak sengaja.

10. Prinsip Operasi

Fotodiod PIN beroperasi berdasarkan prinsip kesan fotoelektrik dalaman. Foton dengan tenaga lebih besar daripada jurang jalur semikonduktor diserap dalam kawasan intrinsik, mencipta pasangan elektron-lubang. Medan elektrik yang kuat hadir dalam kawasan susutan berpincang songsang (yang diperbesarkan oleh lapisan intrinsik) dengan pantas memisahkan pembawa ini, menyebabkan mereka hanyut ke terminal masing-masing. Pergerakan cas ini membentuk arus foto yang berkadar dengan keamatan cahaya tuju. Kawasan intrinsik yang luas adalah kunci: ia meningkatkan isipadu untuk penyerapan foton (meningkatkan kepekaan) dan mengurangkan kapasitans simpang (membolehkan kelajuan lebih pantas).

11. Trend Industri

Permintaan untuk pengesan foto padat, berkelajuan tinggi, dan sensitif terus berkembang. Trend yang mempengaruhi peranti seperti PD70-01B/TR10 termasuk:

• Pengecilan:Dorongan untuk elektronik pengguna dan peranti IoT yang lebih kecil mendorong keperluan untuk sensor optik yang semakin kecil dengan prestasi dikekalkan atau diperbaiki.
• Integrasi Meningkat:Walaupun fotodiod diskret kekal penting, terdapat trend ke arah mengintegrasikan fotodiod dengan penguat transimpedans (TIA) dan litar penyelaras isyarat lain ke dalam satu pakej, memudahkan reka bentuk.
• Pengembangan Aplikasi NIR:Selain kawalan jauh tradisional, penderiaan NIR berkembang ke kawasan seperti penderiaan jarak dekat, pengecaman isyarat, analisis spektrum, dan pemantauan bioperubatan, semuanya memerlukan pengesan foto yang boleh dipercayai.
• Piawaian Kebolehpercayaan Dipertingkatkan:Pematuhan dengan peraturan alam sekitar (RoHS, REACH, Bebas Halogen) dan gred kebolehpercayaan automotif/industri yang ketat menjadi piawai untuk komponen yang digunakan merentasi pelbagai pasaran.