1.8mm Bulat Subminiatur Silikon PIN Fotodiod PD42-21B/TR8 Lembaran Data - Dimensi 1.8mm Dia - Kanta Hitam - Dokumen Teknikal Bahasa Melayu

1. Gambaran Keseluruhan Produk

PD42-21B/TR8 ialah fotodiod silikon PIN berkelajuan tinggi dan sensitiviti tinggi yang direka untuk aplikasi pengesanan inframerah. Dihasilkan dalam pakej peranti permukaan-pasang (SMD) miniatur berdiameter 1.8mm dengan kanta sfera pandangan atas dan acuan plastik hitam, komponen ini dioptimumkan secara spektrum untuk sepadan dengan diod pemancar inframerah biasa. Fungsi utamanya adalah untuk menukar cahaya insiden, terutamanya dalam spektrum inframerah, kepada arus elektrik.

Kelebihan teras peranti ini berasal daripada masa tindak balas pantas, fotosensitiviti tinggi, dan kapasitan simpang kecil, menjadikannya sesuai untuk aplikasi yang memerlukan pengesanan cahaya pantas dan boleh dipercayai. Ia dibekalkan dalam format pita-dan-gulungan yang serasi dengan proses pemasangan automatik, mematuhi piawaian alam sekitar moden dengan bebas plumbum (Pb-free), mematuhi RoHS, mematuhi EU REACH, dan bebas halogen.

2. Penerangan Mendalam Parameter Teknikal

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

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

• Voltan Songsang (VR):32 V - Voltan maksimum yang boleh digunakan dalam pincang songsang merentasi terminal fotodiod.
• Suhu Operasi (Topr):-25°C hingga +85°C - Julat suhu ambien untuk operasi normal peranti.
• Suhu Penyimpanan (Tstg):-40°C hingga +85°C - Julat suhu untuk penyimpanan bukan operasi.
• Suhu Paterian (Tsol):260°C untuk maksimum 5 saat - Had suhu puncak semasa paterian alir semula.
• Pelesapan Kuasa (Pd):150 mW pada 25°C - Kuasa maksimum yang boleh dilesapkan oleh peranti.

2.2 Ciri Elektro-Optik

Parameter ini, diukur pada 25°C, mentakrifkan prestasi fotodiod di bawah keadaan ujian yang ditentukan.

• Lebar Jalur Spektrum (λ0.5):730 nm hingga 1100 nm - Julat panjang gelombang di mana responsiviti fotodiod adalah sekurang-kurangnya separuh daripada nilai puncaknya. Ini mentakrifkan tetingkap sensitivitinya.
• Panjang Gelombang Sensitiviti Puncak (λP):940 nm (Tipikal) - Panjang gelombang cahaya di mana fotodiod paling sensitif. Ini menyelaraskannya dengan LED IR 940nm biasa.
• Voltan Litar Terbuka (VOC):0.42 V (Tipikal) pada Ee=5 mW/cm², λP=940nm - Voltan yang dijana merentasi terminal fotodiod di bawah pencahayaan apabila tiada arus ditarik (litar terbuka).
• Arus Litar Pintas (ISC):4.0 μA (Tipikal) pada Ee=1 mW/cm², λP=875nm - Arus yang mengalir melalui fotodiod apabila terminalnya dipintaskan di bawah pencahayaan.
• Arus Cahaya Songsang (IL):4.0 μA (Tipikal) pada Ee=1 mW/cm², λP=875nm, VR=5V - Arus foto yang dijana apabila peranti dipincang songsang. Ini adalah parameter operasi utama untuk kebanyakan litar pengesanan.
• Arus Gelap (ID):10 nA (Maks) pada VR=10V - Arus bocor songsang kecil yang mengalir apabila peranti berada dalam kegelapan sepenuhnya. Nilai yang lebih rendah menunjukkan nisbah isyarat-ke-hingar yang lebih baik.
• Voltan Pecahan Songsang (VBR):32 V (Min), 170 V (Tip) pada IR=100μA - Voltan di mana arus songsang meningkat dengan mendadak. Beroperasi berhampiran atau melebihi voltan ini boleh menyebabkan kerosakan.

3. Analisis Lengkung Prestasi

Lembaran data termasuk lengkung ciri tipikal yang memberikan gambaran visual tentang tingkah laku peranti di luar spesifikasi titik tunggal.

3.1 Sensitiviti Spektrum (Raj. 1)

Lengkung ini memplot responsiviti relatif fotodiod terhadap panjang gelombang cahaya insiden. Ia secara grafik mengesahkan lebar jalur spektrum dan sensitiviti puncak pada 940nm. Lengkung menunjukkan peningkatan mendadak dalam sensitiviti dari sekitar 700nm, memuncak pada 940nm, dan kemudian secara beransur-ansur menurun ke arah 1100nm. Bentuk ini adalah ciri pengesan foto berasaskan silikon.

3.2 Arus Cahaya Songsang lwn. Sinaran (Raj. 2)

Graf ini menggambarkan hubungan antara arus foto yang dijana (IL) dan ketumpatan kuasa cahaya insiden (Ee). Untuk fotodiod PIN yang beroperasi dalam mod fotokonduktif (dipincang songsang), hubungan ini biasanya linear dalam julat yang luas. Kelinearan ini adalah penting untuk aplikasi penderiaan cahaya analog di mana isyarat keluaran mestilah berkadar langsung dengan keamatan cahaya.

4. Maklumat Mekanikal dan Pakej

4.1 Dimensi Pakej

PD42-21B/TR8 ialah peranti subminiatur bulat dengan diameter badan 1.8mm. Lukisan mekanikal terperinci memberikan semua dimensi kritikal termasuk ketinggian keseluruhan, bentuk kanta, jarak kaki, dan cadangan pad. Susun atur pad yang dicadangkan adalah untuk rujukan; pereka harus melaraskan berdasarkan peraturan reka bentuk PCB khusus dan keperluan terma/mekanikal mereka. Semua toleransi dimensi biasanya ±0.1mm melainkan dinyatakan sebaliknya.

4.2 Pengenalpastian Polarity

Peranti mempunyai dua terminal. Sambungan polarity yang betul adalah penting untuk operasi yang betul dalam litar pincang songsang. Lukisan lembaran data menunjukkan katod dan anod. Biasanya, kaki yang lebih panjang atau tanda tertentu pada pakej menandakan katod. Menyambungkan katod ke voltan yang lebih positif (dalam pincang songsang) adalah keadaan operasi standard.

4.3 Spesifikasi Pembungkusan

Komponen dibekalkan dalam pita pembawa timbul pada gulungan berdiameter 7 inci. Dimensi pita (saiz poket, pic, dll.) ditentukan untuk memastikan keserasian dengan peralatan pick-and-place SMD standard. Setiap gulungan mengandungi 1000 keping, yang merupakan kuantiti biasa untuk pengeluaran volum sederhana.

5. Garis Panduan Paterian dan Pemasangan

5.1 Profil Paterian Alir Semula

Peranti ini sesuai untuk proses paterian alir semula bebas plumbum (Pb-free). Suhu puncak maksimum tidak boleh melebihi 260°C, dan masa di atas 260°C harus dihadkan. Jumlah kitaran alir semula tidak boleh melebihi dua untuk mengelakkan kerosakan tekanan terma pada pakej plastik dan lekatan die dalaman.

5.2 Paterian Tangan

Jika paterian manual diperlukan, penjagaan yang sangat teliti mesti diambil. Suhu hujung besi pateri harus di bawah 350°C, dan masa sentuhan per kaki harus dihadkan kepada 3 saat atau kurang. Besi pateri berkuasa rendah (≤25W) adalah disyorkan. Selang penyejukan harus dibenarkan antara paterian setiap terminal untuk mengelakkan pemanasan setempat yang berlebihan.

5.3 Kerja Semula dan Pembaikan

Kerja semula selepas paterian awal sangat tidak digalakkan. Jika tidak dapat dielakkan, besi pateri berkepala dua khusus harus digunakan untuk memanaskan kedua-dua terminal secara serentak, membolehkan penyingkiran selamat tanpa menggunakan tekanan mekanikal yang berlebihan. Kesan potensi pada prestasi peranti daripada kerja semula mesti dinilai terlebih dahulu.

6. Langkah Berjaga-jaga Penyimpanan dan Pengendalian

• Kepekaan Kelembapan:Peranti ini sensitif kepada kelembapan. Beg tidak boleh dibuka sehingga sedia untuk digunakan. Penyimpanan pra-pengkondisian harus pada ≤30°C dan ≤90% RH.
• Jangka Hayat Lantai:Selepas membuka beg penghalang kelembapan, komponen mesti digunakan dalam masa 168 jam (7 hari) jika disimpan pada ≤30°C dan ≤60% RH.
• Pembakaran:Jika masa penyimpanan terlampaui atau penyerap lembap menunjukkan kelembapan tinggi, rawatan pembakaran pada 60±5°C selama 24 jam diperlukan untuk membuang kelembapan yang diserap dan mengelakkan "popcorning" semasa alir semula.

7. Cadangan Aplikasi

7.1 Litar Aplikasi Tipikal

Aplikasi utama adalah sebagai pengesan foto berkelajuan tinggi. Dalam litar tipikal, fotodiod dipincang songsang dengan voltan di bawah penarafan maksimumnya (contohnya, 5V seperti dalam keadaan ujian). Arus foto (IL) mengalir melalui perintang beban (RL). Susutan voltan merentasi RL, yang berkadar dengan keamatan cahaya, kemudian dikuatkan oleh penguat transimpedans (TIA) atau penguat voltan seterusnya. Masa tindak balas pantas menjadikannya sesuai untuk pengesanan cahaya berdenyut dan komunikasi data.

7.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Voltan Pincang:Voltan pincang songsang (contohnya, 5V) adalah disyorkan untuk kelajuan dan kelinearan optimum. Pincang yang lebih tinggi boleh mengurangkan kapasitan simpang lebih lanjut, meningkatkan lebar jalur, tetapi mesti kekal di bawah V_R.
• Had Arus/Perlindungan:Seperti yang dinyatakan dalam langkah berjaga-jaga, fotodiod itu sendiri tidak menghadkan arus. Dalam litar di mana ia boleh terdedah kepada cahaya berkeamatan tinggi atau disambungkan dengan salah, perintang siri mungkin diperlukan untuk mengelakkan arus berlebihan yang boleh merosakkan simpang.
• Reka Bentuk Optik:Kanta hitam membantu mengurangkan sensitiviti cahaya sesat. Untuk prestasi optimum, fotodiod harus dipadankan dengan sumber IR (seperti LED 850nm atau 940nm) dan berpotensi penapis optik untuk menyekat cahaya ambien yang tidak diingini, terutamanya cahaya nampak yang juga boleh dikesannya pada tahap tertentu.

7.3 Senario Aplikasi

• Pengesanan Foto Berkelajuan Tinggi:Sesuai untuk sistem halangan cahaya, pengiraan objek, dan pengekod di mana peralihan cahaya hidup/mati pantas perlu dikesan.
• Mesin Fotokopi dan Pengimbas:Boleh digunakan sebagai sensor untuk mengesan kehadiran dokumen, ketulan kertas, atau sebagai sebahagian daripada tatasusunan penderiaan imej dalam sensor imej sentuh (CIS).
• Mesin Permainan & Elektronik Pengguna:Digunakan dalam penerima kawalan jauh IR, sensor jarak, dan sistem pengecaman isyarat.
• Sistem Gunaan Inframerah:Mana-mana sistem yang menggunakan cahaya inframerah termodulat atau berdenyut untuk penghantaran data, pengukuran jarak (masa penerbangan), atau pengesanan kehadiran mudah.

8. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Berbanding dengan fotodiod PN standard, struktur PIN menawarkan kelebihan utama: kawasan penipisan yang lebih luas (lapisan "I" atau intrinsik) yang menghasilkankapasitan simpang yang lebih rendah(membolehkan tindak balas lebih pantas) dan membolehkannya beroperasi dengan cekap pada voltan pincang songsang yang lebih rendah. Pakej kecil 1.8mm menjadikannya sesuai untuk reka bentuk yang terhad ruang. Kanta hitam memberikan tahap penindasan cahaya nampak terbina dalam berbanding varian kanta jernih, yang bermanfaat dalam aplikasi khusus IR.

9. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

S: Apakah perbezaan antara arus litar pintas (I_SC) dan arus cahaya songsang (I_L)?

J: I_SCdiukur dengan voltan sifar merentasi diod (mod fotovoltaik). I_Ldiukur dengan pincang songsang dikenakan (mod fotokonduktif). I_Lbiasanya parameter yang digunakan dalam reka bentuk litar kerana ia lebih stabil dan linear, dan pincang songsang mempercepatkan tindak balas.

S: Mengapakah arus gelap penting?

J: Arus gelap adalah paras hingar asas fotodiod. Dalam aplikasi cahaya rendah, arus gelap tinggi boleh menutupi isyarat arus foto kecil, mengurangkan sensitiviti dan nisbah isyarat-ke-hingar. Spes maks 10 nA agak rendah untuk fotodiod silikon.

S: Bolehkah saya menggunakan ini dengan sumber cahaya nampak?

J: Ya, tetapi dengan kecekapan berkurangan. Lengkung tindak balas spektrum menunjukkan ia sensitif dari ~730nm, jadi ia akan mengesan cahaya merah dan inframerah dekat dengan baik. Untuk prestasi optimum dengan cahaya nampak (contohnya, biru atau hijau), fotodiod dengan puncak spektrum berbeza akan lebih sesuai.

10. Prinsip Operasi

Fotodiod PIN ialah peranti semikonduktor dengan kawasan jenis-p, kawasan intrinsik (tidak didop), dan kawasan jenis-n. Apabila dipincang songsang, kawasan penipisan yang luas terbentuk terutamanya merentasi lapisan intrinsik. Foton insiden dengan tenaga lebih besar daripada jurang jalur semikonduktor diserap, menghasilkan pasangan elektron-lubang. Medan elektrik yang kuat dalam kawasan penipisan dengan pantas memisahkan pasangan ini, menyebabkan mereka hanyut ke terminal masing-masing, dengan itu menjana arus foto yang berkadar dengan keamatan cahaya insiden. Lapisan intrinsik mengurangkan kapasitan dan membolehkan pengumpulan pembawa yang cekap merentasi kawasan yang lebih luas, meningkatkan kelajuan dan kecekapan kuantum.