Karatasi ya Uchambuzi wa Kiufundi ya PD438B - Fotodiodi ya Silikoni ya PIN yenye Lensi ya 4.8mm - Kifurushi cha Upande

1. Muhtasari wa Bidhaa

PD438B ni fotodiodi ya silikoni ya PIN yenye utendaji wa hali ya juu, iliyobuniwa kwa matumizi yanayohitaji majibu ya haraka na uthabiti wa juu kwa mwanga wa infrared. Iko kwenye kifurushi kidogo cha plastiki cha silinda cha kuona upande chenye kipenyo cha 4.8mm. Kipengele muhimu cha kifaa hiki ni kifurushi chake cha epoksi, ambacho kimeundwa kutenda kama kichujio cha infrared (IR) kilichojumuishwa. Kichujio hiki cha ndani kinalingana na wigo wa vitoa mwanga vya IR vya kawaida, na kuboresha uwiano wa ishara-kwa-kelele kwa kupitisha urefu wa wigo wa IR unaolengwa huku ukipunguza mwanga unaonekana usiotakiwa.

Faida kuu za PD438B ni pamoja na muda wake wa majibu wa haraka, uthabiti wa juu wa mwanga, na uwezo mdogo wa makutano, na kumfanya ifae kwa saketi za kugundua zenye mwendo wa haraka. Kifaa hiki kimetengenezwa kwa kutumia vifaa visivyo na risasi (Pb-free) na kinatii kanuni zinazohusiana na mazingira kama vile RoHS na EU REACH, na kuhakikisha kuwa inafaa kwa utengenezaji wa kisasa wa elektroniki.

Soko kuu na matumizi ya fotodiodi hii yako katika elektroniki za watumiaji na kugundua kwa viwanda. Inafaa kabisa kutumika kama kigunduzi cha mwanga cha haraka katika mifumo kama vile kamera, VCR, na kamera za video. Tabia zake pia hufanya iwe sehemu ya kuaminika katika swichi mbalimbali za optoelektriniki na moduli za kugundua ambapo kugundua kwa usahihi kwa ishara za IR ni muhimu.

2. Uchambuzi wa kina wa Vigezo vya Kiufundi

2.1 Viwango vya Juu Kabisa

Kifaa hiki kimeundwa kufanya kazi kwa uaminifu ndani ya mipaka maalum ya mazingira na umeme. Kuzidi Viwango hivi vya Juu Kabisa kunaweza kusababisha uharibifu wa kudumu.

• Voltage ya Kinyume (VR):32 V. Hii ndiyo voltage ya juu kabisa ambayo inaweza kutumiwa kwa upendeleo wa kinyume kwenye terminali za fotodiodi.
• Matumizi ya Nguvu (Pd):150 mW. Kipimo hiki kinazingatia jumla ya nguvu ambayo kifaa kinaweza kushughulikia, hasa kutoka kwa mkondo wa uvujaji wa kinyume chini ya upendeleo.
• Joto la Uendeshaji (Topr):-40°C hadi +85°C. Safu ya utendaji iliyohakikishwa kwa fotodiodi wakati wa uendeshaji wa kawaida.
• Joto la Hifadhi (Tstg):-40°C hadi +100°C. Safu salama ya joto kwa kifaa wakati hakijaunganishwa na nguvu.
• Joto la Kuuza (Tsol):260°C kwa muda wa juu wa sekunde 5. Hii inafafanua vikwazo vya wasifu wa kuuza kwa kurudia ili kuzuia uharibifu wa kifurushi.

2.2 Tabia za Umeme na Mwanga

Vigezo hivi, vilivyopimwa kwa joto la kawaida la 25°C, hufafanua utendaji wa msingi wa kugundua mwanga wa PD438B.

• Upana wa Wigo (λ0.5):400 nm hadi 1100 nm. Hii inafafanua safu ya urefu wa wigo ambapo uthabiti wa fotodiodi ni angalau nusu ya thamani yake ya kilele. Inathibitisha uthabiti kutoka kwa mwanga wa bluu unaoonekana hadi kwenye infrared ya karibu.
• Urefu wa Wigo wa Uthabiti wa Kilele (λp):940 nm (Kawaida). Fotodiodi hii ni nyeti zaidi kwa mwanga wa infrared kwenye urefu huu wa wigo, ambao ni wa kawaida kwa LED nyingi za IR na mifumo ya udhibiti wa mbali.
• Voltage ya Saketi Wazi (VOC):0.35 V (Kawaida) chini ya mnururisho (Ee) wa 5 mW/cm² kwenye 940nm. Hii ndiyo voltage inayotokana na fotodiodi katika hali ya fotovoltage (hakuna upendeleo wa nje) chini ya hali maalum za mwanga.
• Mkondo wa Saketi Fupi (ISC):18 µA (Kawaida) chini ya 1 mW/cm² kwenye 940nm. Hii ndiyo mkondo wa mwanga unaotokana wakati terminali za diodi zimefungwa fupi, na inawakilisha pato la juu la mkondo kwa kiwango fulani cha mwanga.
• Mkondo wa Mwanga wa Kinyume (IL):18 µA (Kawaida) kwa VR=5V chini ya 1 mW/cm² kwenye 940nm. Hii ndiyo mkondo wa mwanga unaopimwa wakati diodi inapopendelewa kinyume, ambayo ndiyo hali ya kawaida ya uendeshaji kwa majibu ya haraka na ya mstari.
• Mkondo wa Giza (Id):5 nA (Kawaida), 30 nA (Upeo) kwa VR=10V katika giza kamili. Hii ndiyo mkondo mdogo wa uvujaji unaotiririka hata wakati hakuna mwanga. Mkondo mdogo wa giza ni muhimu sana kwa kugundua ishara dhaifu za mwanga.
• Voltage ya Kuvunjika Kinyume (BVR):170 V (Kawaida), 32 V (Chini). Voltage ambayo mkondo wa kinyume huongezeka kwa kasi. Voltage ya kinyume ya uendeshaji inapaswa kudumishwa chini kabisa ya thamani hii.
• Uwezo wa Jumla (Ct):25 pF (Kawaida) kwa VR=3V na 1 MHz. Uwezo huu wa makutano huathiri moja kwa moja kasi ya kifaa; uwezo mdogo huwezesha muda wa majibu wa haraka.
• Muda wa Kupanda/Kushuka (tr/tf):50 ns / 50 ns (Kawaida) kwa VR=10V na upinzani wa mzigo (RL) wa 1 kΩ. Vigezo hivi vinabainisha jinsi pato la mkondo la fotodiodi linavyoweza kubadilika kwa kasi kujibu msukumo wa mwanga, na kufafanua uwezo wake wa haraka.

Vikomo vya vigezo muhimu vimeainishwa: Nguvu ya Mwangaza (±10%), Urefu wa Wigo Unaotawala (±1nm), na Voltage ya Mbele (±0.1V), na kuhakikisha uthabiti katika vikundi vya uzalishaji.

3. Uchambuzi wa Mviringo wa Utendaji

Karatasi ya data hutoa mikondo kadhaa ya tabia inayoonyesha jinsi vigezo muhimu vinavyobadilika kulingana na hali za uendeshaji. Hizi ni muhimu kwa wasanifu wa saketi.

3.1 Uthabiti wa Wigo

Mkondo wa majibu ya wigo unaonyesha uthabiti wa jamaa wa fotodiodi katika urefu tofauti wa wigo. Itafikia kilele karibu na 940 nm kutokana na epoksi iliyojumuishwa ya kuchuja IR, na uthabiti uliopunguzwa kwa kiasi kikubwa katika wigo unaoonekana (400-700 nm). Mkondo huu ni muhimu sana kuhakikisha kuwa kigunduzi kinalingana na urefu wa wigo wa kitoa mwanga.

3.2 Mkondo wa Giza dhidi ya Joto la Mazingira

Mkondo huu kwa kawaida unaonyesha ongezeko la kasi la mkondo wa giza (Id) kadiri joto la mazingira linavyopanda. Wasanifu lazima wazingatie sakafu hii ya kelele iliyoongezeka katika matumizi ya joto la juu au wakati wa kugundua ishara za mwanga mdogo sana.

3.3 Mkondo wa Mwanga wa Kinyume dhidi ya Mnururisho (Ee)

Grafu hii inaonyesha uhusiano wa mstari kati ya nguvu ya mwanga inayoingia (mnururisho) na mkondo wa mwanga unaotokana (IL) wakati diodi inapopendelewa kinyume. Uhusiano wa mstari ni kipengele muhimu cha fotodiodi za PIN, na kuzifanya zifae kwa matumizi ya kupima mwanga.

3.4 Uwezo wa Terminali dhidi ya Voltage ya Kinyume

Uwezo wa makutano (Ct) hupungua kadiri voltage ya upendeleo wa kinyume (VR) inavyopanda. Mkondo huu huwaruhusu wasanifu kuchagua voltage ya upendeleo wa uendeshaji inayoboresha usawa kati ya kasi (uwezo mdogo kwa voltage ya juu) na matumizi ya nguvu/joto.

3.5 Muda wa Majibu dhidi ya Upinzani wa Mzigo

Muda wa kupanda/kushuka (tr/tf) huathiriwa na mara kwa mara ya RC inayoundwa na uwezo wa makutano wa fotodiodi na upinzani wa mzigo wa nje (RL). Mkondo huu unaonyesha jinsi muda wa majibu unavyopanda na upinzani mkubwa wa mzigo, na kuongoza uchaguzi wa RL kwa kasi inayotakiwa katika saketi za kiwango cha juu cha umeme.

3.6 Matumizi ya Nguvu dhidi ya Joto la Mazingira

Mkondo huu wa kupunguza unaonyesha matumizi ya juu yanayoruhusiwa ya nguvu kama kazi ya joto la mazingira. Kadiri joto linavyopanda, nguvu ya juu salama ambayo kifaa kinaweza kushughulikia hupungua kwa mstari, ambayo ni muhimu kwa usimamizi wa joto katika usanifu wa mfumo.

4. Taarifa za Mitambo na Kifurushi

4.1 Vipimo vya Kifurushi

PD438B iko kwenye kifurushi cha silinda cha kuona upande chenye kipenyo cha kawaida cha 4.8mm. Mchoro wa kina wa mitambo katika karatasi ya data hutoa vipimo vyote muhimu ikiwa ni pamoja na kipenyo cha mwili, urefu, nafasi ya waya, na kipenyo cha waya. Kikomo cha kawaida cha ±0.25mm kinatumika kwa vipimo vyote vya kifurushi isipokuwa ikiwa imeainishwa vinginevyo. Usanidi wa kuona upande umeundwa kwa matumizi ambapo njia ya mwanga inafanana na uso wa PCB.

4.2 Utambulisho wa Ubaguzi

Fotodiodi ni sehemu iliyobaguliwa. Kathodi kwa kawaida hutambuliwa kwa waya mrefu, doa tambarare kwenye kifurushi, au alama maalum. Mchoro wa kifurushi wa karatasi ya data unaonyesha wazi viunganisho vya anodi na kathodi, ambavyo lazima vizingatiwe wakati wa usanikishaji ili kuhakikisha upendeleo sahihi (upendeleo wa kinyume kwa uendeshaji wa kawaida).

5. Miongozo ya Kuuza na Usanikishaji

Ili kudumisha uaminifu na kuzuia uharibifu wakati wa mchakato wa usanikishaji, hali maalum za kuuza lazima zifuatwe.

• Kuuza kwa Kurudia:Sehemu hii inafaa kwa usanikishaji wa uso-kutia kwa kutumia mbinu za kuuza kwa kurudia. Joto la juu la kuuza halipaswi kuzidi 260°C, na wakati juu ya joto hili unapaswa kuwa na kikomo cha sekunde 5 au chini ili kuzuia uharibifu wa joto kwa kifurushi cha epoksi na kipande cha semiconductor.
• Kuuza kwa Mkono:Ikiwa kuuza kwa mkono ni muhimu, chuma cha kuuza chenye udhibiti wa joto kinapaswa kutumiwa. Muda wa kuwasiliana na waya unapaswa kupunguzwa, na kupoza joto kwa waya kati ya kiungo na mwili wa kifurushi kunapendekezwa.
• Hali ya Hifadhi:Vifaa vinapaswa kuhifadhiwa katika mifuko yao ya asili ya kuzuia unyevu katika mazingira yaliyodhibitiwa ndani ya safu ya joto la hifadhi ya -40°C hadi +100°C na kwenye unyevu mdogo ili kuzuia oksidi ya waya.

6. Taarifa za Ufungaji na Kuagiza

6.1 Uainishaji wa Ufungaji

Mpangilio wa kawaida wa ufungaji wa PD438B ni kama ifuatavyo: vipande 500 hufungwa kwenye mfuko mmoja wa kuzuia umeme tuli. Mifuko sita kati ya hii kisha huwekwa kwenye kikasha kimoja cha ndani. Hatimaye, vikasha kumi vya ndani hufungwa kwenye kikasha kimoja kikuu cha usafirishaji (nje), na kusababisha jumla ya vipande 30,000 kwa kila kikasha kikuu.

6.2 Uainishaji wa Lebo

Lebo kwenye ufungaji ina vitambulisho kadhaa muhimu:

• CPN:Nambari ya Bidhaa ya Mteja (ikiwa imetolewa).
• P/N:Nambari ya bidhaa ya mtengenezaji (PD438B).
• QTY:Idadi ya vifaa kwenye kifurushi.
• CAT, HUE, REF:Msimbo unaowakilisha cheo cha nguvu ya mwangaza, cheo cha urefu wa wigo unaotawala, na cheo cha voltage ya mbele, kwa mtiririko huo, kwa bidhaa ambazo zimewekwa kwenye makundi.
• LOT No:Nambari ya kundi la uzalishaji inayoweza kufuatiliwa.

Uwekaji huu wa lebo huhakikisha uwezo wa kufuatilia na usindikaji sahihi wa nyenzo katika mnyororo wote wa usambazaji.

7. Vidokezo vya Matumizi na Mazingatio ya Usanifu

7.1 Saketi za Kawaida za Matumizi

PD438B hutumiwa kwa kawaida katika mojawapo ya usanidi mbili wa saketi:

1. Hali ya Fotovoltage (Upendeleo Sifuri):Fotodiodi imeunganishwa moja kwa moja kwenye mzigo wa upinzani wa juu (kama pembejeo ya op-amp). Hali hii hutoa mkondo mdogo wa giza na kelele lakini ina majibu ya polepole na uhusiano wa mstari mdogo. Inafaa kwa kupima mwanga kwa usahihi na kasi ya chini.
2. Hali ya Uendeshaji wa Mwanga (Upendeleo wa Kinyume):Fotodiodi imeunganishwa na kathodi kwenye voltage chanya na anodi kwenye ardhi halisi (k.m., pembejeo ya kugeuza ya kiwango cha juu cha umeme). Hii ndiyo hali inayopendekezwa kwa PD438B ili kutumia uwezo wake wa haraka. Upendeleo wa kinyume hupunguza uwezo wa makutano (kuongeza kasi) na kuboresha uhusiano wa mstari. Thamani ya upinzani wa maoni katika kiwango cha juu cha umeme huweka faida (Vout = Iphoto * Rfeedback).

7.2 Mazingatio ya Usanifu

• Uchaguzi wa Voltage ya Upendeleo:Chagua voltage ya upendeleo wa kinyume (k.m., 5V hadi 10V) ambayo hutoa usawa mzuri kati ya kasi (uwezo mdogo) na matumizi ya nguvu. Usizidi voltage ya juu ya kinyume ya 32V.
• Uchaguzi wa Kivutio:Kwa matumizi ya haraka, changanisha PD438B na kivutio cha uendeshaji chenye kelele ndogo na upana wa juu wa masafa kilichosanidiwa kama kiwango cha juu cha umeme. Mkondo wa upendeleo wa pembejeo na kelele ya voltage ya kivutio inapaswa kuwa ndogo ili isiharibu ishara ya fotodiodi.
• Mpangilio wa PCB:Weka fotodiodi na kivutio chake kinachohusiana karibu pamoja ili kupunguza uwezo wa bandia na kukamata kelele kwenye nodi nyeti ya upinzani wa juu. Tumia pete ya ulinzi iliyounganishwa na sehemu ya upinzani mdogo (kama pato la kivutio au ndege ya ardhi) karibu na kiunganisho cha anodi ya fotodiodi ili kupunguza mikondo ya uvujaji.
• Usawazishaji wa Mwanga:Hakikisha usawazishaji sahihi wa mitambo kati ya kitoa mwanga cha IR na fotodiodi. Kifurushi cha kuona upande kimeundwa kwa hili. Zingatia kutumia bomba au kizuizi ili kuzuia mwanga wa mazingira na msalaba.

8. Ulinganisho wa Kiufundi na Tofauti

PD438B hutofautisha yenyewe katika soko kupitia vipengele kadhaa muhimu:

• Kichujio cha IR Kilichojumuishwa:Kifurushi cha epoksi chenyewe hutenda kama kichujio, na kuondoa hitaji la sehemu tofauti ya kichujio, kupunguza idadi ya sehemu, gharama, na kurahisisha usanikishaji.
• Kifurushi cha Kuona Upande:Umbo la silinda la kuona upande ni bora kwa matumizi ambapo njia ya mwanga inafanana na PCB, kama vile katika sensor za tundu, mifumo ya kugundua makali, na aina fulani za encoder.
• Utendaji wa Usawa:Hutoa mchanganyiko mzuri wa usawa wa kasi (50 ns), uthabiti (18 µA kwa 1 mW/cm²), na mkondo mdogo wa giza, na kuifanya iwe chaguo la matumizi mbalimbali kwa kazi mbalimbali za kati-hadi-juu za kugundua IR.
• Kufuata Mazingira:Ujenzi wake usio na risasi na kufuata RoHS na REACH humfanya ifae kwa masoko ya kimataifa yaliyo na kanuni kali za mazingira.

Ikilinganishwa na fotodiodi kubwa, hutoa eneo ndogo la kukaa. Ikilinganishwa na fotodiodi zisizo na kichujio, hutoa kukataa bora zaidi ya kelele ya mwanga unaoonekana wa mazingira.

9. Maswali Yanayoulizwa Mara kwa Mara (FAQ)

Q1: Je, kusudi la lensi nyeusi ya epoksi ni nini?

A1: Epoksi nyeusi sio kwa muonekano tu; imeundwa kuwa kichujio bora cha infrared. Hupitisha urefu wa wigo wa IR unaolengwa (kufikia kilele kwenye 940 nm) huku ikinyonya sehemu kubwa ya mwanga unaoonekana, na kupunguza kwa kiasi kikubwa usumbufu kutoka kwa vyanzo vya mwanga vya mazingira kama vile taa za chumba.

Q2: Je, niendelee kuendesha PD438B na au bila voltage ya upendeleo wa kinyume?

A2: Kwa uendeshaji wa haraka (kama inavyoonyeshwa na muda wake wa kupanda wa 50 ns), inapendekezwa sana kuendesha PD438B katika hali ya uendeshaji wa mwanga na upendeleo wa kinyume, kwa kawaida kati ya 5V na 10V. Hii hupunguza uwezo wa makutano na kuboresha uhusiano wa mstari na kasi.

Q3: Je, ninabadilishaje mkondo wa mwanga kuwa ishara ya voltage inayoweza kutumiwa?

A3: Njia ya kawaida na bora zaidi ni kutumia saketi ya kiwango cha juu cha umeme (TIA). Fotodiodi inaunganishwa kati ya pembejeo ya kugeuza na pato la op-amp, na upinzani wa maoni unaobainisha faida (Vout = -Iphoto * Rf). Capacitor ndogo ya maoni mara nyingi huongezwa sambamba na upinzani ili kudumisha saketi na kupunguza upana wa masafa.

Q4: Je, umuhimu wa kigezo cha "Mkondo wa Giza" ni nini?

A4: Mkondo wa giza ndiyo mkondo mdogo unaotiririka kupitia fotodiodi wakati iko katika giza kamili na chini ya upendeleo wa kinyume. Hutenda kama chanzo cha kelele. Mkondo mdogo wa giza (5 nA kwa kawaida kwa PD438B) kunamaanisha kuwa kifaa kinaweza kugundua ishara dhaifu za mwanga bila ishara kufunikwa na kelele yake mwenyewe.

Q5: Je, fotodiodi hii inaweza kutumika kwa kugundua mwanga unaoonekana?

A5: Ingawa safu yake ya wigo inaanza kwenye 400 nm (zambarau), uthabiti wake katika wigo unaoonekana umepunguzwa kwa kiasi kikubwa na lensi ya epoksi ya kuchuja IR. Uthabiti wake wa kilele uko kwa uhakika katika infrared kwenye 940 nm. Kwa kugundua kimsingi kwa mwanga unaoonekana, fotodiodi isiyo na kifurushi cha kichujio cha IR ingekuwa inafaa zaidi.

10. Kanuni za Uendeshaji

Fotodiodi ya PIN ni kifaa cha semiconductor chenye eneo pana, lenye doping nyepesi la asili (I) lililowekwa kati ya eneo la aina ya P na la aina ya N. Wakati fotoni zenye nishati kubwa kuliko pengo la bendi la semiconductor zinapogonga kifaa, huunda jozi za elektroni-na-shimo katika eneo la asili. Chini ya ushawishi wa uwanja wa umeme wa upendeleo wa kinyume wa nje, vibeba malipo hivi huvutwa tofauti, na kutengeneza mkondo wa mwanga ambao ni sawia na ukubwa wa mwanga unaoingia. Eneo pana la asili huruhusu faida kadhaa: huunda eneo kubwa la kupungua kwa kunyonya fotoni (kuongeza uthabiti), hupunguza uwezo wa makutano (kuongeza kasi), na huruhusu uendeshaji kwenye voltage ya juu zaidi ya kinyume. PD438B hutumia silikoni, ambayo ina pengo la bendi linalofaa kwa kugundua mwanga kutoka kwenye wigo unaoonekana hadi kwenye infrared ya karibu.

11. Kukataa Madai na Vidokezo vya Matumizi

Taarifa zilizomo kwenye hati hii ya kiufundi zinaweza kubadilika bila taarifa. Grafu na thamani za kawaida zilizotolewa ni kwa mwongozo wa usanifu na haziwakilishi vipimo vilivyohakikishwa. Wakati wa kutekeleza sehemu hii, wasanifu lazima wafuate kwa ukali Viwango vya Juu Kabisa ili kuzuia kushindwa kwa kifaa. Mtengenezaji hachukui madaraka yoyote kwa uharibifu wowote unaotokana na matumizi ya bidhaa hii nje ya hali zake maalum za uendeshaji. Bidhaa hii haikusudiwi kutumika katika matumizi muhimu ya usalama, ya kuunga mkono maisha, ya kijeshi, ya magari, au ya anga bila ushauri wa awali na sifa maalum.