Dokumenti ya Kiufundi ya PD333-3B/L4 Photodiode - Lensi Nusu ya 5mm - Silicon PIN - Kifurushi Cheusi

1. Muhtasari wa Bidhaa

PD333-3B/L4 ni photodiode ya silicon PIN yenye kasi kubwa na usikivu mkubwa, iliyowekwa kwenye kifurushi cha plastiki cha upande wa silinda. Kipengele chake cha kipekee ni kifurushi cha epoksi kilichounganishwa ambacho pia hutenda kama kichujio cha mwanga wa infrared (IR), na kukifanya kifungu cha mwanga kilingane na vitoa mwanga vya kawaida vya IR. Uunganishaji huu hurahisisha muundo wa mwanga kwa kupunguza hitaji la vipengele vya kuchuja vya nje. Kifaa hiki kimeundwa kwa matumizi yanayohitaji vipindi vya majibu vya haraka na kugundua kwa uaminifu mwanga wa infrared, hasa katika safu ya urefu wa wimbi wa 940nm.

Faida kuu ni pamoja na vipindi vyake vya majibu vya haraka, usikivu mkubwa wa mwanga, na uwezo mdogo wa umeme wa kiungo, ambavyo ni muhimu kwa uadilifu wa ishara katika matumizi ya kasi. Sehemu hii inatii kanuni za RoHS na EU REACH, na inatengenezwa kwa kutumia michakato isiyo na risasi, ikilingana na viwango vya kisasa vya mazingira na usalama kwa vipengele vya elektroniki.

2. Uchambuzi wa kina wa Vigezo vya Kiufundi

2.1 Viwango Vya Juu Kabisa

Kifaa hiki kimekadiriwa kufanya kazi ndani ya mipaka maalum ya mazingira na umeme ili kuhakikisha uaminifu na kuzuia uharibifu. Voltage ya juu kabisa ya nyuma (VR) ni 32V. Kadirio la utupaji wa nguvu (Pd) ni 150mW. Sehemu hii inaweza kustahimili joto la kuuza risasi (Tsol) hadi 260°C kwa muda usiozidi sekunde 5, ambayo inalingana na michakato ya kawaida ya kuuza reflow. Safu ya joto ya uendeshaji (Topr) ni kutoka -40°C hadi +85°C, na safu ya joto ya kuhifadhi (Tstg) ni kutoka -40°C hadi +100°C, ikionyesha utendaji thabiti katika anuwai pana ya hali.

2.2 Tabia za Umeme na Mwanga

Utendaji wa photodiode hujulikana chini ya hali za kawaida (Ta=25°C). Upana wake wa wigo wa mwanga (λ0.5) unatoka 840nm hadi 1100nm, na usikivu wa kilele (λp) kwenye 940nm. Hii inakifanya kiwe bora kwa matumizi na LED za IR za 940nm. Vigezo muhimu vya umeme ni pamoja na voltage ya wazi (VOC) ya kawaida ya 0.42V inapong'aa kwa 5mW/cm² kwenye 940nm, na mkondo wa mzunguko mfupi (ISC) wa kawaida wa 10µA chini ya mwangaza wa 1mW/cm² kwenye 940nm.

Mkondo wa mwanga wa nyuma (IL), ambao ni mkondo wa mwanga unaotokana chini ya upendeleo wa nyuma, ni 12µA kwa kawaida (VR=5V, Ee=1mW/cm², λp=940nm). Mkondo wa giza (Id), kigezo muhimu cha usikivu wa mwanga mdogo, umebainishwa kuwa kiwango cha juu cha 10nA (VR=10V). Voltage ya kuvunjika nyuma (BVR) ina kiwango cha chini cha 32V na thamani ya kawaida ya 170V. Jumla ya uwezo wa umeme wa terminal (Ct) ni 5pF kwa kawaida kwa VR=5V na 1MHz, thamani ndogo inayochangia uwezo wa kasi ya kifaa.

3. Uchambuzi wa Mviringo wa Utendaji

Dokumenti ya data hutoa mikondo kadhaa ya tabia inayoonyesha tabia ya kifaa chini ya hali tofauti. Grafu hizi ni muhimu kwa wahandisi wa ubunifu kutabiri utendaji katika matumizi halisi zaidi ya hali za majaribio ya kawaida.

3.1 Tabia za Joto na Mwanga

Kielelezo 1 kinaonyesha uhusiano kati ya utupaji wa nguvu unaoruhusiwa na joto la mazingira. Kadiri joto linavyoongezeka, nguvu ya juu inayoruhusiwa hupungua kwa mstari, tabia ya kawaida ya kupunguza kiwango kwa vifaa vya semiconductor. Kielelezo 2 kinaonyesha mkunjo wa usikivu wa wigo, kuthibitisha majibu ya kilele kwenye 940nm na sehemu zilizobainishwa za kukatwa kwenye 840nm na 1100nm ambapo usikivu hupungua hadi nusu ya thamani yake ya kilele.

3.2 Mkondo dhidi ya Mwangaza na Joto

Kielelezo 3 kinaonyesha jinsi mkondo wa giza (Id) unaongezeka kwa kasi kadiri joto la mazingira linavyoongezeka. Hii ni sifa ya msingi ya viungo vya semiconductor na ni muhimu kwa matumizi yanayofanya kazi kwenye joto la juu, kwani mkondo wa giza unaoongezeka huongeza kiwango cha kelele. Kielelezo 4 kinaonyesha uhusiano wa mstari kati ya mkondo wa mwanga wa nyuma (IL) na mnururisho (Ee), kuonyesha utengenezaji wa mkondo wa mwanga unaotabirika na wa mstari wa photodiode.

3.3 Uwezo wa Umeme na Muda wa Majibu

Kielelezo 5 kinaonyesha uwezo wa umeme wa terminal dhidi ya voltage ya nyuma. Uwezo wa umeme hupungua kadiri upendeleo wa nyuma unavyoongezeka, tabia ya kawaida ya photodiode za PIN. Uwezo mdogo wa umeme huwezesha vipindi vya majibu vya haraka. Kielelezo 6 kinaonyesha uhusiano kati ya muda wa majibu na upinzani wa mzigo. Muda wa majibu huongezeka kwa upinzani wa juu wa mzigo kwa sababu ya muda wa RC unaoundwa na uwezo wa umeme wa kiungo na mzigo wa nje. Kwa matumizi ya kasi, upinzani wa mzigo wa thamani ndogo (k.m., 50Ω) kwa kawaida hutumiwa, ingawa hii hubadilishana ukubwa wa ishara kwa kasi.

4. Taarifa za Mitambo na Kifurushi

PD333-3B/L4 inakuja kwenye kifurushi cha upande wa silinda. Mwili wa kifurushi yenyewe ni mweusi, ambayo husaidia kupunguza tafakari za ndani na usumbufu wa mwanga wa ziada. Muundo wa "lensi nusu" husaidia kuzingatia mwanga unaokuja kwenye eneo la silicon linalofanya kazi, na kuboresha usikivu wa ufanisi. Vipimo vya kina vya kifurushi vinatolewa kwenye dokumenti ya data, na vipimo vyote kwenye milimita. Mapungufu muhimu ya uwekaji wa mitambo kwa kawaida ni ±0.25mm. Mwelekeo wa upande wa mtazamo ni muhimu hasa kwa matumizi ambapo njia ya mwanga ni sambamba na uso wa PCB, kama vile katika sensor za tundu au mifumo ya kugundua makali.

5. Mwongozo wa Kuuza na Usanikishaji

Sehemu hii inafaa kwa michakato ya kawaida ya usanikishaji wa PCB. Kikomo cha juu kabisa cha joto la kuuza risasi ni 260°C. Ni muhimu kwamba wakati wa kuuza kwenye joto hili usizidi sekunde 5 ili kuzuia uharibifu wa kifurushi cha plastiki au kipande cha ndani cha semiconductor. Wasifu wa kawaida wa kuuza reflow ya IR au wimbi unaotumiwa kwa usanikishaji usio na risasi kwa ujumla unatumika. Kushughulikia kwa usahihi ili kuepuka uchafuzi wa uso wa lensi ni muhimu kwa kudumisha utendaji wa mwanga. Kuhifadhi kunapaswa kuwa ndani ya safu maalum ya joto ya -40°C hadi +100°C katika mazingira kavu.

6. Taarifa za Ufungaji na Kuagiza

Uainishaji wa kawaida wa ufungaji ni vipande 500 kwa mfuko, mifuko 5 kwa sanduku, na sanduku 10 kwa kasha. Ufungaji huu wa wingi ni wa kawaida kwa laini za usanikishaji zilizozimwa. Lebo kwenye ufungaji inajumuisha taarifa muhimu za kufuatilia na uthibitishaji: Nambari ya Uzalishaji ya Mteja (CPN), Nambari ya Uzalishaji (P/N), Idadi ya Ufungaji (QTY), viwango vya ubora (CAT), urefu wa wimbi la kilele (HUE), msimbo wa rejeleo (REF), na Nambari ya Kundi la Uzalishaji. Mwezi wa uzalishaji pia unaonyeshwa. Watumiaji wanapaswa kulinganisha taarifa za lebo na rekodi zao za ndani na uainishaji wa dokumenti ya data.

7. Mapendekezo ya Matumizi

7.1 Mazingira ya Kawaida ya Matumizi

PD333-3B/L4 inafaa vizuri kwa matumizi kadhaa muhimu. Kamakigunduzi cha haraka cha mwanga, inaweza kutumika katika viungo vya mawasiliano ya data kwa kutumia mwanga wa infrared, skana za msimbo wa mstari, au mifumo ya kugundua mapigo. Uunganishaji wake kwenyekamerakunaweza kuwa kwa mifumo ya usaidizi wa kuzingatia moja kwa moja au kupima mwanga. Katikaswichi za optoelectronic, huunda nusu ya mpokeaji wa kizuizi cha mwanga au sensor ya kutafakari, inayopatikana kwa kawaida katika printa, encoder, na mapazia ya usalama. Matumizi yake katikaVCR na kamera za videokihistoria yalihusiana na sensor za mwisho wa tepi au vipokeaji vya udhibiti wa mbali, ingawa kanuni zinazofanana zinatumika kwa vifaa vya kisasa vya matumizi ya watumiaji.

7.2 Mambo ya Kuzingatia katika Ubunifu

Wakati wa kubuni na photodiode hii, mambo kadhaa lazima yazingatiwe. Kwaupendeleo, kwa kawaida hufanya kazi kwenye upendeleo wa nyuma (hali ya photoconductive) ili kuboresha kasi na mstari, ingawa hali ya photovoltaic (upendeleo sifuri) inaweza kutumika kwa matumizi ya kelele ndogo. Uchaguzi wakizidishaji cha uendeshajikatika mzunguko wa kizidishaji cha transimpedance (TIA) ni muhimu; lazima iwe na mkondo mdogo wa upendeleo wa ingizo na kelele ndogo ili kuepuka kuharibu ishara kutoka kwa photodiode yenye mkondo mdogo wa giza.Sifa ya kuchuja IRya kifurushi ni ya manufaa lakini wabunifu lazima wakuhakikisha urefu wa wimbi la chanzo (k.m., 940nm) unalingana na usikivu wa kilele. Kwa uendeshaji wa kasi, mpangilio wa PCB wa makini ili kupunguza uwezo wa umeme wa vimelea na inductance kwenye nodi ya photodiode ni muhimu.

8. Ulinganisho wa Kiufundi na Tofauti

Ikilinganishwa na photodiode za kawaida bila lensi au kichujio kilichounganishwa, PD333-3B/L4 inatoa suluhisho la mwanga la kompakt na rahisi zaidi. Kichujio cha IR kilichojengwa ndani kinaondoa hitaji la kipengele tofauti cha kichujio, na kuokoa nafasi, gharama, na utata wa usanikishaji. Kifurushi chake cha upande wa mtazamo kinatoa faida tofauti ya mitambo ikilinganishwa na kifurushi cha mtazamo wa juu kwa jiometri maalum za njia ya mwanga. Mchanganyiko wa voltage ya juu ya kuvunjika (duni 32V, kawaida 170V) na mkondo mdogo wa giza ni usawa mzuri kwa matumizi mengi ya kihisi ya viwanda yanayohitaji uwiano mzuri wa ishara-kwa-kelele na uendeshaji thabiti.

9. Maswali Yanayoulizwa Mara kwa Mara (Kulingana na Vigezo vya Kiufundi)

Q: Ni umuhimu gani wa usikivu wa kilele kwenye 940nm?

A: 940nm ni urefu wa wimbi wa kawaida sana kwa LED za infrared kwa sababu haionekani kwa jicho la mwanadamu na ina usambazaji mzuri wa anga. Kufananisha majibu ya kilele ya photodiode na urefu wa wimbi la kitoa mwanga huongeza nguvu ya ishara na ufanisi wa mfumo.

Q: Uainishaji wa mkondo wa giza unaathiri vipi ubunifu wangu?

A: Mkondo wa giza ndio chanzo kikuu cha kelele katika photodiode wakati hakuna mwanga. Mkondo mdogo wa giza (10nA kiwango cha juu kwa kifaa hiki) kunamaanisha sensor inaweza kugundua ishara dhaifu sana za mwanga bila kuzidiwa na kelele yake ya ndani, na kuboresha usikivu na anuwai ya nguvu.

Q: Naweza kutumia hii kwa kugundua mwanga unaoonekana?

A> Kifurushi cha epoksi kilichounganishwa hutenda kama kichujio cha IR, na kupunguza kwa kiasi kikubwa mwanga unaoonekana. Kwa hivyo, toleo hili maalum halifai kwa matumizi yanayohitaji usikivu katika wigo unaoonekana. Kwa kugundua mwanga unaoonekana, kifurushi cha wazi au kilichochujwa kwa njia tofauti kitahitajika.

Q: Upinzani gani wa mzigo ninapaswa kutumia kwa kasi bora?

A> Kurejelea Kielelezo 6, kwa muda wa majibu wa haraka zaidi (katika safu ya nanosekunde), upinzani wa mzigo wa chini (k.m., 50Ω hadi 100Ω) ni muhimu. Hata hivyo, hii hutoa ishara ndogo ya voltage. Mzunguko wa kizidishaji cha transimpedance mara nyingi ndio suluhisho bora, likitoa kasi kubwa na faida nzuri ya ishara.

10. Kesi ya Vitendo ya Ubunifu

Kesi: Kubuni Sensor ya Karibu ya Infrared

Katika sensor ya kawaida ya karibu, LED ya IR hutoa mwanga wa mapigo, na PD333-3B/L4 hugundua mwanga ulioakisiwa kutoka kwa kitu. Kichujio cha IR kilichojengwa ndani ni muhimu hapa, kwani huzuia mwanga wa mazingira unaoonekana (k.m., kutoka kwa taa za chumba) ambao unaweza kujaa sensor au kusababisha kuanzishwa kwa uwongo. Muda wa majibu wa haraka huruhusu mapigo ya haraka ya LED, na kuwezesha kugundua haraka na kwa uwezekano kuruhusu kupima umbali kupitia njia za wakati wa kuruka au mabadiliko ya awamu katika mifumo ya hali ya juu zaidi. Kifurushi cha upande wa mtazamo huruhusu LED na photodiode zote mbili kusakinishwa kwenye ndege moja ya PCB, zikikabili mwelekeo mmoja, ambayo ni bora kwa kuhisi kwa kutafakari. Mzunguko rahisi ungehusisha kupendelea photodiode na upendeleo wa nyuma wa 5V kupitia upinzani mkubwa, na kutumia kulinganisha kasi au kizidishaji kugundua mapigo ya mkondo yanayotokana wakati mwanga ulioakisiwa upo.

11. Utangulizi wa Kanuni ya Uendeshaji

Photodiode ya PIN ni kifaa cha semiconductor chenye eneo pana, la asili (I) lililochanganywa kwa urahisi kati ya eneo la aina ya p (P) na aina ya n (N). Inapopendelewa nyuma, muundo huu huunda eneo kubwa la kupungua. Fotoni zinazoanguka kwenye kifaa chenye nguvu zaidi ya pengo la bendi la semiconductor huunda jozi za elektroni na shimo ndani ya eneo hili la kupungua. Uga mkali wa umeme uliopo kwa sababu ya upendeleo wa nyuma hutenganisha haraka vibeba hivi, na kuwafanya waeleke kwenye mawasiliano yanayofaa, na kuzalisha mkondo wa mwanga ambao ni sawia na ukubwa wa mwanga unaoanguka. Eneo pana la asili hupunguza uwezo wa umeme wa kiungo (kuwezesha kasi kubwa) na kuongeza kiasi cha kunyonya fotoni (kuboresha usikivu), hasa kwa urefu wa wimbi mrefu kama infrared ambapo kina cha kuingia ni kikubwa.

12. Mienendo ya Teknolojia

Mwelekeo katika teknolojia ya photodiode unaendelea kuelekea uunganishaji wa juu zaidi, kelele ndogo zaidi, na utendaji mkubwa zaidi. Hii inajumuisha uunganishaji wa mzunguko wa kukuza na kurekebisha ishara kwenye chipi moja au kwenye kifurushi kimoja (k.m., mchanganyiko wa photodiode-kizidishaji). Pia kuna juhudi kuelekea vifaa vyenye mikondo ya giza na uwezo wa umeme mdogo zaidi kwa matumizi katika vifaa vya kisayansi, picha za matibabu, na LiDAR. Matumizi ya nyenzo zaidi ya silicon, kama vile InGaAs, huongeza usikivu zaidi ndani ya infrared kwa mawasiliano na kuhisi gesi. Zaidi ya hayo, uvumbuzi wa ufungaji unalenga kutoa sifa za usahihi zaidi za mwanga, kama vile lensi zilizobainishwa za uwanja wa mtazamo (FOV) na hata kuchuja bora zaidi moja kwa moja kwenye kifurushi, kama inavyoonekana kwenye PD333-3B/L4.