PD438B/S46 Silicon PIN Photodiode Datasheet - 4.8mm Semi-Lens - Kifurushi Cheusi - Waraka wa Kiufundi wa Kiswahili

1. Muhtasari wa Bidhaa

PD438B/S46 ni photodiode ya kisasa ya silicon ya PIN iliyobuniwa kwa matumizi yanayohitaji majibu ya haraka na usikivu wa juu. Imewekwa katika kifurushi kidogo cha plastiki cha silinda cha kuona kwa upande chenye lenzi ya nusu ya 4.8mm. Kipengele muhimu cha kifaa hiki ni kifurushi chake cha epoxy, ambacho kimeundwa kutenda kama kichujio cha infrared (IR) kilichojumuishwa. Kichujio hiki kinafanana na viinzaji vya kawaida vya IR, na kuimarisha utendaji wake katika matumizi ya kugundua IR kwa kupunguza usikivu kwa mwanga unaoonekana usiotakiwa.

Faida kuu za photodiode hii ni pamoja na wakati wake wa majibu ya haraka, ambayo ni muhimu kwa maambukizi ya data ya kasi na matumizi ya kubadili, na usikivu wake wa juu wa mwanga, unaoruhusu kugundua viwango vya chini vya mwanga kwa ufanisi. Uwezo wake mdogo wa makutano unachangia kwa majibu ya haraka na kufanya iweze kutumika katika saketi za masafa ya juu. Kifaa hiki kimetengenezwa kwa kutumia vifaa visivyo na risasi na kinatii kanuni zinazohusiana na mazingira kama vile RoHS na EU REACH, na kufanya kiweze kutumika katika bidhaa zenye mahitaji madhubuti ya kufuata mazingira.

Soko kuu na matumizi ya PD438B/S46 yamo katika elektroniki za watumiaji, otomatiki ya viwanda, na mifumo ya mawasiliano. Vipimo vyake hufanya iwe sehemu bora kwa wabunifu wanaofanya kazi kwenye viungo vya data vya mwanga vya kasi, mifumo ya kugundua uwepo, na vifaa vya usahihi vya kupima mwanga.

2. Uchambuzi wa Kina wa Vigezo vya Kiufundi

2.1 Vipimo Vya Juu Kabisa

Kifaa hiki kimepimwa kustahimili voltage ya juu kabisa ya kinyume (VR) ya 32V. Uvujaji wa juu kabisa wa nguvu (Pd) ni 150 mW, ambayo hufafanua mipaka ya joto ya uendeshaji. Waya zinaweza kuuzwa kwa joto hadi 260°C kwa muda usiozidi sekunde 5, ambayo inapatana na michakato ya kawaida ya kuuza reflow. Safu ya joto ya uendeshaji imebainishwa kutoka -40°C hadi +85°C, na inaweza kuhifadhiwa katika mazingira kutoka -40°C hadi +100°C. Vipimo hivi vina hakikisha utendaji wa kuaminika katika hali mbalimbali za mazingira.

2.2 Sifa za Umeme na Mwanga

Majibu ya wigo ya photodiode yamefafanuliwa na safu yake ya upana wa wigo (λ0.5), ambayo inaenea kutoka 840 nm hadi 1100 nm. Urefu wa wimbi wa upeo wa usikivu (λp) uko kwenye 940 nm, na kuuweka moja kwa moja katika eneo la karibu la infrared, ambalo hutumiwa kwa kawaida kwa udhibiti wa mbali, visensa vya mwanga, na mawasiliano ya nafasi huria.

Chini ya mnururisho wa 5 mW/cm² kwenye 940 nm, voltage ya kawaida ya mzunguko wazi (VOC) ni 0.35V. Mkondo wa kawaida wa mzunguko mfupi (ISC), uliopimwa kwa 1 mW/cm² na 940 nm, kwa kawaida ni 18 µA. Kigezo hiki ni kipimo cha moja kwa moja cha uwezo wa kifaa cha kuzalisha mkondo chini ya mwanga.

Mkondo wa mwanga wa kinyume (IL) ni mkondo wa mwanga unaozalishwa wakati diode inapopigwa kinyume. Kwa VR=5V na Ee=1 mW/cm² (λp=940nm), thamani ya kawaida ni 18 µA, na thamani ya chini ya dhamana ya 10.2 µA. Mkondo wa giza (Id), ambao ni mkondo wa uvujaji chini ya hakuna mwanga kwa VR=10V, kwa kawaida ni 5 nA na upeo wa 30 nA. Mkondo wa chini wa giza ni muhimu kwa kufikia uwiano mzuri wa ishara kwa kelele, hasa katika hali za kugundua mwanga mdogo.

Voltage ya kuvunjika kinyume (BVR) imebainishwa kuwa angalau 32V wakati mkondo wa 100 µA unapita, na thamani ya kawaida ya juu hadi 170V. Uwezo wa jumla wa terminal (Ct) kwa VR=5V na 1 MHz kwa kawaida ni 18 pF. Uwezo huu mdogo ni sababu muhimu inayowezesha nyakati za haraka za kupanda na kushuka. Nyakati za kupanda na kushuka (tr/tf) zote mbili kwa kawaida ni nanosekunde 50 wakati kifaa kinatumika kwa VR=10V na upinzani wa mzigo (RL) wa 1 kΩ.

3. Uchambuzi wa Mkunjo wa Utendaji

Waraka wa data hutoa mikunjo kadhaa ya sifa ambayo hutoa ufahamu wa kina zaidi juu ya tabia ya kifaa chini ya hali tofauti.

Kielelezo 1: Uvujaji wa Nguvu dhidi ya Joto la Mazingirainaonyesha kupungua kwa uvujaji wa juu kabisa wa nguvu unaoruhusiwa kadiri joto la mazingira linavyoongezeka. Grafu hii ni muhimu kwa ubunifu wa usimamizi wa joto ili kuzuia kupata joto kupita kiasi na kuhakikisha uaminifu wa muda mrefu.

Kielelezo 2: Usikivu wa Wigoinaonyesha usikivu wa jamaa wa photodiode katika wigo wa urefu wa wimbi kutoka takriban 600 nm hadi 1200 nm. Mkunjo huu unafikia kilele kwenye 940 nm na unaonyesha hatua ya ufanisi ya kuchuja ya kifurushi cha epoxy, ambayo hupunguza majibu nje ya bendi lengwa ya IR.

Kielelezo 3: Mkondo wa Giza dhidi ya Joto la Mazingirainaonyesha jinsi mkondo wa uvujaji (Id) unaongezeka kwa kasi na joto. Uhusiano huu ni muhimu kwa matumizi yanayofanya kazi kwenye joto la juu, kwani hufafanua sakafu ya kelele ya kisensa.

Kielelezo 4: Mkondo wa Mwanga wa Kinyume dhidi ya Mnururisho (Ee)inaonyesha uhusiano wa mstari kati ya mkondo wa mwanga unaozalishwa na msongamano wa nguvu ya mwanga unaoingia. Uwiano huu wa mstari ni sifa ya msingi ya photodiodes za PIN na ni muhimu kwa matumizi ya kupima mwanga ya analog.

Kielelezo 5: Uwezo wa Terminal dhidi ya Voltage ya Kinyumeinaonyesha kwamba uwezo wa makutano hupungua kadiri voltage ya upendeleo ya kinyume inavyoongezeka. Wabunifu wanaweza kutumia uhusiano huu kuboresha kasi ya saketi yao kwa kuchagua hatua sahihi ya upendeleo.

Kielelezo 6: Wakati wa Majibu dhidi ya Upinzani wa Mzigoinaonyesha jinsi wakati wa kupanda/kushuka wa ishara ya pato ya photodiode unavyoathiriwa na upinzani wa mzigo uliounganishwa nayo. Majibu ya haraka yanapatikana kwa upinzani wa chini wa mzigo, ingawa hii inaweza kubadilishana dhidi ya mzunguko wa voltage ya pato.

4. Taarifa za Mitambo na Ufungaji

4.1 Vipimo vya Kifurushi

PD438B/S46 inakuja katika kifurushi cha silinda cha kuona kwa upande. Vipimo muhimu vinajumuisha kipenyo cha mwili na urefu wa lenzi ya nusu kama ilivyofafanuliwa kwenye mchoro wa kifurushi. Toleransi zote zisizobainishwa kwa vipimo vya mstari ni ±0.25mm. Kifurushi kina rangi nyeusi, ambacho husaidia kupunguza usumbufu wa mwanga wa ziada. Usanidi wa kuona kwa upande huruhusu kugundua mwanga kutoka kwa mwelekeo sambamba na ndege ya PCB, ambayo ni muhimu katika matumizi kama vile kugundua karatasi kwenye printa au kugundua makali.

4.2 Utambulisho wa Ubaguzi wa Umeme

Kathodi kwa kawaida hutambuliwa kwa waya mrefu zaidi, mfuo, au doa tambarare kwenye mwili wa kifurushi. Ubaguzi sahihi wa umeme lazima uzingatiwe wakati wa usanikishaji, kwani kupigwa kinyume ndio hali ya kawaida ya uendeshaji kwa photodiodes zinazotumiwa katika hali ya photoconductive.

5. Mwongozo wa Kuuza na Usanikishaji

Kifaa hiki kinafaa kwa michakato ya kuuza wimbi na kuuza reflow. Kipimo cha juu kabisa cha joto la kuuza waya ni 260°C, na kumbuka kwamba wakati wa kuuza haupaswi kuzidi sekunde 5. Inashauriwa kufuata miongozo ya kawaida ya IPC ya kuuza vipengele vya elektroniki. Kifaa kinapaswa kuhifadhiwa katika mazingira kavu, ya kuzuia umeme ndani ya safu yake maalum ya joto la kuhifadhi ya -40°C hadi +100°C ili kuzuia unyevunyevu na uharibifu wa umeme tuli.

6. Taarifa za Ufungaji na Kuagiza

Vipimo vya kawaida vya kufunga ni kama ifuatavyo: vipande 200 hadi 500 hufungwa kwenye begi moja la kuzuia unyevu. Mabegi sita kama hayo huwekwa kwenye kikasha kimoja cha ndani. Kikasha kumi cha ndani kisha hufungwa kwenye kikasha kimoja kikuu cha usafirishaji. Lebo kwenye ufungaji inajumuisha sehemu za nambari ya sehemu ya mteja (CPN), nambari ya sehemu ya mtengenezaji (P/N), idadi ya kufunga (QTY), na nambari ya kundi (LOT No.). Sehemu zingine kama CAT, HUE, na REF, ambazo ni za kawaida kwa LEDs kuashiria ukali, urefu wa wimbi, na mabakuli ya voltage, hazifai kwa photodiode hii kwani haifungwi kwa njia ile ile; sehemu hizi zinaweza kuachwa wazi au kutumika kwa taarifa nyingine za kufuatilia.

7. Mapendekezo ya Matumizi

7.1 Mazingira ya Kawaida ya Matumizi

• Kugundua Mwanga kwa Kasi:Bora kwa vihesabu vya mwanga, mawasiliano ya data kupitia nyuzi za mwanga za plastiki (POF), na kugundua boriti ya laser ambapo majibu ya nanosekunde yanahitajika.
• Matumizi ya Kamera:Inaweza kutumika kwa kugundua mwanga wa mazingira (ALS) au kugundua karibu ya IR katika simu janja, kompyuta kibao, na kamera za dijiti. Kichujio cha IR kilichojumuishwa husaidia kupima viwango vya IR kwa usahihi.
• Vibadili vya Mwanga na Umeme:Inafaa kwa kugundua vitu, kuhesabu, na kugundua nafasi katika mashine za kuuza, otomatiki ya viwanda, na mifumo ya usalama.
• Elektroniki za Watumiaji:Inatumika katika VCR na kamera za video kwa kugundua mwisho wa tepi au kupokea ishara ya udhibiti.

7.2 Mambo ya Kuzingatia katika Ubunifu

Wakati wa kubuni saketi na PD438B/S46, zingatia yafuatayo:

• Voltage ya Upendeleo:Voltage ya upendeleo ya kinyume (kwa kawaida 5V hadi 10V kulingana na hali za waraka wa data) hutumiwa kupanua eneo la kupungua, kupunguza uwezo na kuboresha kasi. Hakikisha voltage haizidi kipimo cha juu cha 32V.
• Kipingamizi cha Mzigo (RL):Thamani ya RL katika usanidi wa transimpedance huathiri moja kwa moja upana wa bendi na voltage ya pato. RL ndogo hutoa majibu ya haraka lakini ishara ya chini ya pato. Kielelezo 6 kwenye waraka wa data ni kumbukumbu muhimu.
• Kuongeza:Mkondo wa mwanga ni mdogo (microamps). Kiongezaji cha transimpedance (TIA) karibu kila wakati hutumiwa kubadilisha mkondo huu kuwa ishara ya voltage inayoweza kutumika. Chagua op-amp yenye mkondo wa chini wa upendeleo wa ingizo na upana wa bendi wa kutosha.
• Kupunguza Kelele:Linda photodiode na njia zake za kuunganisha kutoka kwa kelele za umeme. Tumia capacitor ya bypass karibu na pini za nguvu za kifaa ikiwa saketi ya upendeleo hai inatumiwa. Mkondo wa chini wa giza husaidia kudumisha uwiano mzuri wa ishara kwa kelele.
• Mambo ya Kizingatia ya Mwanga:Hakikisha lenzi iko safi na isiyozuiwa. Kifurushi cha kuona kwa upande kinaweza kuhitaji ubunifu wa makini wa mitambo ili kusawazisha njia ya mwanga kwa usahihi.

8. Ulinganisho wa Kiufundi na Tofauti

Ikilinganishwa na photodiodes za kawaida za PN, muundo wa PIN wa PD438B/S46 hutoa faida tofauti. Eneo la asili (I) kati ya tabaka za P na N huunda eneo kubwa la kupungua. Hii husababisha faida kuu mbili:1) Uwezo wa Chini wa Makutano:Eneo kubwa la kupungua hutenda kama dielectriki pana, kupunguza kwa kiasi kikubwa uwezo (kwa kawaida 18 pF), ambayo ndiyo kiwezeshaji kikuu cha uendeshaji wa kasi.2) Uboreshaji wa Uwiano wa Mstari na Usikivu:Eneo pana la asili huruhusu ukusanyaji bora wa vibeba vilivyozalishwa na mwanga katika kiasi kikubwa, na kusababisha uwiano bora wa mstari wa mkondo wa mwanga dhidi ya mnururisho na uwezekano wa ufanisi wa juu wa quantum kwenye urefu wake wa wimbi wa kilele.

Zaidi ya hayo, ujumuishaji wa epoxy ya kuchuja IR moja kwa moja kwenye kifurushi ni kipengele cha kutofautisha. Hii huondoa hitaji la kichujio tofauti cha nje cha IR, kuokoa nafasi, kupunguza gharama, na kurahisisha usanikishaji. Hii inafanya iwe na faida hasa kwa miundo ya elektroniki ya watumiaji iliyobanwa.

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

Q: Kuna tofauti gani kati ya mkondo wa mzunguko mfupi (ISC) na mkondo wa mwanga wa kinyume (IL)?

A: ISC hupimwa kwa volts sifuri kwenye diode (hali ya mzunguko mfupi). IL hupimwa wakati diode inapopigwa kinyume (kwa mfano, kwa VR=5V). Kwa vitendo, kwa photodiode ya PIN, thamani hizi ni sawa sana kwa sababu mkondo wa mwanga kwa kiasi kikubwa haitegemei voltage ya upendeleo ya kinyume katika safu ya kawaida ya uendeshaji.

Q: Kwa nini wakati wa kupanda/kushuka umebainishwa na mzigo wa 1 kΩ?

A: Mzigo wa 1 kΩ unawakilisha hali ya kawaida ya mzigo kwa majaribio na kwa saketi rahisi. Wakati halisi wa majibu katika matumizi yako utategemea upinzani wa mzigo wa saketi yako maalum na uwezo wa vimelea, kama inavyoonyeshwa kwenye Kielelezo 6.

Q: Je, photodiode hii inaweza kutumika kwa kugundua mwanga unaoonekana?

A: Ingawa nyenzo ya silicon yenyewe inasikia mwanga unaoonekana (kama inavyoonekana kwenye mkunjo wa wigo unaoenea hadi ~600nm), kifurushi cheusi cha epoxy hutenda kama kichujio kikali. Usikivu wake katika wigo unaoonekana utapunguzwa sana ikilinganishwa na kilele chake kwenye 940 nm. Imebuniwa hasa kwa matumizi ya karibu ya IR.

Q: Ninawezaje kufasiri thamani za "Typ." kwenye jedwali la sifa?

A> "Typ." inasimama kwa thamani ya kawaida, ambayo ni wastani unaotarajiwa chini ya hali maalum. Haidhaminiwi. Kwa madhumuni ya ubunifu, hasa kwa vigezo muhimu, unapaswa kutumia thamani za "Min." au "Max." ili kuhakikisha saketi yako itafanya kazi kwa usahihi katika tofauti zote za uzalishaji na hali.

10. Mifano ya Vitendo ya Ubunifu na Matumizi

Mfano 1: Kitufe Rahisi cha Kugundua Kitu

Kibadili rahisi cha mwanga kinaweza kujengwa kwa kuunganisha PD438B/S46 na LED ya IR (kwa mfano, inayotoa kwenye 940 nm). Photodiode imeunganishwa kwa upendeleo wa kinyume na kipingamizi cha kuvuta juu hadi Vcc (kwa mfano, 5V). Nodi ya pato kati ya kipingamizi na kathodi ya photodiode hupitishwa kwa kulinganisha au pini ya ingizo ya dijiti ya kontroller ya microcontroller. Wakati kitu kinazuia boriti ya IR kati ya LED na photodiode, mkondo wa mwanga hupungua, na kusababisha voltage kwenye nodi ya pato kupanda, na kusababisha ishara ya kugundua. Wakati wa haraka wa majibu huruhusu kugundua vitu vinavyosogea kwa kasi.

Mfano 2: Kisensa cha Mwanga wa Mazingira na Microcontroller

Kwa kupima kiwango cha mwanga cha analog, photodiode inaweza kuunganishwa kwa kiongezaji cha transimpedance. Voltage ya pato ya TIA, ambayo ni sawia na ukali wa mwanga wa IR unaoingia, kisha hupitishwa kwenye ingizo la kibadilishaji cha analog-hadi-dijiti (ADC) ya microcontroller. MCU inaweza kutumia usomaji huu kurekebisha kiotomatiki mwangaza wa onyesho au kuamua ikiwa ishara ya udhibiti wa mbali wa IR iko. Kichujio cha IR kilichojumuishwa husaidia kuhakikisha usomaji unahusiana na sehemu ya IR ya mwanga wa mazingira.

11. Utangulizi wa Kanuni ya Uendeshaji

Photodiode ya PIN ni kifaa cha semiconductor kinachobadilisha mwanga kuwa mkondo wa umeme. Inajumuisha tabaka ya nyenzo ya semiconductor ya asili (isiyo na doping au doping kidogo) (eneo la "I") lililowekwa kati ya tabaka la aina ya P na la aina ya N. Wakati fotoni zenye nishati kubwa kuliko pengo la bendi la semiconductor (kwa silicon, mwanga wenye urefu wa wimbi chini ya ~1100 nm) zinapogonga kifaa, zinaweza kuunda jozi za elektroni na mashimo katika eneo la asili. Wakati voltage ya upendeleo ya kinyume inapotumiwa, inatenga uwanja wa umeme mkali katika eneo la asili. Uwanja huu huvuta kwa haraka vibeba vilivyozalishwa na mwanga kuelekea terminal husika—elektroni kuelekea upande wa N na mashimo kuelekea upande wa P—na kuzalisha mkondo wa mwanga unaoweza kupimika katika saketi ya nje. Upana wa eneo la asili ni muhimu: huruhusu uzalishaji na ukusanyaji bora wa vibeba huku ukidumisha uwezo mdogo wa kifaa.

12. Mienendo ya Teknolojia na Mazingira

Photodiodes za silicon za PIN kama PD438B/S46 zinawakilisha teknolojia iliyokomaa na ya kuaminika sana. Mienendo ya sasa katika uwanja huu inalenga maeneo kadhaa:Kupunguzwa kwa Ukubwa:Kutengeneza kifurushi kidogo zaidi (kwa mfano, kifurushi cha kiwango cha chip) kwa matumizi yenye nafasi ndogo kama vile vifaa vya kuvaliwa na simu za mkononi.Ujumuishaji:Kuchanganya photodiode na kuongeza, dijiti, na saketi ya usindikaji wa ishara kwenye chip moja ili kuunda visensa vya mwanga vya akili.Utendaji Ulioimarishwa:Utafiti katika miundo kama vile photodiodes za avalanche (APDs) kwa matumizi yanayohitaji usikivu mkali, ingawa hizi ni ngumu zaidi na ghali.Nyenzo Mpya:Uchunguzi wa nyenzo kama vile germanium au misombo ya III-V (kwa mfano, InGaAs) kwa kugundua katika urefu mrefu wa wimbi la infrared, ambayo haipatikani kwa silicon ya kawaida. Kwa matumizi ya kawaida ya karibu ya IR hadi 1100 nm, silicon bado ndiyo nyenzo kuu, ya gharama nafuu ya kuchaguliwa kutokana na uwezo wake bora wa utengenezaji na utendaji.