PD15-21B/TR8 Silicon PIN Photodiode Datasheet - Kifurushi cha 1206 (1.6x0.8x0.55mm) - Safu ya Mawimbi ya Mwanga 730-1100nm - Kilele 940nm - Waraka wa Kiufundi wa Kiswahili

1. Muhtasari wa Bidhaa

PD15-21B/TR8 ni photodiode ya hali ya juu ya Silicon PIN iliyowekwa ndani ya kifurushi kidogo cha kifaa cha kusakinishwa kwenye uso (SMD). Sehemu hii imeundwa mahsusi kwa ajili ya matumizi ya kugundua ndani ya wigo wa infrared, ikitoa suluhisho la kompakt na la kuaminika kwa miundo ya kisasa ya elektroniki inayohitaji kugundua kwa mwanga.

1.1 Faida za Msingi na Uwekaji wa Bidhaa

Kifaa hiki kimeundwa kutoa faida kadhaa muhimu za kugundua kwa usahihi. Kina sifa yawakati wa kukabiliana haraka, kuwezesha kugundua mabadiliko ya haraka katika ukali wa mwanga, ambayo ni muhimu sana kwa matumizi kama vile kuhesabu, kuchagua, na kugundua nafasi.usikivu mkubwa wa mwangaunahakikisha ugunduzi wa ishara unaoaminika hata chini ya hali ya mwangaza mdogo. Zaidi ya hayo,uwezo mdogo wa kiunganishiunachangia utendaji wake wa kasi ya juu. Bidhaa hiyo inasambazwa kwenye mkanda wa kiwango cha tasnia wa mm 8 kwenye reeli zenye kipenyo cha inchi 7, ikirahisisha michakato ya usakinishaji otomatiki. Inafuata kanuni zote za mazingira, ikiwa haina risasi, inafuata RoHS, inafuata EU REACH, na haina halojeni (kwa Bromini <900 ppm, Klorini <900 ppm, na jumla yao <1500 ppm).

1.2 Soko Lengwa na Matumizi

Masoko makuu yanayolengwa ni pamoja na otomatiki ya viwanda, elektroniki za watumiaji, na mifumo ya usalama. Ukubwa wake mdogo na umbizo la SMD hufanya iwe bora kwa matumizi yenye nafasi ndogo. Mifano ya kawaida ya matumizi ni pamoja na:

• Vibadilishaji Vidogo vya Mwanga:Vinatumika katika kugundua vitu, kugundua karatasi kwenye printa, na sensor za sehemu.
• Vihisabuji na Vichaguzi:Vinatumika kwenye laini za usanikishaji kwa ajili ya kuhesabu na kuchagua sehemu kulingana na ugunduzi wa uwepo/kutokuwepo.
• Sensor za Nafasi:Zinatumika kwa ajili ya kugundua ukingo, kubadilisha kikomo, na mifumo ya encoder ya mzunguko.
• Mifumo ya Infrared:Sehemu muhimu ya mifumo inayotumia vitoa mwanga vya infrared kwa ajili ya usambazaji wa data, kugundua karibu, na kugundua mwanga wa mazingira.

2. Uchambuzi wa kina wa Vigezo vya Kiufundi

Uelewa kamili wa vipimo vya kifaa ni muhimu sana kwa usanifu sahihi wa mzunguko na ushirikishaji wa mfumo.

2.1 Vipimo vya Juu Kabisa

Vipimo hivi vinafafanua mipaka ambayo kuzidi kwao kunaweza kusababisha uharibifu wa kudumu kwa kifaa. Haipendekezwi kutumia kifaa kwa mfululizo kwenye au karibu na mipaka hii.

• Voltage ya Kinyume (V_R):32 V. Hii ndiyo voltage ya juu kabisa inayoweza kutumiwa kwa upendeleo wa kinyume kwenye vituo vya photodiode.
• Joto la Uendeshaji (T_opr):-25°C hadi +85°C. Safu ya joto la mazingira kwa uendeshaji unaoaminika.
• Joto la Hifadhi (T_stg):-40°C hadi +85°C. Safu ya joto kwa ajili ya kuhifadhi wakati kisichotumika.
• Joto la Kuuza (T_sol):260°C kwa upeo wa sekunde 5. Hii inafafanua joto la juu la mchoro wa reflow.
• Mtawanyiko wa Nguvu (P_d):150 mW kwenye au chini ya joto la hewa huria la 25°C. Hii inapunguza jumla ya nguvu ya umeme ambayo kifaa kinaweza kushughulikia kwa usalama.

2.2 Tabia za Umeme na Mwanga

Vigezo hivi, vilivyopimwa kwenye joto la kawaida la 25°C, vinafafanua utendaji wa msingi wa kugundua wa photodiode.

• Upana wa Wigo wa Mawimbi ya Mwanga (λ_0.5):730 nm hadi 1100 nm. Hii ndiyo safu ya urefu wa mawimbi ambapo usikivu wa photodiode ni angalau nusu ya thamani yake ya kilele. Inaonyesha usikivu kwa mwanga wa karibu na infrared.
• Urefu wa Mawimbi ya Mwanga wa Kilele cha Usikivu (λ_P):940 nm (kawaida). Kifaa hiki kimefananishwa kwa wigo na diodes za kawaida za kutoa mwanga wa infrared (IREDs) zinazofanya kazi kwenye urefu huu wa mawimbi, na kuongeza ufanisi wa mfumo.
• Mkondo wa Mzunguko Mfupi (I_SC):0.8 μA (kawaida) chini ya mnururisho (E_e) wa 1 mW/cm² kwenye 940 nm. Hii ndiyo mkondo wa mwanga unaozalishwa wakati photodiode inatumika katika hali ya volta ya mwanga (upendeleo sifuri).
• Mkondo wa Mwanga wa Kinyume (I_L):0.2 μA (chini) hadi 0.8 μA (kawaida) chini ya mnururisho wa 1 mW/cm² kwenye 940 nm na voltage ya upendeleo wa kinyume (V_R) ya 5V. Kigezo hiki kinahusiana na uendeshaji wa hali ya kondakta ya mwanga, ambapo upendeleo wa kinyume wa nje unatumika kuboresha kasi na mstari.
• Mkondo wa Giza (I_D):10 nA (juu) na V_R=10V katika giza kamili (E_e=0). Hii ndiyo mkondo mdogo wa uvujaji unaotiririka hata wakati hakuna mwanga. Mkondo mdogo wa giza ni muhimu sana kwa uwiano mzuri wa ishara kwa kelele, hasa katika matumizi ya mwangaza mdogo.
• Voltage ya Kuvunjika Kinyume (BV_R):32 V (chini), 170 V (kawaida) iliyopimwa kwenye mkondo wa kinyume wa 100 μA. Hii inaonyesha voltage ya juu sana ya kuvunjika, ikitoa ukingo mpana wa uendeshaji chini ya kipimo cha juu kabisa cha 32V.

3. Uchambuzi wa Mviringo wa Utendaji

Waraka huu unatoa mikondo kadhaa ya tabia inayoonyesha jinsi vigezo muhimu vinavyobadilika kulingana na hali za uendeshaji.

3.1 Kupunguza Nguvu

Kielelezo.1: Mtawanyiko wa Nguvu dhidi ya Joto la Mazingirakinaonyesha jinsi nguvu ya juu inayoruhusiwa ya mtawanyiko inavyopungua kadiri joto la mazingira linavyoongezeka zaidi ya 25°C. Wasanifu lazima kupunguza nguvu ipasavyo ili kuzuia mkazo wa joto kupita kiasi.

3.2 Mwitikio wa Wigo

Kielelezo.2: Usikivu wa Wigokinaonyesha kwa picha usikivu wa jamaa wa photodiode katika wigo wa mwanga, ikithibitisha kilele chake kwenye 940 nm na upana wa mawimbi ya 730-1100 nm uliofafanuliwa.

3.3 Utegemezi wa Joto

Kielelezo.3: Mkondo wa Giza dhidi ya Joto la Mazingirainaonyesha kwamba mkondo wa giza huongezeka takriban mara mbili kwa kila ongezeko la 10°C la joto. Hii ni tabia ya msingi ya semikondukta na lazima izingatiwe katika matumizi ya joto la juu au usahihi.Kielelezo.4: Mkondo wa Mwanga wa Kinyume dhidi ya Mnururisho (E_e)inaonyesha uhusiano wa mstari kati ya nguvu ya mwanga inayopita na mkondo wa mwanga unaozalishwa, ambayo ni tabia muhimu ya photodiodes za PIN.

3.4 Mwitikio wa Pembe

Kielelezo.5: Ukali wa Jumla wa Mionzi dhidi ya Uhamisho wa Pembekinaonyesha usikivu wa mwelekeo wa kifaa. Kifurushi cha nyeusi cha epoxy chenye lenzi ya duara kinatoa pembe maalum ya kutazama, ambayo huathiri jinsi photodiode inavyopaswa kuunganishwa na chanzo cha mwanga katika usanifu wa mfumo.

4. Taarifa ya Mitambo na Kifurushi

4.1 Vipimo vya Kifurushi

Kifaa hiki kinafuata kiwango cha SMD cha 1206 (3216 metric): takriban 1.6mm kwa urefu, 0.8mm kwa upana, na 0.55mm kwa urefu (bila kujumuisha kuba ya lenzi). Michoro ya kina ya vipimo na uvumilivu wa ±0.1mm imetolewa kwa ajili ya usanifu wa muundo wa ardhi ya PCB. Muundo ulipendekezwa wa pedi umetolewa kama kumbukumbu, lakini wasanifu wanashauriwa kuubadilisha kulingana na mchakato wao maalum wa utengenezaji wa PCB na mahitaji ya joto.

4.2 Utambulisho wa Upande

Photodiode imeundwa kwenye epoxy nyeusi. Kituo cha cathode kwa kawaida huwa na alama au kutambuliwa kwenye mchoro wa muundo wa kifurushi. Muunganisho sahihi wa upande ni muhimu sana kwa uendeshaji sahihi katika hali ya upendeleo wa kinyume (kondakta ya mwanga).

5. Mwongozo wa Kuuza na Usakinishaji

Ushughulikiaji sahihi ni muhimu sana kudumisha uaminifu na utendaji wa kifaa.

5.1 Hifadhi na Usikivu wa Unyevu

Kifaa hiki kina usikivu wa unyevu. Mfuko wa kuzuia unyevu haupaswi kufunguliwa hadi tayari kutumika. Baada ya kufungua, "maisha ya sakafu" ni saa 168 (siku 7) wakati imehifadhiwa kwenye 10-30°C na ≤60% RH. Vifaa visivyotumiwa lazima vifungwe tena kwenye mfuko na dawa ya kukausha. Ikiwa maisha ya sakafu yamezidi au dawa ya kukausha inaonyesha kunyonya unyevu, inahitajika kuoka kwenye 60°C ±5°C na <5% RH kwa saa 96 kabla ya matumizi.

5.2 Kuuza kwa Reflow

Mchoro wa joto wa solder isiyo na risasi unapendekezwa, na joto la kilele la 260°C kwa upeo wa sekunde 5. Kuuza kwa reflow haipaswi kufanywa zaidi ya mara mbili. Mkazo kwenye mwili wa sehemu wakati wa joto na kupinda kwa PCB baada ya kuuza lazima kuepukwa.

5.3 Kuuza kwa Mkono na Urekebishaji

Ikiwa kuuza kwa mkono ni muhimu, tumia chuma cha kuuza chenye ncha ya joto chini ya 350°C na uwezo wa 25W au chini. Muda wa kuwasiliana kwa kila kituo unapaswa kuwa chini ya sekunde 3, na vipindi vya zaidi ya sekunde 2 kati ya kuuza kila kituo. Urekebishaji haupendekezwi kabisa. Ikiwa haziepukiki, chuma maalum cha kuuza chenye vichwa viwili lazima kitumike kuwasha vituo vyote viwili kwa wakati mmoja, na athari kwenye sifa za kifaa lazima uthibitishwe mapema.

6. Ufungaji na Taarifa ya Kuagiza

6.1 Vipimo vya Mkanda na Reeli

Bidhaa hii inasambazwa kwenye mkanda wa kubeba uliochongwa wenye upana wa mm 8 kwenye reeli zenye kipenyo cha inchi 7 (178mm). Kila reeli ina vipande 2000. Vipimo vya kina vya mkanda wa kubeba na reeli vimetolewa ili kuhakikisha utangamano na vifaa vya otomatiki vya kuchukua na kuweka.

6.2 Uainishaji wa Lebo

Lebo ya reeli inajumuisha taarifa za kawaida kama vile Nambari ya Sehemu ya Mteja (CPN), Nambari ya Sehemu ya Mtengenezaji (P/N), Nambari ya Kundi, Idadi, Urefu wa Mawimbi ya Kilele (HUE), Daraja (CAT), Kumbukumbu (REF), Kiwango cha Usikivu wa Unyevu (MSL-X), na Nchi ya Uzalishaji.

7. Mazingatio ya Usanifu wa Matumizi

7.1 Ulinzi wa Mzunguko

Kumbuka Muhimu:Waraka huu unaonya wazi kwamba resistor ya kudhibiti mkondo ya njelazimaitumike kwa mfululizo na photodiode. Bila resistor hii, mabadiliko madogo ya voltage yanaweza kusababisha mabadiliko makubwa ya mkondo, na kusababisha kuchomeka mara moja kwa kifaa. Thamani ya resistor lazima ihesabiwe kulingana na voltage ya usambazaji na mkondo wa juu unaotarajiwa wa mwanga.

7.2 Hali za Upendeleo

Photodiode inaweza kutumika katika hali kuu mbili:

1. Hali ya Volta ya Mwanga (Upendeleo Sifuri):Photodiode huzalisha voltage/mkondo wakati inaangaziwa, bila upendeleo wa nje. Hali hii inatoa mkondo mdogo sana wa giza na kelele lakini ina wakati wa kukabiliana polepole.
2. Hali ya Kondakta ya Mwanga (Upendeleo wa Kinyume):Voltage ya kinyume ya nje inatumika (kwa mfano, 5V kama ilivyo kwenye hali ya majaribio). Hii inapanua eneo la kupungua, na hivyo kupunguza uwezo wa kiunganishi na kuongeza kasi na upana wa mawimbi. Pia inaboresha mstari lakini huongeza mkondo wa giza.

Uchaguzi unategemea mahitaji ya matumizi kwa kasi dhidi ya utendaji wa kelele.

7.3 Kuunganishwa na Viongezaji

Kwa ajili ya kuongeza mkondo mdogo wa mwanga (safu ya μA), mzunguko wa kiongezaji cha transimpedance (TIA) kwa kawaida hutumiwa. Mzunguko huu hubadilisha mkondo wa photodiode kuwa voltage ya pato inayolingana. Mazingatio muhimu ya usanifu kwa TIA ni pamoja na kuchagua kiongezaji cha uendeshaji chenye mkondo mdogo wa upendeleo wa ingizo na kelele ndogo, na kuhesabu resistor ya maoni na capacitor kwa ajili ya faida na upana wa mawimbi unayotaka huku ukidumisha utulivu.

8. Ulinganisho wa Kiufundi na Tofauti

Ikilinganishwa na phototransistors, photodiode hii ya Silicon PIN inatoa kasi na mstari bora zaidi kutokana na eneo lake la asili, ambalo linapunguza uwezo. Mwitikio wake unategemea tu mwanga unaopita, tofauti na phototransistor ambayo ina faida ya mkondo na inaweza kuwa polepole na isiyo na mstari. Ikilinganishwa na photodiodes nyingine, kifurushi chake cha 1206 kinatoa usawa mzuri kati ya kupunguzwa kwa ukubwa na urahisi wa kushughulikia/usakinishaji, huku voltage yake ya juu ya kuvunjika na ufananishaji maalum wa wigo kwa IREDs za 940nm kuwa faida tofauti kwa matumizi lengwa ya kugundua infrared.

9. Maswali Yanayoulizwa Mara Kwa Mara (FAQ)

9.1 Kuna tofauti gani kati ya I_SCna I_L?

I_SC(Mkondo wa Mzunguko Mfupi) hupimwa na volts sifuri kwenye diode (hali ya volta ya mwanga). I_L(Mkondo wa Mwanga wa Kinyume) hupimwa na voltage ya upendeleo wa kinyume iliyotumiwa (hali ya kondakta ya mwanga). I_Lkwa kawaida iko karibu sana na I_SCkwa photodiodes za PIN.

9.2 Kwa nini resistor ya mfululizo ni lazima?

Photodiode, inapoangaziwa, hufanya kazi kimsingi kama chanzo cha mkondo. Ikiwa imeunganishwa moja kwa moja kwenye chanzo cha voltage bila resistor ya mfululizo, hakuna utaratibu wa kudhibiti mkondo, na kusababisha mtawanyiko wa nguvu kupita kiasi na kushindwa mara moja.

9.3 Ninawezaje kuchagua voltage ya kinyume ya uendeshaji?

Kwa hali ya kondakta ya mwanga, voltage ya kinyume kati ya 5V na thamani salama chini ya kipimo cha juu cha 32V inaweza kutumika. Upendeleo wa kinyume wa juu zaidi hupunguza uwezo zaidi (kuongeza kasi) lakini pia huongeza kidogo mkondo wa giza. Sehemu ya kawaida ya uendeshaji ni 5V au 12V.

10. Utafiti wa Kesi ya Usanifu na Matumizi

Kesi: Kuhesabu Vitu kwenye Ukanda wa Usafirishaji

LED ya infrared (940nm) imewekwa upande mmoja wa ukanda wa usafirishaji, na photodiode ya PD15-21B/TR8 imewekwa moja kwa moja kinyume. Vitu vinavyopita kati yao huvunja boriti ya infrared. Photodiode inatumika katika hali ya kondakta ya mwanga na upendeleo wa kinyume wa 5V unaotolewa kupitia resistor ya mfululizo ya 10kΩ kwa ajili ya ulinzi. Kushuka kwa voltage kwenye resistor ya mzigo (au pato la kiongezaji cha transimpedance kilichounganishwa na photodiode) hufuatiliwa na microcontroller. Kushuka kwa ghafla kwa voltage hii kinaonyesha uwepo wa kitu, na kusababisha kuhesabu. Wakati wa kukabiliana haraka wa photodiode huruhusu kuhesabu kwa usahihi vitu vinavyosogea kwa kasi kubwa. Kifurushi kidogo cha 1206 kinawezesha ushirikishaji ndani ya kichwa cha sensor kompakt.

11. Kanuni ya Uendeshaji

Photodiode ya PIN ni kifaa cha semikondukta chenye eneo pana, lenye doping nyepesi la asili (I) lililowekwa kati ya maeneo ya aina ya P na aina ya N. Wakati fotoni zenye nishati kubwa kuliko pengo la bendi la semikondukta zinapogonga kifaa, zinazalisha jozi za elektroni na shimo katika eneo la asili. Chini ya ushawishi wa uwanja wa umeme uliojengwa ndani (au upendeleo wa kinyume uliotumiwa nje), vibeba malipo hivi hutetewa tofauti, na kuzalisha mkondo wa mwanga unaolingana na ukali wa mwanga unaopita. Eneo la asili linapunguza uwezo wa kiunganishi, na kuwezesha wakati wa kukabiliana haraka ikilinganishwa na photodiodes za kawaida za PN.

12. Mienendo ya Tasnia

Mwelekeo katika optoelectronics unaendelea kuelekea kupunguzwa zaidi kwa ukubwa, ushirikishaji wa juu zaidi, na utendaji ulioboreshwa. Kuna mahitaji yanayoongezeka ya sensor katika elektroniki za watumiaji (simu janja, vifaa vya kuvaliwa), magari (LiDAR, ufuatiliaji wa madereva), na IoT ya viwanda. Photodiodes kama PD15-21B/TR8, ambazo zinatoa usawa wa utendaji, ukubwa, na gharama, zimewekwa vizuri kwa masoko haya. Maendeleo ya baadaye yanaweza kujumuisha photodiodes zilizoshirikishwa zilizo na uongeaji kwenye chip na interfaces za dijiti, pamoja na vifaa vyenye usikivu kwa urefu maalum wa mawimbi kwa ajili ya matumizi ya uchambuzi wa wigo.

Onyo: Taarifa iliyotolewa kwenye waraka hii ni kwa ajili ya kumbukumbu ya kiufundi. Wasanifu wanapaswa kuthibitisha vigezo vyote na kuhakikisha matumizi yao yanafanya kazi ndani ya vipimo vilivyobainishwa vya juu kabisa. Utendaji unaweza kutofautiana kulingana na hali za uendeshaji.