PD204-6B 3mm Fotodiyot Veri Sayfası - 3mm Çap - 32V Ters Gerilim - 940nm Tepe Duyarlılığı - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

PD204-6B, görünür ve yakın kızılötesi spektrumda hızlı tepki ve yüksek ışık duyarlılığı gerektiren uygulamalar için tasarlanmış yüksek performanslı bir silikon PIN fotodiyottur. Standart 3mm çapında siyah plastik pakette bulunan bu cihaz, güvenilir optik algılama yetenekleri sağlamak üzere tasarlanmıştır. Spektral tepkisi, görünür ve kızılötesi yayan diyotlar (IRED'ler) ile tamamlayıcı olacak şekilde özel olarak eşleştirilmiştir, bu da onu optoelektronik sistemlerde ideal bir alıcı bileşen yapar. Cihaz kurşunsuz malzemelerle üretilmiştir ve ilgili çevre düzenlemelerine uygun olup, modern elektronik üretimine uygunluğu garanti eder.

2. Temel Özellikler ve Çekirdek Avantajlar

PD204-6B, zorlu algılama uygulamalarına hitap eden birkaç kritik performans özelliği ile öne çıkar.

• Hızlı Tepki Süresi:Cihaz, tipik olarak 6 nanosaniye (VR=10V, RL=100Ω test koşullarında) yükselme/düşme süresi sergiler, bu da ışık yoğunluğundaki hızlı değişiklikleri algılamasını sağlar. Bu, veri iletimi, nesne tespiti ve zamanlama duyarlı ölçümler içeren uygulamalar için çok önemlidir.
• Yüksek Foto Duyarlılık:940nm'de 1 mW/cm² ışınım altında tipik kısa devre akımı (I_SC) 3.0 μA olup, fotodiyot düşük ışık seviyelerinden güçlü bir elektrik sinyali sağlayarak sinyal-gürültü oranını ve sistem güvenilirliğini artırır.
• Küçük Kavşak Kapasitansı:VR=5V ve 1MHz'de tipik toplam kapasitans (C_t) 5 pF gibi düşük bir değere sahiptir, bu da hızlı tepki süresine katkıda bulunur ve önemli sinyal bozulması olmadan daha yüksek bant genişlikli devrelerde çalışmaya imkan tanır.
• Sağlam Yapı:Cihaz, istenmeyen ortam ışığı girişimini en aza indirmeye yardımcı olan siyah bir lense sahiptir ve dayanıklı, endüstri standardı 3mm formatında paketlenmiştir.
• Çevresel Uyumluluk:Ürün kurşunsuzdur ve RoHS ve EU REACH düzenlemelerine uyumlu kalacak şekilde tasarlanmıştır, böylece küresel çevre ve güvenlik standartlarını karşılar.

3. Teknik Parametre Derinlemesine Analizi

Elektriksel ve optik özellikleri anlamak, doğru devre tasarımı ve entegrasyonu için esastır.

3.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bu değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek sınırları tanımlar. Çalışma her zaman bu sınırlar içinde tutulmalıdır.

• Ters Gerilim (V_R):32 V. Bu, fotodiyot terminalleri arasında ters öngerilim olarak uygulanabilecek maksimum gerilimdir.
• Güç Dağılımı (P_C):25°C veya altındaki serbest hava sıcaklığında 150 mW. Bu değer, ortam sıcaklığı arttıkça, güç azaltma eğrisinde gösterildiği gibi düşer.
• Çalışma Sıcaklığı (T_opr):-40°C ila +85°C. Cihazın bu geniş endüstriyel sıcaklık aralığında doğru şekilde çalışması belirtilmiştir.
• Depolama Sıcaklığı (T_stg):-40°C ila +100°C.
• Lehimleme Sıcaklığı (T_sol):260°C. Bu, yeniden akış lehimleme işlemi parametrelerine rehberlik eder.

3.2 Elektro-Optik Karakteristikler (Ta=25°C)

Bu parametreler, cihazın normal çalışma koşulları altındaki performansını tanımlar. Tipik değerler dağılımın merkezini temsil ederken, minimum ve maksimum değerler garanti edilen sınırları tanımlar.

• Spektral Tepki:Fotodiyot, yaklaşık 840 nm ila 1100 nm aralığında (0.5 bağıl tepki noktalarında) duyarlıdır ve tepe duyarlılığı (λ_P) 940 nm'dedir. Bu, onu 940nm kızılötesi LED'ler ile eşleştirmek için mükemmel bir seçim yapar.
• Fotoakım Üretimi:
  • Kısa Devre Akımı (I_SC):Tipik. 3.0 μA, E_e=1mW/cm², λ_p=940nm'de. Bu, diyot üzerindeki gerilim sıfırken (fotovoltaik mod) üretilen akımdır.
  • Ters Işık Akımı (I_L):Min. 1.0 μA, Tipik. 3.0 μA, E_e=1mW/cm², λ_p=940nm, V_R=5V'de. Bu, diyot ters öngerilimliyken akan akımdır ve hız ve doğrusallık için en yaygın çalışma modudur.
• Karanlık Akım (I_D):Maks. 10 nA, V_R=10V, E_e=0mW/cm²'de. Bu, ışık olmadığında akan küçük sızıntı akımıdır. Düşük karanlık akım, zayıf ışık sinyallerini tespit etmek için kritiktir.
• Açık Devre Gerilimi (V_OC):Tipik. 0.42 V, E_e=1mW/cm², λ_p=940nm'de. Bu, aydınlatma altında açık bir devre üzerinde oluşan gerilimdir.
• Kapasitans (C_t):Tipik. 5 pF, V_R=5V, f=1MHz'de. Bu kavşak kapasitansı, RC zaman sabitini ve dolayısıyla algılama devresinin bant genişliğini etkiler.
• Tepki Hızı (t_r/t_f):Tipik. 6 ns, V_R=10V, R_L=100Ω'da. Çıkış akımının giriş ışığındaki bir değişikliği ne kadar hızlı takip edebileceğini tanımlar.

4. Performans Eğrisi Analizi

Grafiksel veriler, parametrelerin çalışma koşullarına göre nasıl değiştiği konusunda içgörü sağlar.

4.1 Güç Dağılımı - Ortam Sıcaklığı İlişkisi

Güç azaltma eğrisi, ortam sıcaklığı 25°C'nin üzerine çıktıkça izin verilen maksimum güç dağılımının doğrusal olarak azaldığını gösterir. Tasarımcılar, termal aşırı yüklenmeyi önlemek için çalışma noktasının (ters gerilim * fotoakım + karanlık akım) bu eğriyi aşmadığından emin olmalıdır.

4.2 Spektral Duyarlılık

Spektral tepki eğrisi, fotodiyotun bağıl duyarlılığını dalga boyunun bir fonksiyonu olarak gösterir. 940nm'deki tepeyi ve yaklaşık 840nm'den 1100nm'ye kadar olan kullanışlı bant genişliğini doğrular. Siyah lens malzemesi, daha kısa dalga boylarından bir kısmını filtreleyerek bu tepkiyi şekillendirir.

5. Mekanik ve Paket Bilgileri

PD204-6B, standart radyal bacaklı, 3mm çapında bir paket kullanır.

5.1 Paket Boyutları

Boyut çizimi, PCB ayak izi tasarımı ve mekanik entegrasyon için kritik ölçümleri sağlar. Ana boyutlar arasında toplam çap (3mm), bacak aralığı, bacak çapı ve bileşen yüksekliği bulunur. Belirtilmemiş tüm toleranslar ±0.25mm'dir. Katot tipik olarak daha uzun bir bacak veya paket kenarındaki düz bir nokta ile tanımlanır.

5.2 Polarite Tanımlama

Doğru polarite esastır. Cihaz bir diyottur. Anot tipik olarak daha kısa bacak veya paketin düz tarafına bitişik bacaktır. Ters öngerilim uygulamak (pozitif gerilim katoda, negatif anoda) fotokondüktif mod için standart çalışma koşuludur.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzu

• Yeniden Akış Lehimleme:Maksimum lehimleme sıcaklığı 260°C olarak belirtilmiştir. Kurşunsuz montajlar için standart kızılötesi veya konveksiyon yeniden akış profilleri uygulanabilir. Sıvı faz üzerindeki süre, paket hasarını önlemek için endüstri standartlarına göre kontrol edilmelidir.
• El Lehimleme:El lehimlemesi gerekliyse, sıcaklık kontrollü bir havya kullanın. Plastik paket ve iç yarı iletken çip üzerindeki termal stresi önlemek için, sıcaklık 350°C'yi aşmamak üzere her bacak için temas süresini 3 saniyeden az ile sınırlayın.
• Temizleme:Siyah plastik epoksi malzemesi ile uyumlu temizleme ajanları kullanın. Bileşen için güvenli olduğu doğrulanmadıkça ultrasonik temizlikten kaçının.
• Depolama Koşulları:Belirtilen -40°C ila +100°C sıcaklık aralığında kuru, inert bir ortamda saklayın. Yayınlanan şartnamelere uygunluğu garanti etmek için sevkiyat tarihinden itibaren 12 ay içinde kullanın.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgileri

7.1 Paketleme Şartnamesi

Ürün anti-statik torbalarda paketlenmiştir. Standart paketleme miktarı torba başına 200 ila 1000 adettir. Dört torba bir iç karton kutuya, bir iç karton kutu da bir dış karton kutuya paketlenerek sevk edilir.

7.2 Etiket Bilgileri

Torba etiketi, Parça Numarası (P/N), miktar (QTY), parti numarası (LOT No.) ve tarih kodu dahil olmak üzere temel izlenebilirlik ve ürün bilgilerini içerir. Ürün, ışık şiddeti veya dalga boyu gibi belirli parametrelere göre sınıflandırılmamış veya derecelendirilmemiştir; standart elektro-optik karakteristik tablosuna göre tedarik edilir.

8. Uygulama Önerileri

8.1 Tipik Uygulama Devreleri

PD204-6B genellikle iki temel devre konfigürasyonunda kullanılır:

1. Fotokondüktif (Ters Öngerilimli) Mod:Bu, yüksek hızlı ve doğrusal çalışma için tercih edilen moddur. Bir ters öngerilim gerilimi (örneğin, V_R=32V'nin altında kalacak şekilde 5V ila 10V) uygulanır. Fotoakım (I_L) bir yük direncinden (R_L) geçer. R_Lüzerindeki gerilim düşümü çıkış sinyalidir. Daha küçük bir R_Ldaha hızlı tepki verir ancak daha düşük gerilim çıkışı sağlar. Bir transempedans amplifikatörü (TIA), fotoakımı yüksek kazanç ve bant genişliği ile gerilime dönüştürmek için sıklıkla kullanılır.
2. Fotovoltaik (Sıfır Öngerilimli) Mod:Fotodiyot doğrudan yüksek empedanslı bir yüke (bir op-amp girişi gibi) bağlanır. Işık yoğunluğuyla orantılı bir gerilim (V_OC) üretir. Bu mod düşük gürültü sunar ancak daha yavaş tepki süresine sahiptir ve daha az doğrusaldır.

8.2 Tasarım Hususları

• Öngerilim:En iyi hız ve doğrusallık için ters öngerilimde çalıştırın. Öngerilim gerilimi artı herhangi bir sinyal geriliminin 32V maksimum değeri aşmadığından emin olun.
• Bant Genişliği ve Yük:Toplam kapasitans (fotodiyot + amplifikatör girişi) ve yük direnci, bant genişliğini sınırlayan baskın kutbu oluşturur (BW ≈ 1/(2πRC)). Buna göre R_Lveya TIA geri besleme direncini seçin.
• Ortam Işığı Bastırma:Siyah lens yardımcı olur, ancak yüksek ortam ışığı ortamları için optik filtreleme (örneğin, 940nm bant geçiren filtre) ve senkron tespit ile IR kaynağını modüle etmeyi düşünün.
• PCB Yerleşimi:Fotodiyotu amplifikatör girişine yakın tutarak kaçak kapasitans ve gürültü alımını en aza indirin. Koruma için bir toprak katmanı kullanın. Öngerilim kaynağını, cihaza yakın bir kapasitör ile bypass edin.

9. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Fototransistörlerle karşılaştırıldığında, PD204-6B PIN fotodiyotu önemli ölçüde daha hızlı tepki süreleri (nanosaniye vs. mikrosaniye) ve geniş bir ışık yoğunluğu aralığında daha iyi doğrusallık sunar. Dahili kazancı yoktur, bu da daha düşük çıkış akımına ancak aynı zamanda daha düşük sıcaklık bağımlılığına ve daha öngörülebilir performansa yol açar. Diğer fotodiyotlarla karşılaştırıldığında, 3mm paketi, 940nm tepe duyarlılığı, 32V ters gerilimi ve hızlı hız kombinasyonu, onu genel amaçlı IR algılama için çok yönlü bir seçim haline getirir.

10. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

S: I_SCve I_L?

arasındaki fark nedir? C: I_SC(Kısa Devre Akımı), diyot üzerindeki gerilim sıfırken ölçülür. I_L(Ters Işık Akımı), belirli bir ters öngerilim gerilimi uygulanırken ölçülür. I_Lgenellikle I_SCdeğerine çok yakındır ve yaygın ters öngerilim modunda tasarım için kullanılan parametredir.

S: Fotoakımı kullanılabilir bir gerilime nasıl dönüştürebilirim? C: En basit yöntem bir yük direncidir (V

out_{= I}* R_L). Daha iyi performans için, fotodiyot katodunda düşük empedanslı sanal toprak sağlayarak hızı ve doğrusallığı maksimize eden ve V_Lout_{= -I}* R_Lfeedback_{veren bir transempedans amplifikatörü kullanın.}.

S: Bunu görünür bir ışık kaynağı ile kullanabilir miyim? C: Evet, ancak azalan duyarlılıkla. Spektral tepki eğrisi, görünür dalga boylarına kadar duyarlı olduğunu gösterir, ancak tepe noktası kızılötesindedir. Görünür bir kaynakla en iyi performans için, görünür spektrumda tepe noktası olan (örneğin, 550-650nm) bir fotodiyot daha uygun olacaktır.

S: Ters kırılma gerilimi (V

) testinin amacı nedir? C: Bu bir kalite ve sağlamlık testidir, diyotun çığ kırılmasına girdiği gerilimi gösterir. Normal çalışma her zaman bu değerin çok altında olmalıdır (tipik olarak V_BR=5V-10V kullanılır).

11. Pratik Uygulama Örnekleri_RÖrnek 1: Otomatik Kapıda Nesne Yakınlık Sensörü. Bir IR LED (940nm) ve PD204-6B, bir kapı girişinin iki tarafına yerleştirilir. Işın kesintiye uğramadığında, sabit bir fotoakım tespit edilir. Bir kişi ışını kırdığında, fotoakımdaki düşüş kapı açma mekanizmasını tetikler. PD204-6B'nin hızlı tepkisi anında tespiti sağlar.

Örnek 2: Fotokopi Makinesinde Kağıt Tespiti. Fotodiyot, kağıt yüzeyinden bir IR ışını yansıtarak kağıdın varlığını veya yokluğunu tespit etmek için kullanılabilir. Yüksek duyarlılık, düşük yansıtıcılığa sahip kağıtlarla çalışmasına izin verir ve küçük paket sıkışık alanlara sığar.

Örnek 3: Basit Veri Bağlantısı. IR LED'i fotodiyotun bant genişliği içinde bir frekansta modüle ederek (uygun devre tasarımı ile birkaç MHz olabilir), PD204-6B kısa mesafeli, düşük veri hızlı kablosuz iletişim için, uzaktan kumandalar veya sensör telemetrisi gibi uygulamalarda kullanılabilir.12. Çalışma Prensibi

Bir PIN fotodiyotu, P-tipi ve N-tipi bölgeler arasında sıkıştırılmış geniş, hafif katkılı bir içsel (I) bölgeye sahip bir yarı iletken cihazdır. Yarı iletkenin bant aralığından daha büyük enerjiye sahip fotonlar içsel bölgede emildiğinde, elektron-boşluk çiftleri oluştururlar. Dahili yerleşik potansiyelin (fotovoltaik modda) veya uygulanan ters öngerilim elektrik alanının (fotokondüktif modda) etkisi altında, bu yük taşıyıcıları ayrılır ve gelen ışık yoğunluğuyla orantılı bir fotoakım üretir. Geniş içsel bölge, kavşak kapasitansını azaltır (yüksek hız sağlar) ve foton emilimi için hacmi artırır (duyarlılığı iyileştirir).13. Sektör Trendleri ve Bağlam

PD204-6B gibi fotodiyotlar, büyüyen optoelektronik ve algılama alanında temel bileşenlerdir. Trendler arasında, çip üzeri amplifikasyon ve sinyal işleme ile artan entegrasyon (örneğin, entegre optik sensörlerde), LiDAR ve optik iletişimi desteklemek için daha yüksek hız talepleri ve tüketici elektroniği ve IoT cihazları için daha küçük paket boyutları gereksinimleri bulunmaktadır. Ayrıca, daha geniş sıcaklık aralıklarında ve daha düşük güç tüketimi ile geliştirilmiş performans için sürekli bir çaba vardır. Bu gibi standart ayak izine ve iyi karakterize edilmiş performansa sahip cihazlar, güvenilirliğin ve maliyet etkinliğin en önemli olduğu çok çeşitli endüstriyel, ticari ve otomotiv algılama uygulamaları için vazgeçilmez olmaya devam etmektedir.Sorumluluk Reddi: Bu belgede sağlanan bilgiler teknik referans içindir. Tasarımcılar tüm parametreleri kendi özel uygulama koşullarında doğrulamalıdır. Mutlak maksimum değerler aşılmamalıdır. Üretici, sağlanan şartnamelere uygun olmayan uygulamalar için herhangi bir sorumluluk kabul etmez.

. Operating Principle

A PIN photodiode is a semiconductor device with a wide, lightly doped intrinsic (I) region sandwiched between P-type and N-type regions. When photons with energy greater than the semiconductor's bandgap are absorbed in the intrinsic region, they create electron-hole pairs. Under the influence of an internal built-in potential (in photovoltaic mode) or an applied reverse bias electric field (in photoconductive mode), these charge carriers are swept apart, generating a photocurrent that is proportional to the incident light intensity. The wide intrinsic region reduces junction capacitance (enabling high speed) and increases the volume for photon absorption (improving sensitivity).

. Industry Trends and Context

Photodiodes like the PD204-6B are fundamental components in the growing field of optoelectronics and sensing. Trends include increasing integration with on-chip amplification and signal conditioning (e.g., in integrated optical sensors), demands for higher speed to support LiDAR and optical communications, and requirements for smaller package sizes for consumer electronics and IoT devices. There is also a continuous drive for improved performance over wider temperature ranges and lower power consumption. Devices with standard footprints and well-characterized performance, such as this one, remain essential for a vast array of industrial, commercial, and automotive sensing applications where reliability and cost-effectiveness are paramount.

Disclaimer: The information provided in this document is for technical reference. Designers should verify all parameters under their specific application conditions. Absolute maximum ratings must not be exceeded. The manufacturer assumes no liability for applications not in accordance with the provided specifications.