5mm Fotodiyot PD333-3B/L2 Veri Sayfası - 5mm Çap - 32V Ters Gerilim - 150mW Güç Dağılımı - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

PD333-3B/L2, standart 5mm çapında plastik bir paket içerisinde yer alan, yüksek hızlı ve hassas bir silikon PIN fotodiyotudur. Temel işlevi, özellikle kızılötesi spektrumdaki ışığı elektrik akımına dönüştürmektir. Cihaz, kızılötesi radyasyona karşı hassasiyeti artıran ve bir miktar ortam ışığı filtrelemesi sağlayan siyah bir epoksi lense sahiptir. Bu bileşen, çeşitli çevresel koşullarda hızlı tepki süreleri ve güvenilir performans gerektiren uygulamalar için tasarlanmıştır.

Temel Avantajlar:Bu fotodiyotun temel güçlü yanları arasında hızlı tepki süresi, yüksek fotohassasiyet ve düşük eklem kapasitansı yer alır. Bu özellikler, ışık yoğunluğundaki hızlı değişimleri algılamak için uygun olmasını sağlar. Cihaz aynı zamanda RoHS ve AB REACH düzenlemelerine uyumludur; bu, kurşunsuz malzemelerin kullanıldığını ve çevresel güvenlik standartlarına uyulduğunu gösterir.

Hedef Pazar:Bu fotodiyot, elektronik endüstrisini hedeflemektedir. Özellikle güvenlik sistemlerinde, yüksek hızlı optik iletişim bağlantılarında, kamera ışık ölçüm sistemlerinde ve hassas ve hızlı ışık algılamanın gerekli olduğu diğer optoelektronik uygulamalarda kullanılmak üzere tasarlanmıştır.

2. Teknik Parametre Derinlemesine İnceleme

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bu değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek sınırları tanımlar. Bu koşullar altında çalışma garantisi verilmez.

• Ters Gerilim (VR):32 V. Bu, fotodiyot terminalleri arasında uygulanabilecek maksimum ters öngerilim voltajıdır.
• Çalışma Sıcaklığı (Topr):-25°C ila +85°C. Cihazın normal çalışması için ortam sıcaklık aralığıdır.
• Depolama Sıcaklığı (Tstg):-40°C ila +100°C. Çalışma dışı depolama için sıcaklık aralığıdır.
• Lehimleme Sıcaklığı (Tsol):260°C. Cihazın bir lehimleme işlemi sırasında, tipik olarak kısa bir süre (örneğin, 10 saniye) dayanabileceği tepe sıcaklığıdır.
• Güç Dağılımı (Pc):25°C veya altındaki serbest hava sıcaklığında 150 mW. Cihazın güvenle dağıtabileceği maksimum güçtür.

2.2 Elektro-Optik Karakteristikler

Bu parametreler Ta=25°C'de ölçülmüştür ve cihazın belirtilen test koşulları altındaki performansını tanımlar.

• Spektral Bant Genişliği (λ0.5):840 nm ila 1100 nm. Bu, fotodiyotun duyarlılığının tepe değerinin en az yarısı olduğu dalga boyu aralığıdır. Öncelikle yakın kızılötesi bölgede hassasiyeti gösterir.
• Tepe Hassasiyet Dalga Boyu (λP):940 nm (Tipik). Fotodiyotun en hassas olduğu ışık dalga boyudur.
• Açık Devre Gerilimi (VOC):0.39 V (Tipik). Harici bir yük bağlı olmadığında (açık devre), fotodiyot terminalleri üzerinde aydınlatma altında (Ee=1mW/cm², λp=940nm) üretilen gerilimdir.
• Kısa Devre Akımı (ISC):35 µA (Tipik). Terminaller kısa devre yapıldığında, aynı aydınlatma altında fotodiyottan akan akımdır.
• Ters Işık Akımı (IL):35 µA (Tipik, Min 25 µA). Fotodiyot ters öngerilimli (VR=5V) ve aydınlatılmış durumdayken akan akımdır. Bu, fotodeteksiyon devreleri için önemli bir parametredir.
• Ters Karanlık Akımı (ID):5 nA (Tipik, Maks 30 nA). Tam karanlıkta, ters öngerilim (VR=10V) altında akan küçük sızıntı akımıdır. Daha düşük değerler genellikle sinyal-gürültü oranı için daha iyidir.
• Ters Çökme Gerilimi (VBR):Min 32 V, Tipik 170 V. Diyodun yoğun bir şekilde iletmeye başladığı (çöktüğü) ters gerilimdir. Minimum değer, Mutlak Maksimum Değer ile uyumludur.
• Toplam Kapasitans (Ct):18 pF (Tipik). VR=5V ve f=1MHz'deki eklem kapasitansıdır. Daha düşük bir kapasitans, daha hızlı bir tepki süresine katkıda bulunur.
• Yükselme Süresi / Düşme Süresi (tr / tf):45 ns (Tipik). Çıkış sinyalinin, ışık yoğunluğundaki bir adım değişikliğine yanıt olarak son değerinin %10'undan %90'ına yükselmesi (veya %90'ından %10'una düşmesi) için gereken süredir. VR=10V ve RL=100Ω ile ölçülmüştür.

3. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, temel parametrelerin çalışma koşullarına göre nasıl değiştiğini gösteren çeşitli karakteristik eğriler sağlar. Bunlar devre tasarımı için gereklidir.

3.1 Güç Dağılımı - Ortam Sıcaklığı İlişkisi

Bu eğri, ortam sıcaklığı 25°C'nin üzerine çıktıkça izin verilen maksimum güç dağılımının azaldığını gösterir. Tasarımcılar, termal hasarı önlemek için yüksek sıcaklık ortamlarında güç işleme kapasitesini düşürmelidir.

3.2 Spektral Hassasiyet

Bu grafik, fotodiyotun normalize edilmiş duyarlılığını dalga boyuna karşı çizer. 940 nm'deki tepe hassasiyetini ve yaklaşık 840 nm'den 1100 nm'ye kadar olan spektral bant genişliğini görsel olarak doğrular ve kızılötesi uygulamalar için uygunluğunu vurgular.

3.3 Ters Karanlık Akımı - Ortam Sıcaklığı İlişkisi

Karanlık akım, sıcaklıkla üstel olarak artar. Bu eğri, yüksek sıcaklıklarda çalışan uygulamalar için kritiktir, çünkü artan karanlık akım, algılama sisteminin gürültü tabanını yükseltir.

3.4 Ters Işık Akımı - Işınım (Ee) İlişkisi

Bu çizim, belirli bir aralıkta üretilen fotoakım (IL) ile gelen ışık güç yoğunluğu (ışınım) arasındaki doğrusal ilişkiyi gösterir. Cihazın doğrusal fotoyanıtını doğrular; bu, doğru ışık ölçümü için hayati önem taşır.

3.5 Terminal Kapasitansı - Ters Gerilim İlişkisi

Eklem kapasitansı (Ct), ters öngerilim voltajı (VR) arttıkça azalır. Bu eğri, tasarımcıların tepki hızı (daha yüksek VR'de daha düşük kapasitans) ile güç tüketimi/gürültü arasındaki dengeyi optimize eden bir çalışma öngerilim voltajı seçmesine olanak tanır.

3.6 Tepki Süresi - Yük Direnci İlişkisi

Bu grafik, algılama devresindeki yükselme/düşme süresinin (tr/tf) yük direnci (RL) ile nasıl değiştiğini gösterir. Daha küçük yük dirençleri ile daha hızlı tepki süreleri elde edilir, ancak bu aynı zamanda çıkış gerilim salınımını da azaltır. Eğri, istenen bant genişliği için RL seçimine yardımcı olur.

4. Mekanik ve Paketleme Bilgileri

4.1 Paket Boyutları

Cihaz, radyal bacaklı, 5mm çapında plastik bir pakettedir. Boyut çizimi, gövde çapını, bacak aralığını, bacak çapını ve genel boyutları belirtir. Çizimde aksi belirtilmedikçe standart toleransların ±0.25mm olduğu belirtilir. Katot tipik olarak daha uzun bir bacak veya paket kenarında düz bir nokta ile tanımlanır.

4.2 Polarite Tanımlama

Anot daha kısa bacağa, katot ise daha uzun bacağa bağlıdır. Paketin ayrıca katot bacağı yakınında düz bir tarafı olabilir. Devre montajı sırasında doğru polariteye dikkat edilmelidir.

5. Lehimleme ve Montaj Kılavuzu

Lehimleme sıcaklığı için Mutlak Maksimum Değer 260°C'dir. Bu, standart kurşunsuz reflow lehimleme profilleri (örneğin, IPC/JEDEC J-STD-020) ile uyumludur. Cihaz bu sıcaklığa uzun süre maruz bırakılmamalıdır; tipik reflow tepe sıcaklığı süresi 20-40 saniyedir. Sıcaklık kontrollü bir havya ile el lehimlemesi de, bacakta 260°C sınırı aşılmadığı sürece kabul edilebilir. Depolama, nem emilimini ve diğer bozulmaları önlemek için, belirtilen Tstg aralığı olan -40°C ila +100°C içinde kuru, ortam koşullarında yapılmalıdır.

6. Paketleme ve Sipariş Bilgileri

Standart paketleme özelliği, torba başına 200-500 adet, kutu başına 5 torba ve koli başına 10 kutudur. Paketleme üzerindeki etiket, Müşteri Ürün Numarası (CPN), Ürün Numarası (P/N), Paketleme Miktarı (QTY) ve Parti Numarası (LOT No) alanlarını içerir. CAT (Işık Şiddeti Sınıfı), HUE (Baskın Dalga Boyu Sınıfı) ve REF (İleri Gerilim Sınıfı) gibi diğer alanlar listelenmiştir ancak bunlar daha çok LED'ler için tipiktir; bu fotodiyot için, sınıflandırma için aktif olarak kullanılmayabilir. PD333-3B/L2 ürün numarası, üreticinin iç adlandırma kuralını takip eder.

7. Uygulama Önerileri

7.1 Tipik Uygulama Senaryoları

• Yüksek Hızlı Foto Algılama:45ns tepki süresinin avantajlı olduğu optik veri bağlantılarında, barkod tarayıcılarda ve lazer mesafe ölçerlerde kullanılır.
• Güvenlik Sistemleri:Pasif kızılötesi (PIR) hareket sensörlerine, ışın kesme sensörlerine ve ışık perdelerine entegre edilir.
• Kamera Sistemleri:Otomatik pozlama kontrolü, flaş izleme ve kızılötesi filtre algılama için kullanılır.
• Endüstriyel Algılama:Otomatik ekipmanlarda nesne algılama, kenar algılama ve opaklık ölçümü.

7.2 Tasarım Hususları

• Öngerilim Devresi:En hızlı tepki için, fotodiyotu ters öngerilimli (fotoiletken) modda çalıştırın. Fotoakımı bir gerilim sinyaline dönüştürmek için yaygın olarak bir transempedans amplifikatörü (TIA) kullanılır.
• Gürültü Azaltma:Cihazı ve devreyi elektriksel gürültüden koruyun. TIA için düşük gürültülü bir op-amp kullanın ve özellikle yüksek sıcaklıklarda karanlık akımın etkilerini azaltmak için filtreleme düşünün.
• Optik Hususlar:Siyah epoksi kızılötesi ışığı geçirir. Belirli dalga boyu filtrelemesi için ek bir harici optik filtre gerekebilir. Optik açıklığın temiz ve doğru hizalanmış olduğundan emin olun.
• Yük Direnci Seçimi:RL'yi, gerekli bant genişliğine (bkz. Tepki Süresi - Yük Direnci eğrisi) ve istenen çıkış gerilim seviyesine (Vout = IL * RL) göre seçin.

8. Teknik Karşılaştırma

Standart fotodiyotlar veya fototransistörlerle karşılaştırıldığında, PD333-3B/L2 hız ve hassasiyetin dengeli bir kombinasyonunu sunar. PIN yapısı, standart bir PN fotodiyotundan daha geniş bir tükenim bölgesi sağlar; bu da daha düşük eklem kapasitansı (tipik 18 pF) ile daha hızlı tepki ve kızılötesi spektrumda daha yüksek kuantum verimliliği sağlar. 5mm paket, daha küçük SMD fotodiyotlardan daha büyük bir aktif alan sunarak daha fazla ışık toplar ve daha yüksek sinyal çıkışı sağlar; bu, düşük ışık veya daha uzun menzilli algılama senaryolarında faydalı olabilir.

9. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

S: Kısa devre akımı (ISC) ile ters ışık akımı (IL) arasındaki fark nedir?

C: ISC sıfır öngerilim voltajında (terminaller kısa devre) ölçülürken, IL uygulanan bir ters öngerilim altında (örneğin, 5V) ölçülür. Bir PIN fotodiyotu için IL tipik olarak ISC'ye çok yakındır ve çoğu öngerilimli algılama devresinde kullanılan parametredir.

S: Bu fotodiyotu görünür ışığı algılamak için kullanabilir miyim?

C: Görünür kırmızı spektrumda (700nm civarında) bir miktar hassasiyeti olsa da, tepe noktası 940nm'dedir (kızılötesi). Görünür ışıkla optimal performans için, tepe hassasiyeti görünür aralıkta (örneğin, 550-650nm) olan bir fotodiyot daha uygun olacaktır.

S: Fotoakımı (IL) kullanılabilir bir gerilime nasıl dönüştürebilirim?

C: En yaygın yöntem bir transempedans amplifikatörü (TIA) kullanmaktır. Çıkış gerilimi Vout = -IL * Rf'dir; burada Rf, TIA'nın geri besleme direncidir. Bu konfigürasyon aynı zamanda fotodiyotu sanal bir kısa devre durumunda tutarak eklem kapasitansının etkilerini en aza indirir.

S: "Kurşunsuz" ve "RoHS uyumlu" belirtimi ne anlama geliyor?

C: Ürünün kurşun (Pb) kullanılmadan üretildiğini ve elektrikli ve elektronik ekipmanlardaki belirli tehlikeli maddeleri kısıtlayan Avrupa Birliği'nin Tehlikeli Maddelerin Kısıtlanması (RoHS) direktifine uyduğunu gösterir.

10. Pratik Kullanım Örneği

Kızılötesi Yakınlık Sensörü Tasarımı:PD333-3B/L2, basit bir yakınlık veya nesne algılama sensörü oluşturmak için bir 940nm kızılötesi LED ile eşleştirilebilir. LED belirli bir frekansta darbe gönderir. Fotodiyot yansıyan IR ışığı algılar. Fotodiyotun ters öngerilim modunda çalıştığı, ardından bir TIA ve LED'in darbe frekansına ayarlanmış bir bant geçiren filtrenin yer aldığı bir devre, zayıf yansıyan sinyali ortam ışığı gürültüsünden etkili bir şekilde çıkarabilir. 45ns tepki süresi, yüksek frekanslı modülasyona izin vererek gürültü bağışıklığını artırır ve daha hızlı algılama döngülerini mümkün kılar.

11. Çalışma Prensibi

Bir PIN fotodiyotu, P-tipi ve N-tipi bölgeler arasında sıkıştırılmış bir içsel (I) bölgeye sahip bir yarı iletken cihazdır. Yarı iletkenin bant aralığından daha büyük enerjiye sahip fotonlar cihaza çarptığında, içsel bölgede elektron-delik çiftleri oluştururlar. Ters öngerilim altında, içsel bölge boyunca olan elektrik alanı bu yük taşıyıcılarını ilgili terminallere doğru süpürerek, gelen ışık yoğunluğuyla orantılı bir fotoakım üretir. Geniş içsel bölge, eklem kapasitansını azaltır (daha hızlı tepki sağlar) ve foton emilimi için hacmi artırır (hassasiyeti iyileştirir); özellikle kızılötesi gibi daha uzun dalga boyları için.

12. Sektör Trendleri

Fotodiyotlara olan talep, endüstriyel otomasyon, otomotiv LiDAR, tüketici elektroniği (örneğin, akıllı telefon yakınlık sensörleri) ve biyomedikal algılama gibi alanlarda büyümeye devam etmektedir. Trendler arasında daha da küçültülmüş çip ölçekli paketlere (CSP) geçiş, çip üzeri amplifikasyon ve sinyal işleme devreleri ile entegrasyon ve belirli dalga boyu bantları için (örneğin, gaz algılama) fotodiyot geliştirilmesi yer alır. Ayrıca, daha düşük karanlık akım, daha yüksek hız ve zorlu çevresel koşullar altında gelişmiş güvenilirlik gibi performans metriklerini iyileştirmeye odaklanılmaktadır. PD333-3B/L2, bu gelişen manzarada olgun, güvenilir bir bileşeni temsil eder ve sağlam kızılötesi algılama gerektiren, maliyet duyarlı, yüksek hacimli uygulamalar için oldukça uygundur.