5mm Silikon PIN Fotodiyot PD333-3C/H0/L811 Veri Sayfası - 5mm Çap - 35V Ters Gerilim - Su Berraklığında Lens - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

PD333-3C/H0/L811, standart 5mm çapında plastik paket içine alınmış, yüksek hızlı ve yüksek hassasiyetli bir silikon PIN fotodiyottur. Cihaz, görünür ışık ve kızılötesi dalga boyları da dahil olmak üzere geniş bir radyasyon spektrumuna duyarlılık sağlayan su berraklığında epoksi lens kullanır. Ana tasarım odağı, küçük bir eklem kapasitansını korurken hızlı tepki süreleri ve yüksek foto hassasiyeti elde etmektir; bu da hassas ve hızlı ışık algılama gerektiren uygulamalar için uygun kılar.

Bu bileşenin temel avantajları, modern çevre ve güvenlik standartlarına uyumluluğunu içerir. Kurşunsuz (Pb-Free) bir üründür, AB REACH düzenlemesine uygundur ve halojensiz gereksinimlerine uyar; Brom (Br) ve Klor (Cl) içeriği her biri 900 ppm'in altında ve toplamları 1500 ppm'in altındadır. Ürünün kendisi RoHS uyumlu şartnameler dahilinde kalacak şekilde tasarlanmıştır.

2. Teknik Özellikler Derinlemesine İnceleme

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Cihaz, belirtilen limitler dahilinde güvenilir bir şekilde çalışacak şekilde tasarlanmıştır. Bu değerlerin aşılması kalıcı hasara neden olabilir.

• Ters Gerilim (V_R):35 V - Fotodiyot üzerine uygulanabilecek maksimum ters öngerilim voltajı.
• Güç Dağılımı (P_d):150 mW - Cihazın dağıtabileceği maksimum güç.
• Çalışma Sıcaklığı (T_opr):-25°C ila +85°C - Normal çalışma için ortam sıcaklığı aralığı.
• Depolama Sıcaklığı (T_stg):-40°C ila +100°C - Çalışma dışı depolama için sıcaklık aralığı.
• Bacak Lehimleme Sıcaklığı (T_sol):Maksimum 5 saniye için 260°C.

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

Bu parametreler, fotodiyotun tipik koşullar altındaki temel performansını tanımlar.

• Spektral Bant Genişliği (λ_0.1):400 nm ila 1100 nm. Cihaz, menekşe/mavi bölgeden yakın kızılötesine kadar olan ışığa tepki verir.
• Tepe Hassasiyet Dalga Boyu (λ_P):940 nm (Tipik). Fotodiyot, yakın kızılötesi spektrumunda en hassastır.
• Açık Devre Gerilimi (V_OC):470 nm'de 1 mW/cm² ışınım şiddeti altında 0.38 V (Tipik).
• Kısa Devre Akımı (I_SC):470 nm'de 1 mW/cm² ışınım şiddeti altında 45 μA (Tipik).
• Ters Işık Akımı (I_L):Bu, diyot ters öngerilimli olduğunda üretilen fotoakımdır.
  • 470 nm'de, V_R=5V, E_e=1 mW/cm² iken 46 μA (Tipik).
  • 940 nm'de (tepe hassasiyet), V_R=5V, E_e=1 mW/cm² iken 60 μA (Tipik).
• Ters Karanlık Akım (I_D):Tam karanlıkta, V_R=10V iken 10 nA (Maksimum). Bu sızıntı akımıdır ve düşük ışık hassasiyeti için önemli bir parametredir.
• Ters Çökme Gerilimi (V_BR):Karanlıkta 100 μA ters akımda ölçülen, minimum 35 V olmak üzere 130 V (Tipik).
• Görüş Açısı (2θ_1/2):80° (Tipik). Bu, fotodiyotun eksenel hassasiyetinin yarısını koruduğu açısal aralığı tanımlar.

3. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, tasarım mühendisleri için gerekli olan birkaç karakteristik eğri içerir.

3.1 Güç Dağılımı - Ortam Sıcaklığı İlişkisi

Bir grafik, ortam sıcaklığı arttıkça izin verilen maksimum güç dağılımının düşürülmesini gösterir. Derecelendirilmiş 150 mW, 25°C'de geçerlidir ve 100°C'de doğrusal olarak 0 mW'a düşer. Bu eğri, cihazın uygulama ortamında aşırı ısınmamasını sağlamak için kritiktir.

3.2 Spektral Hassasiyet

Bu eğri, fotodiyotun çalışma dalga boyu aralığında (400-1100 nm) bağıl duyarlılığını gösterir; su berraklığındaki lens sayesinde 940 nm civarında tepe hassasiyeti ve görünür spektrumda önemli bir tepki olduğunu doğrular.

3.3 Ters Işık Akımı - Işınım Şiddeti İlişkisi

Bu grafik, üretilen fotoakım (I_L) ile gelen ışık güç yoğunluğu (E_e) arasındaki doğrusal ilişkiyi gösterir. Doğrusallığın önemli olduğu ışık ölçüm uygulamaları için cihazın uygunluğunu doğrular.

3.4 Karanlık Akım - Ortam Sıcaklığı İlişkisi

Karanlık akım (I_D), sıcaklıkla üstel olarak artar. Bu eğri, yüksek sıcaklıklarda çalışan uygulamalar için hayati öneme sahiptir, çünkü dedektörün gürültü tabanını tanımlar.

3.5 Bağıl Işık Akımı - Açısal Yer Değiştirme İlişkisi

Bu kutupsal çizim, 80°'lik görüş açısını görsel olarak temsil eder ve algılanan sinyal gücünün, gelen ışığın açısı merkez eksenden (0°) uzaklaştıkça nasıl düştüğünü gösterir.

4. Mekanik ve Paketleme Bilgileri

4.1 Paket Boyutları

Fotodiyot, standart 5mm radyal bacaklı bir pakette gelir. Temel boyutlar arasında 5.0mm gövde çapı, tipik epoksi kubbe yüksekliği ve bacak aralığı bulunur. Belirtilmemiş tüm toleranslar ±0.25mm'dir. PCB ayak izi tasarımı için veri sayfasında ayrıntılı bir boyut çizimi sağlanmıştır.

4.2 Polarite Tanımlama

Katot (K) tipik olarak daha uzun bir bacak, paket kenarında düz bir nokta veya paket çizimine göre diğer işaretlerle tanımlanır. Doğru ters öngerilim çalışması için devre montajı sırasında doğru polariteye dikkat edilmelidir.

5. Lehimleme ve Montaj Kılavuzu

Lehimleme sırasında dikkatli işlem, epoksi ampulün ve iç yapının zarar görmesini önlemek için çok önemlidir.

• Genel Kural:Lehim noktası ile epoksi ampul arasında minimum 3mm mesafe koruyun. Bağlantı çubuğunun tabanının ötesine lehim yapılması önerilir.
• El Lehimleme:Uç sıcaklığı 350°C'yi (maks. 30W) geçmeyen bir havya kullanın. Her bacak için lehimleme süresini 3 saniye ile sınırlayın.
• Dalga/DIP Lehimleme:Maksimum 60 saniye için 100°C'ye kadar ön ısıtma yapın. Lehim banyosu sıcaklığı 260°C'yi geçmemeli ve bekleme süresi maksimum 5 saniye olmalıdır.
• Kritik Talimatlar:
  • Cihaz yüksek sıcaklıktayken bacaklara mekanik stres uygulamaktan kaçının.
  • DIP veya el lehimlemesini birden fazla kez yapmayın.
  • Cihaz oda sıcaklığına soğuyana kadar epoksi ampulü şok veya titreşimden koruyun.
  • Tepe lehimleme sıcaklığından hızlı soğutmaktan kaçının.
  • Her zaman güvenilir bir bağlantı sağlayan mümkün olan en düşük lehimleme sıcaklığını kullanın.

6. Paketleme ve Sipariş Bilgileri

6.1 Paketleme Şartnamesi

Cihazlar koruma için anti-statik torbalarda paketlenir. Standart paketleme akışı şu şekildedir:

1. Anti-statik torba başına 500 adet.
2. İç karton başına 5 torba (2500 adet).
3. Ana dış karton başına 10 iç karton (25,000 adet).

6.2 Etiket Şartnamesi

Ürün etiketi, izlenebilirlik ve tanımlama için müşteri parça numarası (CPN), ürün numarası (P/N), paketleme miktarı (QTY), lot numarası ve tarih kodları (ay tanımlayıcı) gibi temel bilgileri içerir.

7. Uygulama Önerileri

7.1 Tipik Uygulama Senaryoları

• Yüksek Hızlı Foto Algılama:Hızlı darbe algılama gereken veri iletişim bağlantıları (örn. IR uzaktan kumandalar, optik kodlayıcılar, yakınlık sensörleri) için uygundur.
• Güvenlik Sistemleri:İzinsiz giriş tespit ışınlarında, duman dedektörlerinde veya otomatik aydınlatma kontrolü için ortam ışığı algılamada kullanılabilir.
• Kamera Sistemleri:Poz ölçümü, otomatik pozlama kontrolü veya IR kesme filtresi kontrol sensörü olarak uygulanabilir.

7.2 Tasarım Hususları

• Öngerilim:En hızlı tepki ve doğrusallık için fotodiyotu ters öngerilimli (fotoiletken) modda çalıştırın. Fotoakımı voltaja dönüştürmek için yaygın olarak bir transempedans amplifikatörü (TIA) kullanılır.
• Bant Genişliği - Hassasiyet Dengesi:Eklem kapasitansı (hızlı tepki ile ima edilen) ve yük direnci değeri, devrenin bant genişliğini belirleyecektir. Bant genişliği (daha düşük R) ile hassasiyet/çıkış gerilimi (daha yüksek R) arasında bir denge vardır.
• Optik Tasarım:80°'lik görüş açısı nispeten geniştir. Yönlü algılama için, görüş alanını kısıtlamak üzere bir diyafram veya lens tüpü gerekli olabilir.
• Karanlık Akım Telafisi:Hassas düşük ışık uygulamalarında, karanlık akım ve sıcaklıkla değişimi, sinyal koşullandırma devresinde telafi edilmesi gerekebilir.

8. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Standart PN fotodiyotlarla karşılaştırıldığında, bu PIN fotodiyot belirgin avantajlar sunar:

• Daha Hızlı Tepki Süresi:PIN yapısındaki içsel (I) bölge, eklem kapasitansını azaltarak daha yüksek anahtarlama hızları ve bant genişliği sağlar.
• Geliştirilmiş Doğrusallık:Geniş içsel bölge, geniş bir aralıkta gelen ışık gücüne göre fotoakımın daha iyi doğrusallığını sağlar.
• Daha Düşük Karanlık Akım (karşılaştırılabilir voltajlarda):Spesifik tasarıma bağlı olmakla birlikte, yapı bazen daha düşük sızıntı akımlarına izin verebilir.
• Geniş Spektrum Hassasiyeti:Renkli lenslerin aksine, su berraklığındaki lens görünür ışığı filtrelemez; bu da onu görünürden yakın-IR'ye kadar tepki gerektiren uygulamalar için çok yönlü bir seçim haline getirir.

9. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

S1: 470nm'de çalışmakla 940nm'de çalışmak arasındaki fark nedir?

C: Fotodiyot, tepe dalga boyu olan 940nm'de (aynı koşullar altında 470nm'deki 46 μA'ya karşılık tipik 60 μA) önemli ölçüde daha hassastır. Maksimum sinyal çıkışı için 940nm civarındaki IR kaynaklar idealdir. 470nm'deki tepki, cihazın mavi/yeşil görünür ışık kaynaklarıyla da kullanılmasına olanak tanır.

S2: Bu fotodiyotu ters öngerilim voltajı olmadan kullanabilir miyim?

A: Evet, fotovoltaik modda (sıfır öngerilim) kullanılabilir ve açık devre gerilimi (V_OC) üretir. Ancak, yüksek hızlı veya çoğu doğrusal uygulama için, eklem kapasitansını azalttığı ve tepki süresini iyileştirdiği için ters öngerilimli (fotoiletken mod) çalıştırma önerilir.

S3: 3mm lehim mesafesi kuralı ne kadar kritik?

A: Çok kritik. Bacak boyunca iletilen aşırı ısı, epoksi sızdırmazlığını çatlatabilir veya yarıiletken çipi hasar verebilir; bu da anında arızaya veya azalmış uzun vadeli güvenilirliğe yol açar.

S4: "Görüş Açısı" şartnamesi tasarımım için ne anlama geliyor?

A: Fotodiyotun, 80°'lik bir koni içinde (herhangi bir yönde eksenden 40° sapma) ışığı etkili bir şekilde algılayacağı anlamına gelir. Bu açıdan daha büyük açılarla gelen ışık, önemli ölçüde daha zayıf bir sinyal üretecektir. Bu, sensörü bir ışık kaynağıyla hizalamak veya bir algılama bölgesi tanımlamak için önemlidir.

10. Pratik Kullanım Örneği

Basit Bir Yakınlık Sensörü Tasarlama:

PD333-3C/H0/L811, bir yakınlık veya nesne algılama sensörü oluşturmak için bir kızılötesi LED (örn. 940nm'de yayan) ile eşleştirilebilir. IR LED, darbe akımı ile sürülür. Fotodiyot, LED'e bitişik ancak optik olarak yalıtılmış şekilde yerleştirilir ve bir nesneden yansıyan IR ışığı algılar. Fotodiyotun çıkışı bir TIA'ya ve ardından bir karşılaştırıcıya bağlanır. Nesne yokken, algılanan sinyal düşüktür (sadece ortam IR'ı). Bir nesne yaklaştığında, yansıyan darbe sinyali belirli bir eşiğin üzerine çıkarak karşılaştırıcıyı tetikler. PIN diyodun hızlı tepki süresi, hızlı algılamaya olanak tanır ve ortam ışığı girişimini reddetmek için modüle edilmiş sinyalleri destekleyebilir.

11. Çalışma Prensibi Tanıtımı

Bir PIN fotodiyot, üç katmanlı bir yapıya sahip bir yarıiletken cihazdır: P-tipi, İçsel (katkısız) ve N-tipi (P-I-N). Ters öngerilim uygulandığında, içsel bölge tamamen yük taşıyıcılarından arınır ve geniş bir elektrik alan bölgesi oluşturur. Yarıiletkenin bant aralığından daha büyük enerjiye sahip fotonlar, cihaza çarptığında elektron-boşluk çiftleri oluşturur. İçsel bölgedeki güçlü elektrik alanı, bu taşıyıcıları hızla kendi terminallerine süpürür ve gelen ışık şiddetiyle orantılı bir fotoakım üretir. Geniş içsel bölge anahtardır: eklem kapasitansını azaltır (yüksek hız sağlar) ve fotonların absorbe edilebileceği hacmi artırır (özellikle IR gibi daha uzun dalga boyları için hassasiyeti iyileştirir).

12. Sektör Trendleri ve Bağlam

PD333-3C/H0/L811 gibi silikon PIN fotodiyotlar, optoelektronikte temel bileşenler olmaya devam etmektedir. Sektördeki mevcut trendler şunları içerir:

• Küçültme:5mm standart bir delikli paket olsa da, otomatik montaj ve alan kısıtlı tasarımlar için yüzey montaj cihazı (SMD) paketlerine (örn. 0805, 0603) doğru güçlü bir yönelim vardır.
• Entegrasyon:Fotodiyotun, çip üzeri amplifikasyon, filtreleme ve dijital mantık ile entegrasyonunun artması; işlenmiş bir dijital çıkış sağlayan "akıllı optik sensörler" oluşturmaktadır.
• Geliştirilmiş Performans:Devam eden geliştirme çalışmaları, karanlık akımı daha da azaltmaya, belirli dalga boylarında hassasiyeti (duyarlılığı) iyileştirmeye ve InGaAs gibi malzemeler kullanarak spektral aralığı daha derin kızılötesine genişletmeye odaklanmaktadır.
• Uygulamaya Özel Optimizasyon:Fotodiyotlar, tüketici elektroniği (akıllı telefon sensörleri, giyilebilirler), otomotiv (LiDAR, araç içi algılama) ve endüstriyel otomasyondaki (makine görüşü, spektroskopi) yeni uygulamalar için özelleştirilmektedir.

Bu trendlere rağmen, klasik delikli PIN fotodiyot, prototipleme, eğitim kitleri, endüstriyel kontroller ve sağlamlık ile el lehimleme kolaylığının değerli olduğu uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaya devam etmektedir.

13. Sorumluluk Reddi ve Kullanım Notları

Bu ürün verisi ile birlikte kritik yasal ve teknik sorumluluk reddi beyanları gelir:

1. Üretici, ürün malzemelerini ayarlama hakkını saklı tutar.
2. Ürün, sevk tarihinden itibaren 12 ay boyunca yayınlanan şartnamelere uyar.
3. Grafikler ve tipik değerler referans içindir; garanti edilen minimum veya maksimum limitler değildir.
4. Üretici, Mutlak Maksimum Değerlerin dışında çalıştırma veya yanlış kullanım sonucu oluşan hasarlardan sorumluluk kabul etmez.
5. Veri sayfası içeriği telif hakkı ile korunmaktadır; çoğaltma için önceden izin gereklidir.
6. Önemli Güvenlik Bildirimi:Bu ürün,askeri, hava taşıtı, otomotiv, tıbbi, yaşamı sürdürücü, hayat kurtarıcı veya arızanın insan yaralanmasına veya ölümüne yol açabileceği diğer herhangi bir güvenlik açısından kritik uygulamalarda kullanılmakamacıyla tasarlanmamıştır. Bu tür uygulamalar için açık yetkilendirme alınmalıdır.