PD438C 4.8mm Yarı-Mercekli Silikon PIN Fotodiyot Veri Sayfası - 4.8mm Çap - 32V Ters Gerilim - 150mW Güç Dağılımı - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

PD438C, silindirik yandan görünümlü plastik bir pakette bulunan, yüksek hızlı ve oldukça hassas bir silikon PIN fotodiyotudur. Temel işlevi, özellikle kızılötesi spektrumdaki gelen ışığı elektrik akımına dönüştürmektir. Bu bileşenin önemli bir özelliği, epoksi paketin kendisinin entegre bir kızılötesi (IR) filtre görevi görmesidir ve bu filtre, yaygın IR yayıcılarla spektral olarak uyumludur. Bu tasarım, harici filtreleme ihtiyacını azaltarak sistem entegrasyonunu basitleştirir. Cihaz, hızlı tepki süreleri, yüksek fotoduyarlılık ve küçük bir jonksiyon kapasitansı ile karakterize edilir; bu da hızlı ve doğru ışık algılama gerektiren uygulamalar için uygun kılar.

2. Derinlemesine Teknik Parametre Analizi

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Cihaz, aşağıdaki mutlak sınırlar içinde güvenilir bir şekilde çalışacak şekilde tasarlanmıştır; bu sınırların ötesinde kalıcı hasar meydana gelebilir. Maksimum ters gerilim (V_R) 32V'dur. Güç dağılımı (P_d) 150 mW'ı geçmemelidir. Çalışma sıcaklığı aralığı (T_opr) -40°C ila +85°C arasındadır, depolama sıcaklığı (T_stg) ise -40°C ila +100°C'ye kadar uzanır. Montaj için, lehimleme sıcaklığı (T_sol), paket ve yarı iletken çip üzerindeki termal hasarı önlemek amacıyla 5 saniyeyi aşmayacak bir süre için 260°C'de tutulmalıdır.

2.2 Elektro-Optik Karakteristikler

Standart test koşulları altında (Ta=25°C), PD438C aşağıdaki temel performans parametrelerini sergiler. Spektral tepki bant genişliği (λ_0.5) 400 nm ila 1100 nm arasında değişir, tepe duyarlılık dalga boyu (λ_p) tipik olarak 940 nm'dedir ve bu da onu yaygın kızılötesi ışık kaynaklarıyla mükemmel şekilde uyumlu hale getirir. 940 nm'de 5 mW/cm² ışınım şiddeti ile aydınlatıldığında, tipik açık devre gerilimi (V_OC) 0.35V'dur. Kısa devre akımı (I_SC), 940 nm'de 1 mW/cm² altında tipik olarak 18 µA'dır. 5V ters öngerilim ve aynı ışınım şiddeti altında, ters ışık akımı (I_L) tipik olarak 18 µA'dır (min. 10.2 µA). Karanlık akım (I_d), yani ışık olmadığında sızıntı akımı, 10V ters gerilimde tipik olarak 5 nA'dır (maks. 30 nA). Toplam uç kapasitansı (C_t), 3V ters öngerilim ve 1 MHz'de tipik olarak 25 pF'dir. Yükselme ve düşme süreleri (t_r/t_f), 10V ters öngerilim ve 1 kΩ yük direnci ile çalışırken her ikisi de tipik olarak 50 ns'dir.

3. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, tasarım mühendisleri için kritik öneme sahip birkaç karakteristik eğri sağlar.Spektral Duyarlılıkeğrisi, fotodiyodun çalışma dalga boyu aralığı boyunca göreli duyarlılığını gösterir ve 940 nm'deki tepeyi doğrular.Güç Dağılımı - Ortam Sıcaklığıgrafiği, çalışma sıcaklığı arttıkça izin verilen maksimum gücün azalmasını gösterir; bu, termal yönetim için esastır.Karanlık Akım - Ortam Sıcaklığıeğrisi, sızıntı akımının sıcaklıkla nasıl arttığını gösterir; bu, düşük ışık veya yüksek sıcaklık uygulamaları için kritik bir faktördür.Ters Işık Akımı - Işınım Şiddeti (Ee)grafiği, gelen ışık gücü ile üretilen fotoakım arasındaki doğrusal ilişkiyi gösterir ve cihazın öngörülebilir tepkisini doğrular.Uç Kapasitansı - Ters Gerilimeğrisi, jonksiyon kapasitansının artan ters öngerilimle nasıl azaldığını gösterir; bu da cihazın hızını doğrudan etkiler. Son olarak,Tepki Süresi - Yük Direncigrafiği, yükselme/düşme süresinin harici yükten nasıl etkilendiğini gösterir ve hız kritik devreler için uygun bir yük direnci seçimine rehberlik eder.

4. Mekanik ve Paket Bilgileri

4.1 Paket Boyutları

PD438C, nominal çapı 4.8mm olan silindirik yandan görünümlü bir formatta paketlenmiştir. Detaylı mekanik çizim, uç aralığı, paket yüksekliği ve mercek geometrisi dahil tüm kritik boyutları belirtir. Çizimde, aksi belirtilmedikçe boyut toleranslarının tipik olarak ±0.25mm olduğu not edilmiştir. Yandan görünüm konfigürasyonu, ışık yolunun montaj yüzeyine paralel olduğu, yuva sensörleri veya kenar algılama sistemleri gibi uygulamalar için özellikle kullanışlıdır.

4.2 Polarite Tanımlama

Cihaz iki uçlu bir bileşendir. Katot tipik olarak daha uzun bir uç, bir çentik veya paket gövdesinde düz bir nokta ile tanımlanır. Fotokondüktif modda optimum performans için ters öngerilim uygulandığında doğru polarite bağlantısı esastır.

5. Lehimleme ve Montaj Kılavuzu

Bileşen, 260°C tepe sıcaklığında lehimlemeye uygun olarak derecelendirilmiştir. Epoksi paket ve dahili tel bağlantıları üzerindeki aşırı termal stresi önlemek için, likidüs sıcaklığının üzerinde geçirilen sürenin (kurşunsuz lehim için tipik olarak yaklaşık 217°C) maksimum 5 saniye ile sınırlandırılması kritik öneme sahiptir. Kurşunsuz montajlar için standart reflow veya dalga lehimleme profilleri genellikle uygulanabilir. Taşıma ve yerleştirme sırasında uçlar üzerindeki mekanik stresten kaçınılmalıdır.

6. Paketleme ve Sipariş Bilgileri

Standart paketleme spesifikasyonu, torba başına 500 parçadır. Altı torba bir iç karton oluşturur ve on iç karton bir ana sevkiyat kartonu oluşturur; bu da ana karton başına toplam 30,000 parça anlamına gelir. Ürün etiketi, müşteri parça numarası (CPN), üretici parça numarası (P/N), paketleme miktarı (QTY) ve parti izlenebilirlik bilgisi (LOT No.) alanlarını içerir.

7. Uygulama Önerileri

7.1 Tipik Uygulama Senaryoları

PD438C, çeşitli optoelektronik uygulamalar için oldukça uygundur. Yüksek hızı, onu veri iletişim bağlantılarında veya darbe algılamadayüksek hızlı foto algılamaiçin ideal kılar. Otomatik odaklama sistemleri, ışık ölçümü veya bant sonu algılama için kameralar ve kameralar (VCR'lar, video kameralar) gibitüketici elektroniğiürünlerinde yaygın olarak kullanılır. Konum algılama, nesne tespiti ve döner kodlayıcı sistemleri içinoptoelektronik anahtarlarve kesicilerde güvenilir bir sensör olarak hizmet eder. Entegre IR filtresi, onu 940 nm IR LED'lerle eşleştirilmiş sistemlerde özellikle etkili kılar ve istenmeyen görünür ışığı filtreler.

7.2 Tasarım Hususları

PD438C ile bir devre tasarlarken, birkaç faktör göz önünde bulundurulmalıdır.Hız optimizasyonuiçin, jonksiyon kapasitansını en aza indirmek amacıyla fotodiyodu yeterli bir ters öngerilimle (örneğin, 5V-10V) çalıştırın ve tepki süresi - yük direnci eğrisinde gösterildiği gibi düşük değerli bir yük direnci kullanın, ancak bu, çıkış gerilim salınımı ile takas edilir. Küçük fotoakımı kullanılabilir bir gerilime dönüştürürken bant genişliğini korumak için bir transempedans amplifikatörü (TIA) konfigürasyonu genellikle tercih edilir.Gürültüye duyarlı uygulamalariçin, karanlık akım spesifikasyonu ve sıcaklığa bağımlılığı kritiktir; cihazı soğutmak veya senkron algılama teknikleri kullanmak gerekli olabilir. Fotoakımın ışınım şiddeti ile doğrusallığı, optik güç ölçüm tasarımlarını basitleştirir. Yandan görünümlü paket yönelimi için optik açıklık ve hizalamanın doğru olduğundan emin olun.

8. Teknik Karşılaştırma ve Farklılıklar

Mercek veya filtre içermeyen standart fotodiyotlarla karşılaştırıldığında, PD438C,entegre yarı-mercek ve IR filtreli epoksisayesinde belirgin bir avantaj sunar. Bu, ayrı bir optik filtre ihtiyacını ortadan kaldırarak bileşen sayısını, montaj karmaşıklığını ve maliyeti azaltır. Yandan görünümlü paket, üstten görünümlü sensörlerin kullanılamadığı alan kısıtlı tasarımlardaki entegrasyon zorluklarını çözen özel bir form faktörüdür. Nispeten yüksek hız (50 ns) ve iyi duyarlılığın (1 mW/cm²'de 18 µA) kombinasyonu, birçok orta seviye uygulama için dengeli bir performans profili sunar ve onu çok yüksek hızlı, düşük duyarlılıklı cihazlar ile daha yavaş, yüksek duyarlılıklı fotodiyotlar arasında konumlandırır.

9. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

S: "Yarı-mercek"in amacı nedir?

C: Yarı-mercek, gelen ışığı silikon çipin aktif alanına odaklamaya yardımcı olur, böylece düz bir pencereye kıyasla etkin toplama alanını ve dolayısıyla cihazın duyarlılığını artırır.

S: Tepe duyarlılık neden 940 nm'dedir?

C: Silikonun doğal absorpsiyon özellikleri yakın kızılötesi bölgede tepe yapar. 940 nm, insan gözü için görünmez ve kolayca bulunabilir olduğu için kızılötesi yayıcılar (LED'ler) için çok yaygın bir dalga boyudur. Epoksi bunu eşleştirecek şekilde ayarlanmıştır.

S: Bu fotodiyodu fotovoltaik (sıfır öngerilim) veya fotokondüktif (ters öngerilim) modda mı kullanmalıyım?

C: En yüksek hız ve doğrusallık için fotokondüktif mod (ters öngerilim uygulama, örn. 5V) önerilir. Bu, jonksiyon kapasitansını azaltır ve tükenim bölgesini genişletir. Fotovoltaik mod (sıfır öngerilim) daha düşük gürültü (karanlık akım yok) sunar ancak daha yavaştır.

S: Sıcaklık performansı nasıl etkiler?

C: Eğrilerde gösterildiği gibi, karanlık akım sıcaklıkla önemli ölçüde artar ve bu bir gürültü kaynağı olabilir. Fotoakımın kendisinin de hafif bir sıcaklık katsayısı vardır. Kararlı çalışma için, hassas uygulamalarda sıcaklık kompanzasyonu veya kontrollü bir ortam gerekli olabilir.

10. Pratik Tasarım ve Kullanım Örnekleri

Örnek 1: Kızılötesi Yakınlık Sensörü:Bir IR LED, 940 nm'de darbe üretir. Yansıyan ışık PD438C tarafından algılanır. Yandan görünümlü paket, hem yayıcının hem de dedektörün aynı PCB üzerine, aynı yöne bakacak şekilde yerleştirilmesine olanak tanır. PD438C'deki entegre IR filtresi, ortam görünür ışığını reddetmeye yardımcı olarak yansıyan IR sinyalinin sinyal-gürültü oranını iyileştirir. Bir mikrodenetleyici, bir TIA üzerinden fotodiyodun akımını ölçerek nesne varlığını veya mesafesini belirler.

Örnek 2: Yuvalı Optik Anahtar:PD438C, U şeklindeki bir braketin bir tarafına, diğer taraftaki bir IR LED'e bakacak şekilde monte edilir. Yuvadan geçen bir nesne ışınını keser. Hızlı tepki süresi (50 ns), çok yüksek hızlı olayları algılamaya veya hızlı hareketi kodlamaya olanak tanır.

11. Çalışma Prensibi Tanıtımı

Bir PIN fotodiyot, bir P-tipi ve bir N-tipi bölge arasına sıkıştırılmış geniş, hafif katkılı bir içsel (I) bölgeye sahip bir yarı iletken cihazdır. Yarı iletkenin bant aralığından daha büyük enerjiye sahip fotonlar (silikon için, yaklaşık 1100 nm'den daha kısa dalga boyları) cihaza çarptığında, içsel bölgede elektron-delik çiftleri üretirler. Yerleşik elektrik alanının (fotovoltaik modda) veya uygulanan bir ters öngerilimin (fotokondüktif modda) etkisi altında, bu yük taşıyıcıları ayrılır ve gelen ışık şiddetiyle orantılı ölçülebilir bir fotoakım oluşturur. Geniş içsel bölge, daha büyük bir tükenim hacmi sağlar; bu da kuantum verimliliğini (duyarlılık) artırır ve jonksiyon kapasitansını azaltarak, standart bir PN fotodiyotuna kıyasla daha yüksek hızlı çalışmaya olanak tanır.

12. Sektör Trendleri ve Gelişmeler

PD438C gibi fotodiyotlar için pazar, otomasyon, tüketici elektroniği ve iletişim trendleri tarafından yönlendirilmeye devam etmektedir. Optik bağlantılarda daha hızlı veri iletimini desteklemek içindaha yüksek hıziçin sürekli bir baskı vardır.Geliştirilmiş duyarlılık(daha düşük gürültü, daha yüksek duyarlılık), daha düşük güçlü yayıcılarla veya daha uzun mesafelerde çalışmaya olanak tanır.Küçültmebaşka bir ana trenddir ve bu da daha küçük yüzey montaj paketlerinde fotodiyotlara yol açar. Ayrıca, entegrasyon ilerlemektedir; daha fazla cihaz, fotodiyotu, amplifikatörü ve bazen dijital mantığı tek bir pakette birleştirmektedir (örneğin, fotodiyot dizileri, entegre optik sensörler). Entegre optik filtresiyle PD438C, bu entegrasyon trendinde bir adımı temsil ederek sistem tasarımcıları için malzeme listesini basitleştirir.