PD333-3B/L4 Fotodiyot Veri Sayfası - 5mm Yarı Mercek - Silikon PIN - Siyah Paket - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

PD333-3B/L4, silindirik yandan görünümlü plastik paket içerisinde yer alan yüksek hızlı, yüksek hassasiyetli bir silikon PIN fotodiyottur. Belirleyici özelliği, aynı zamanda bir kızılötesi (IR) filtre işlevi gören entegre epoksi paketidir; bu da onu yaygın IR yayıcılarla spektral olarak uyumlu hale getirir. Bu entegrasyon, harici filtre bileşenlerine olan ihtiyacı azaltarak optik tasarımı basitleştirir. Cihaz, özellikle 940nm dalga boyu aralığında, hızlı tepki süreleri ve güvenilir kızılötesi ışık algılama gerektiren uygulamalar için tasarlanmıştır.

Temel avantajları arasında, yüksek hızlı uygulamalarda sinyal bütünlüğü için kritik olan hızlı tepki süreleri, yüksek fotohassasiyet ve düşük eklem kapasitansı yer alır. Bileşen, RoHS ve AB REACH düzenlemelerine uyumludur ve kurşunsuz işlemler kullanılarak üretilir; bu da elektronik bileşenler için modern çevre ve güvenlik standartlarıyla uyumludur.

2. Teknik Parametrelerin Derinlemesine İncelenmesi

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Cihaz, güvenilirliği sağlamak ve hasarı önlemek için belirli çevresel ve elektriksel sınırlar dahilinde çalışacak şekilde derecelendirilmiştir. Maksimum ters gerilim (VR) 32V'dur. Güç dağılımı (Pd) derecesi 150mW'dır. Bileşen, standart reflow lehimleme işlemleriyle uyumlu olan, 5 saniyeyi aşmayan bir süre için 260°C'ye kadar olan uç lehimleme sıcaklıklarına (Tsol) dayanabilir. Çalışma sıcaklığı aralığı (Topr) -40°C ile +85°C arasındadır ve depolama sıcaklığı aralığı (Tstg) -40°C ile +100°C arasındadır; bu da geniş bir koşul yelpazesinde sağlam bir performans gösterdiğini belirtir.

2.2 Elektro-Optik Karakteristikler

Fotodiyotun performansı standart koşullar altında (Ta=25°C) karakterize edilir. Spektral bant genişliği (λ0.5) 840nm ile 1100nm arasında değişir ve tepe hassasiyeti (λp) 940nm'dedir. Bu, onu 940nm IR LED'lerle kullanım için ideal kılar. Temel elektriksel parametreler arasında, 940nm'de 5mW/cm² ile aydınlatıldığında tipik 0.42V açık devre gerilimi (VOC) ve 940nm'de 1mW/cm² aydınlanma altında tipik 10µA kısa devre akımı (ISC) bulunur.

Ters ışık akımı (IL), ters öngerilim altında üretilen fotoakımdır ve tipik olarak 12µA'dır (VR=5V, Ee=1mW/cm², λp=940nm). Düşük ışık hassasiyeti için kritik bir parametre olan karanlık akım (Id), maksimum 10nA (VR=10V) olarak belirtilmiştir. Ters çökme gerilimi (BVR) minimum 32V ve tipik değeri 170V'dur. Toplam uç kapasitansı (Ct), VR=5V ve 1MHz'de tipik olarak 5pF'dir; bu düşük değer, cihazın yüksek hız yeteneğine katkıda bulunur.

3. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, cihazın değişen koşullar altındaki davranışını gösteren çeşitli karakteristik eğriler sağlar. Bu grafikler, tasarım mühendislerinin standart test koşullarının ötesinde gerçek dünya uygulamalarındaki performansı tahmin etmesi için gereklidir.

3.1 Termal ve Optik Karakteristikler

Şekil 1, izin verilen güç dağılımı ile ortam sıcaklığı arasındaki ilişkiyi gösterir. Sıcaklık arttıkça, maksimum izin verilen güç dağılımı doğrusal olarak azalır; bu, yarı iletken cihazlar için standart bir güç azaltma karakteristiğidir. Şekil 2, spektral hassasiyet eğrisini tasvir eder ve 940nm'deki tepe tepkisini ve hassasiyetin tepe değerinin yarısına düştüğü 840nm ve 1100nm'deki tanımlı kesme noktalarını doğrular.

3.2 Akım - Aydınlanma ve Sıcaklık İlişkisi

Şekil 3, karanlık akımın (Id) artan ortam sıcaklığıyla üstel olarak nasıl arttığını gösterir. Bu, yarı iletken eklemlerin temel bir özelliğidir ve yükseltilmiş sıcaklıklarda çalışan uygulamalar için kritiktir, çünkü artan karanlık akım gürültü tabanını yükseltir. Şekil 4, ters ışık akımı (IL) ile ışınım şiddeti (Ee) arasındaki doğrusal ilişkiyi gösterir ve fotodiyotun öngörülebilir ve doğrusal fotoakım üretimini gösterir.

3.3 Kapasitans ve Tepki Süresi

Şekil 5, uç kapasitansını ters gerilime karşı çizer. Kapasitans, artan ters öngerilimle azalır; bu, PIN fotodiyotlar için tipik bir davranıştır. Daha düşük kapasitans, daha hızlı tepki süreleri sağlar. Şekil 6, tepki süresi ile yük direnci arasındaki ilişkiyi gösterir. Tepki süresi, eklem kapasitansı ve harici yük tarafından oluşturulan RC zaman sabiti nedeniyle daha yüksek yük direnciyle artar. Yüksek hızlı uygulamalar için, tipik olarak düşük değerli bir yük direnci (örneğin, 50Ω) kullanılır, ancak bu, hız için sinyal genliğinden ödün verir.

4. Mekanik ve Paket Bilgileri

PD333-3B/L4, silindirik yandan görünümlü bir pakette gelir. Paket gövdesi siyahtır; bu, iç yansımaları ve saçılan ışık girişimini azaltmaya yardımcı olur. "Yarı mercek" tasarımı, gelen ışığın aktif silikon alanına odaklanmasına yardımcı olarak etkin hassasiyeti iyileştirir. Detaylı paket boyutları veri sayfasında sağlanmıştır ve tüm ölçümler milimetre cinsindendir. Mekanik yerleştirme için kritik toleranslar tipik olarak ±0.25mm'dir. Yandan görünümlü yönlendirme, ışık yolunun PCB yüzeyine paralel olduğu, yuva sensörleri veya kenar algılama sistemleri gibi uygulamalar için özellikle kullanışlıdır.

5. Lehimleme ve Montaj Kılavuzu

Bileşen, standart PCB montaj işlemlerine uygundur. Uç lehimleme sıcaklığı için mutlak maksimum değer 260°C'dir. Plastik paketin veya iç yarı iletken çipin hasar görmesini önlemek için bu sıcaklıktaki lehimleme süresinin 5 saniyeyi aşmaması çok önemlidir. Kurşunsuz montajlar için kullanılan standart IR reflow veya dalga lehimleme profilleri genellikle uygulanabilir. Optik performansı korumak için mercek yüzeyinin kirlenmesini önlemek üzere uygun şekilde ele alınması esastır. Depolama, kuru bir ortamda belirtilen -40°C ile +100°C sıcaklık aralığında yapılmalıdır.

6. Paketleme ve Sipariş Bilgileri

Standart paketleme özelliği, torba başına 500 adet, kutu başına 5 torba ve koli başına 10 kutudur. Bu toplu paketleme, otomatik montaj hatları için tipiktir. Paketleme üzerindeki etiket, izlenebilirlik ve doğrulama için kritik bilgileri içerir: Müşteri Üretim Numarası (CPN), Üretim Numarası (P/N), Paketleme Miktarı (QTY), kalite dereceleri (CAT), tepe dalga boyu (HUE), bir referans kodu (REF) ve üretim Parti Numarası. Üretim ayı da belirtilir. Kullanıcılar, etiket bilgilerini kendi iç kayıtları ve veri sayfası özellikleriyle karşılaştırmalıdır.

7. Uygulama Önerileri

7.1 Tipik Uygulama Senaryoları

PD333-3B/L4, birkaç temel uygulama için oldukça uygundur. Biryüksek hızlı foto dedektörolarak, kızılötesi ışık kullanan veri iletişim bağlantılarında, barkod tarayıcılarda veya darbe algılama sistemlerinde kullanılabilir. Entegrasyonukameralariçin otomatik odaklama yardım sistemleri veya ışık ölçümü için olabilir.Optoelektronik anahtarlariçinde, yazıcılarda, kodlayıcılarda ve güvenlik perdelerinde yaygın olarak bulunan bir optik kesici veya yansıtmalı sensörün alıcı yarısını oluşturur.VCR'lar ve video kameralariçindeki kullanımı tarihsel olarak bant sonu sensörleri veya uzaktan kumanda alıcılarıyla ilgili olsa da, benzer prensipler modern tüketici elektroniği için de geçerlidir.

7.2 Tasarım Hususları

Bu fotodiyotla tasarım yaparken, birkaç faktör göz önünde bulundurulmalıdır.Öngerilimiçin, tipik olarak hızı ve doğrusallığı iyileştirmek amacıyla ters öngerilimde (fotoiletken mod) çalıştırılır, ancak düşük gürültülü uygulamalar için fotovoltaik mod (sıfır öngerilim) kullanılabilir. Transempedans amplifikatörü (TIA) devresindekiişlemsel yükselteçseçimi kritiktir; düşük karanlık akımlı fotodiyottan gelen sinyali bozmamak için düşük giriş öngerilim akımına ve düşük gürültüye sahip olmalıdır. PaketinIR filtreleme özelliğifaydalıdır ancak tasarımcılar, kaynak dalga boyunun (örneğin, 940nm) tepe hassasiyetiyle uyumlu olduğundan emin olmalıdır. Yüksek hızlı çalışma için, fotodiyot düğümündeki parazitik kapasitans ve endüktansı en aza indirecek dikkatli bir PCB yerleşimi esastır.

8. Teknik Karşılaştırma ve Farklılıklar

Entegre mercek veya filtre içermeyen standart fotodiyotlarla karşılaştırıldığında, PD333-3B/L4 daha kompakt ve basitleştirilmiş bir optik çözüm sunar. Yerleşik IR filtresi, ayrı bir filtre bileşenine olan ihtiyacı ortadan kaldırarak alan, maliyet ve montaj karmaşıklığından tasarruf sağlar. Yandan görünümlü paketi, belirli optik yol geometrileri için üstten görünümlü paketlere göre belirgin bir mekanik avantaj sunar. Nispeten yüksek çökme gerilimi (min 32V, tip 170V) ve düşük karanlık akım kombinasyonu, iyi sinyal-gürültü oranı ve sağlam çalışma gerektiren birçok endüstriyel algılama uygulaması için olumlu bir dengedir.

9. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

S: 940nm'deki tepe hassasiyetinin önemi nedir?

C: 940nm, insan gözüyle görülemediği ve iyi atmosferik iletimi olduğu için kızılötesi LED'ler için çok yaygın bir dalga boyudur. Fotodiyotun tepe tepkisini yayıcının dalga boyuyla eşleştirmek, sinyal gücünü ve sistem verimliliğini maksimize eder.

S: Karanlık akım özelliği tasarımımı nasıl etkiler?

C: Karanlık akım, ışık olmadığında bir fotodiyottaki gürültünün birincil kaynağıdır. Düşük bir karanlık akım (bu cihaz için maks 10nA), sensörün kendi iç gürültüsü tarafından boğulmadan çok zayıf ışık sinyallerini algılayabileceği anlamına gelir; bu da hassasiyeti ve dinamik aralığı iyileştirir.

S: Bunu görünür ışık algılama için kullanabilir miyim?

C: Entegre epoksi paketi bir IR filtre görevi görür ve görünür ışığı önemli ölçüde zayıflatır. Bu nedenle, bu spesifik varyant, görünür spektrumda hassasiyet gerektiren uygulamalar için uygun değildir. Görünür ışık algılama için, şeffaf veya farklı şekilde filtrelenmiş bir paket gerekli olacaktır.

S: Optimum hız için hangi yük direncini kullanmalıyım?

C: Şekil 6'ya atıfta bulunarak, en hızlı tepki süresi (nanosaniye aralığında) için düşük bir yük direnci (örneğin, 50Ω ila 100Ω) gereklidir. Ancak bu, daha küçük bir voltaj sinyali üretir. Bir transempedans amplifikatör devresi genellikle hem yüksek hız hem de iyi sinyal kazancı sağlayan en iyi çözümdür.

10. Pratik Tasarım Örneği

Örnek: Kızılötesi Yakınlık Sensörü Tasarımı

Tipik bir yakınlık sensöründe, bir IR LED ışık darbeleri gönderir ve PD333-3B/L4 bir nesneden yansıyan ışığı algılar. Burada yerleşik IR filtresi çok önemlidir, çünkü sensörü doyurabilecek veya yanlış tetiklemeler oluşturabilecek ortam görünür ışığını (örneğin, oda aydınlatmasından) engeller. Hızlı tepki süresi, LED'in hızlı bir şekilde darbelenmesine izin vererek hızlı algılama sağlar ve daha gelişmiş sistemlerde uçuş süresi veya faz kaydırma yöntemleriyle mesafe ölçümüne potansiyel olarak olanak tanır. Yandan görünümlü paket, hem LED'in hem de fotodiyotun aynı PCB düzlemine, aynı yöne bakacak şekilde monte edilmesine izin verir; bu da yansıtmalı algılama için idealdir. Basit bir devre, fotodiyotu büyük bir direnç üzerinden 5V ters öngerilimle beslemeyi ve yansıyan ışık olduğunda üretilen akım darbesini algılamak için yüksek hızlı bir karşılaştırıcı veya yükselteç kullanmayı içerir.

11. Çalışma Prensibi Tanıtımı

Bir PIN fotodiyot, bir p-tipi (P) ve bir n-tipi (N) bölge arasına sıkıştırılmış geniş, hafif katkılı bir içsel (I) bölgeye sahip bir yarı iletken cihazdır. Ters öngerilim uygulandığında, bu yapı geniş bir tükenme bölgesi oluşturur. Cihaza çarpan ve yarı iletkenin bant aralığından daha büyük enerjiye sahip fotonlar, bu tükenme bölgesi içinde elektron-boşluk çiftleri oluşturur. Ters öngerilim nedeniyle var olan güçlü elektrik alanı, bu taşıyıcıları hızla ayırır ve onların ilgili kontaklara sürüklenmesine neden olarak, gelen ışık şiddetiyle orantılı bir fotoakım üretir. Geniş içsel bölge, eklem kapasitansını azaltır (yüksek hız sağlar) ve foton emilimi için hacmi artırır (hassasiyeti iyileştirir), özellikle de nüfuz derinliğinin daha büyük olduğu kızılötesi gibi daha uzun dalga boyları için.

12. Teknoloji Trendleri

Fotodiyot teknolojisindeki trend, daha yüksek entegrasyon, daha düşük gürültü ve daha fazla işlevsellik yönünde devam etmektedir. Bu, aynı çip üzerinde veya aynı paket içinde amplifikasyon ve sinyal işleme devrelerinin entegrasyonunu içerir (örneğin, fotodiyot-amplifikatör kombinasyonları). Ayrıca, bilimsel enstrümantasyon, tıbbi görüntüleme ve LiDAR uygulamaları için daha da düşük karanlık akımlara ve kapasitanslara sahip cihazlara yönelik bir itici güç vardır. Silikon ötesi InGaAs gibi malzemelerin kullanımı, telekomünikasyon ve gaz algılama için hassasiyeti kızılötesine daha da uzatır. Ayrıca, PD333-3B/L4'te görüldüğü gibi, paketleme yenilikleri, tanımlanmış görüş alanı (FOV) mercekleri ve paketin içinde doğrudan daha etkili filtreleme gibi daha kesin optik özellikler sağlamayı amaçlamaktadır.