PD70-01B/TR10 Silikon Düzlemsel PIN Fotodiyot Veri Sayfası - 2.0x1.25x0.7mm - Ters Gerilim 32V - Tepe Duyarlılık 940nm - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

PD70-01B/TR10, geniş bir spektral aralıkta yüksek duyarlıklı ışık algılama için tasarlanmış bir silikon düzlemsel PIN fotodiyotudur. Temel avantajları, P-tipi ve N-tipi yarı iletken katmanlar arasında bir içsel (I) bölge içeren PIN yapısından kaynaklanır. Bu içsel bölge, tükenim katmanını genişleterek, optoelektronik uygulamalar için kritik olan birkaç temel performans faydası sağlar.

Temel Avantajlar & Hedef Pazar:Cihaz, PIN yapısındaki azaltılmış eklem kapasitansı ve verimli taşıyıcı toplama sayesinde yüksek duyarlılık ve hızlı anahtarlama süreleri sunar. Düşük karanlık akımı, iyi bir sinyal-gürültü oranı sağlar. Kompakt boyutu ve entegre gün ışığı filtresi (siyah lens) ile birleştiğinde, tüketici elektroniği uzaktan kumandaları (TV, ev aletleri), kızılötesi ses iletim sistemleri, fotokopi makineleri, asansör sensörleri ve güvenilir optik algılama gerektiren çeşitli endüstriyel ölçüm ve kontrol sistemleri dahil olmak üzere çeşitli uygulamalar için ideal olarak uygundur.

2. Derinlemesine Teknik Parametre Analizi

2.1 Mutlak Maksimum Derecelendirmeler

Bu derecelendirmeler, kalıcı hasarın meydana gelebileceği sınırları tanımlar. Cihazın bu sınırlarda sürekli çalıştırılması önerilmez.

• Ters Gerilim (V_R):32V. Bu, fotodiyot terminalleri arasında ters öngerilim olarak uygulanabilecek maksimum gerilimdir.
• Güç Dağılımı (P_d):25°C'de 150 mW. Bu, cihazın kaldırabileceği toplam elektriksel gücü sınırlar ve temel olarak ters kaçak akımı ve yüksek aydınlatma altındaki herhangi bir fotoakım tarafından belirlenir.
• Sıcaklık Aralıkları:Çalışma: -25°C ila +85°C; Depolama: -40°C ila +85°C. Cihaz, geniş bir endüstriyel sıcaklık aralığı için tasarlanmıştır.
• Lehimleme Sıcaklığı (T_sol):Maksimum 5 saniye için 260°C. Bu, kurşunsuz reflow lehimleme işlemleri için kritiktir.

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

Bu parametreler, cihazın tipik çalışma koşulları altındaki performansını tanımlar.

• Spektral Bant Genişliği (λ_0.5):730 nm ila 1100 nm. Bu, fotodiyotun duyarlılığının tepe değerinin en az yarısı olduğu dalga boyu aralığını tanımlar. Görünür kırmızıdan yakın kızılötesi (NIR) spektrumuna kadar hassastır.
• Tepe Duyarlılık Dalga Boyu (λ_P):940 nm (Tipik). Cihaz, birçok IR LED'in emisyonuyla uyumlu olarak, yaygın NIR bölgesinde maksimum tepki için optimize edilmiştir.
• Kısa Devre Akımı (I_SC):875 nm'de 1 mW/cm² ışınım altında 35 μA (Tipik). Bu parametre, sıfır öngerilim voltajında (fotovoltaik mod) ölçülür.
• Ters Işık Akımı (I_L):Aynı 1 mW/cm², 875 nm koşulu altında V_R=5V'de 25 μA (Tipik). Ters öngerilimde (fotoiletken mod) çalışma, genellikle fotovoltaik moda kıyasla daha yüksek ve daha hızlı tepki sağlar.
• Ters Karanlık Akımı (I_D):V_R=10V'de 5 nA (Tipik), 30 nA (Maks). Bu, tam karanlıktaki kaçak akımdır. Zayıf ışık sinyallerini algılamak için düşük bir karanlık akımı esastır.
• Ters Çökme Gerilimi (V_BR):170V (Tipik), minimum 32V. Bu, ters akımın keskin bir şekilde arttığı gerilimdir. Normal çalışma ters gerilimi bu değerin oldukça altında olmalıdır.

3. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, tasarım için çok önemli olan tipik karakteristik eğrileri içerir.

• Spektral Duyarlılık Eğrisi:Bu grafik, göreceli duyarlılığın dalga boyuna karşı değişimini gösterir. ~940 nm'deki tepe noktasını ve 730 nm'den 1100 nm'ye tanımlanmış bant genişliğini doğrular. Entegre siyah lens, ortam ışığından (gün ışığı) gelen gürültüyü azaltmak için görünür aralıktaki duyarlılığı zayıflatan bir görünür ışık filtresi görevi görür.
• Ters Işık Akımı - Işınım (Ee) Grafiği:Bu eğri, üretilen fotoakım (I_L) ile gelen ışık güç yoğunluğu arasındaki doğrusal ilişkiyi gösterir. Doğrusallık, PIN fotodiyotlarının temel bir özelliğidir ve onları ışık ölçüm uygulamaları için uygun kılar.

4. Mekanik ve Paket Bilgisi

4.1 Paket Boyutları

PD70-01B/TR10, çok küçük bir yüzey montaj paketinde gelir. Ana boyutlar (mm cinsinden) yaklaşık 2.0 x 1.25 gövde boyutunu ve 0.7 mm yüksekliği içerir. Katot tipik olarak paket üzerinde işaretli bir köşe veya bir çentik ile tanımlanır. PCB ayak izi tasarımı için ±0.1mm toleranslı ayrıntılı boyut çizimleri sağlanır.

4.2 Polarite Tanımlama

Doğru kurulum için net polarite işaretlemesi esastır. Veri sayfası paket diyagramı, anot ve katot terminallerini gösterir. Ters öngerilim uygulanırken yanlış polarite bağlantısı, diyotu ileri öngerilimli hale getirerek yüksek akım akışına ve hasara neden olabilir.

5. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

Uygun kullanım, güvenilirlik için kritiktir.

5.1 Depolama ve Nem Duyarlılığı

Cihaz neme duyarlıdır. Alınacak önlemler şunları içerir: orijinal kapalı torbada ≤30°C/%90 RH'de saklama; sevkiyattan itibaren 1 yıl içinde kullanma; açtıktan sonra ≤30°C/%70 RH'de saklama ve 168 saat (7 gün) içinde kullanma. Aşılırsa, lehimlemeden önce 60±5°C'de 24 saatlik bir kurutma işlemi gereklidir.

5.2 Lehimleme Koşulları

• Reflow Lehimleme:Kurşunsuz lehim sıcaklık profili önerilir, tepe sıcaklığı 5 saniyeye kadar 260°C olmalıdır. Reflow işlemi ikiden fazla yapılmamalıdır.
• El Lehimlemesi:Gerekirse, sıcaklığı <350°C ve gücü <25W olan bir lehim havya kullanın. Her terminal için temas süresi <3 saniye olmalı ve termal stresi önlemek için terminaller arasında >2 saniye aralık bırakılmalıdır.
• Onarım:Lehimlemeden sonra önerilmez. Kaçınılmazsa, yarı iletken çip üzerindeki mekanik stresi önlemek için çıkarılırken her iki terminali aynı anda ısıtmak için çift uçlu bir lehim havya kullanılmalıdır.

6. Paketleme ve Sipariş Bilgisi

Standart paketleme, 1000 adet (1000ADET/Makaralı) içeren bir makara formatındadır. Makara boyutları, otomatik pick-and-place ekipmanı işlemesi için belirtilmiştir. Makara üzerindeki etiket, Parça Numarası (P/N), Lot Numarası (LOT No), miktar (QTY) ve diğer izlenebilirlik kodları gibi kritik bilgileri içerir.

7. Uygulama Notları ve Tasarım Hususları

7.1 Tipik Uygulama Devreleri

Fotodiyot iki temel modda kullanılabilir:

1. Fotovoltaik Mod (Sıfır Öngerilim):Fotodiyot, aydınlatıldığında ve harici öngerilim uygulanmadığında bir gerilim/akım üretir. Bu mod, çok düşük karanlık akımı ve gürültü sunar ancak daha yavaş tepki hızı ve daha düşük doğrusallığa sahiptir.
2. Fotoiletken Mod (Ters Öngerilim):Harici bir ters gerilim uygulanır (örneğin, I_L test koşulundaki gibi 5V). Bu mod, tükenim bölgesini daha da genişleterek eklem kapasitansını azaltır ve bunun sonucundaçok daha hızlı anahtarlama sürelerive daha geniş bir ışık şiddeti aralığında daha yüksek doğrusallık sağlar. Bu, IR uzaktan kumanda alıcıları gibi yüksek hızlı algılama için tercih edilen moddur.

7.2 Kritik Tasarım Önlemleri

• Akım Sınırlama/Koruma:Bir devrede çalıştırılırken, akımı sınırlamak için MUTLAKA bir seri direnç kullanılmalıdır. Önlemlerde belirtildiği gibi, "küçük bir gerilim kayması büyük bir akım değişikliğine neden olacaktır (Yanma meydana gelecektir)." Bunun nedeni, ters öngerilim altındaki bir fotodiyotun çok yüksek ışık şiddetine maruz kalması veya yanlışlıkla ileri öngerilimli hale getirilmesi durumunda aşırı akım iletebilmesidir.
• Devre Kartı Yerleşimi:Fotodiyotu amplifikatöre veya karşılaştırıcıya bağlayan izlerdeki parazitik kapasitans ve endüktansı en aza indirin. Bu, yüksek hızlı performansı korumak için hayati önem taşır.
• Ortam Işığı Bastırma:Dahili siyah lens yardımcı olur, ancak ortam ışığında en iyi performans için optik filtreleme (ek bir IR-geçiren filtre) ve elektriksel filtreleme (senkron algılama) gerekli olabilir.

8. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

PD70-01B/TR10, kompakt bir SMD paketindeki özellik kombinasyonu ile kendini farklılaştırır:

• Standart Fotodiyotlara Karşı:PIN yapısı, standart PN fotodiyotlara kıyasla daha düşük kapasitans ve daha hızlı tepki sunar.
• Daha Büyük PIN Diyotlara Karşı:Küçük 2.0x1.25mm ayak izi, alanın kısıtlı olduğu yüksek yoğunluklu PCB tasarımlarına olanak tanır.
• Entegre Filtre:Gün ışığı filtresinin (siyah epoksi) dahil edilmesi, görünür ışık gürültüsünü engellemek için harici bir filtrenin ihtiyacını azaltarak tasarımı basitleştirir.
• Sağlam Derecelendirmeler:Geniş bir çalışma sıcaklığı aralığı (-25°C ila +85°C) ve yüksek tipik bir çökme gerilimi (170V), tasarım marjı ve güvenilirlik sağlar.

9. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

S: "Gün ışığı filtresi"nin amacı nedir?

C: Siyah lens malzemesi, görünür spektrumdaki ışığı (kabaca 400-700 nm) zayıflatırken yakın kızılötesi ışığın (700-1100 nm) geçmesine izin verir. Bu, görünür ışık içeren ortam içi aydınlatmadan (floresan, LED, akkor) gelen girişimi azaltarak, IR tabanlı sistemler için sinyal-gürültü oranını iyileştirir.

S: Bir IR uzaktan kumanda alıcısı için bunu fotovoltaik modda mı yoksa fotoiletken modda mı kullanmalıyım?

C: Hızlı darbe algılama gerektiren IR uzaktan kumanda uygulamaları için (tipik olarak 38-56 kHz taşıyıcı),fotoiletken mod (ters öngerilimli)zorunludur. Bu moddaki azaltılmış kapasitans, cihazın yüksek frekanslı modülasyona tepki vermesini sağlar.

S: Gerekli seri direncin değerini nasıl hesaplarım?

C: Direnç maksimum akımı sınırlar. Bir ters öngerilim V_R uygulanıyorsa ve beklenen maksimum fotoakım I_max ise, basit bir seri direnç R yerleştirilebilir. Üzerindeki gerilim düşümü, diyot üzerindeki öngerilimi önemli ölçüde azaltmamalıdır. Örneğin, V_R= 5V ve I_max~ 50μA ile, 10kΩ'luk bir direnç sadece 0.5V düşürür ve diyot üzerinde 4.5V bırakır. Direnç ayrıca yanlışlıkla ileri öngerilime karşı korunmaya yardımcı olur.

10. Çalışma Prensibi

Bir PIN fotodiyotu, iç fotoelektrik etki prensibiyle çalışır. Yarı iletkenin bant aralığından daha büyük enerjiye sahip fotonlar, içsel bölgede emilerek elektron-boşluk çiftleri oluşturur. Ters öngerilimli tükenim bölgesinde bulunan güçlü elektrik alanı (içsel katman tarafından genişletilir), bu taşıyıcıları hızla ayırarak ilgili terminallere sürüklenmelerine neden olur. Bu yük hareketi, gelen ışık şiddetiyle orantılı bir fotoakım oluşturur. Geniş içsel bölge anahtardır: foton emilimi için hacmi artırır (duyarlılığı iyileştirir) ve eklem kapasitansını azaltır (daha hızlı hız sağlar).

11. Sektör Trendleri

Kompakt, yüksek hızlı ve hassas fotodedektörlere olan talep büyümeye devam ediyor. PD70-01B/TR10 gibi cihazları etkileyen trendler şunları içerir:

• Küçülme:Daha küçük tüketici elektroniği ve IoT cihazları için baskı, performansı korunarak veya iyileştirilerek giderek daha küçük optik sensörlere olan ihtiyacı artırıyor.
• Artırılmış Entegrasyon:Ayrık fotodiyotlar temel olmaya devam ederken, fotodiyotu bir transempedans amplifikatörü (TIA) ve diğer sinyal koşullandırma devreleriyle tek bir pakete entegre etme eğilimi vardır, bu da tasarımı basitleştirir.
• NIR Uygulamalarının Genişlemesi:Geleneksel uzaktan kumandaların ötesinde, NIR algılama, yakınlık algılama, hareket tanıma, spektral analiz ve biyomedikal izleme gibi alanlara genişliyor ve bunların tümü güvenilir fotodedektörler gerektiriyor.
• Gelişmiş Güvenilirlik Standartları:Çevre düzenlemelerine (RoHS, REACH, Halojensiz) uyumluluk ve katı otomotiv/endüstriyel güvenilirlik dereceleri, çeşitli pazarlarda kullanılan bileşenler için standart haline geliyor.