PD70-01B/TR7 Silikon Düzlemsel PIN Fotodiyot Veri Sayfası - 2.0x1.25x0.9mm - 32V Ters Gerilim - 940nm Tepe Dalgaboyu - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

PD70-01B/TR7, kızılötesi ışığa karşı hızlı tepki ve yüksek hassasiyet gerektiren uygulamalar için tasarlanmış yüksek performanslı bir Silikon Düzlemsel PIN Fotodiyot'tur. Kompakt boyutu ve geniş bir sıcaklık aralığında sağlam performansı, onu çeşitli elektronik sistemler için çok yönlü bir bileşen haline getirir.

1.1 Temel Avantajlar ve Hedef Pazar

Bu fotodiyot, ortam ışığı girişimini azaltmak için yerleşik gün ışığı filtresi, tepe dalgaboyunda yüksek hassasiyet ve kısa anahtarlama sürelerini mümkün kılan çok düşük eklem kapasitansı gibi birkaç temel avantaj sunar. Küçük, yüzey montajlı paketi kurşunsuzdur ve RoHS, REACH ve halojensiz standartlara uygundur. Bu özellikler, onu özellikle televizyon ve cihaz uzaktan kumandaları, kızılötesi ses iletimi, video kaydediciler, fotokopi makineleri, asansör sensörleri ve genel amaçlı ölçüm ve kontrol sistemleri gibi tüketici elektroniği, endüstriyel kontrol ve iletişim uygulamaları için uygun kılar.

2. Teknik Parametre Derinlemesine İnceleme

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Cihaz, belirtilen sınırlar içinde güvenilir bir şekilde çalışacak şekilde tasarlanmıştır. Maksimum ters gerilim (VR) 32V'dur. Çalışma sıcaklığı (Topr) aralığı -25°C ila +85°C arasında çalışabilir ve -40°C ila +85°C arasında saklanabilir (Tstg). Maksimum lehimleme sıcaklığı (Tsol), 5 saniyeyi aşmayan bir süre için 260°C'dir. Güç dağılımı (Pd), 25°C veya altındaki serbest hava sıcaklığında 150 mW olarak derecelendirilmiştir.

2.2 Elektro-Optik Karakteristikler

25°C standart sıcaklıkta, fotodiyot belirli performans metrikleri sergiler. Spektral bant genişliği (λ0.5) 730 nm ila 1100 nm aralığındadır ve tepe hassasiyeti (λP) 940 nm'dedir, bu da onu yakın kızılötesi spektrumda konumlandırır. 940 nm'de 1 mW/cm² ışınım altında, tipik kısa devre akımı (ISC) 35 µA'dır ve VR=5V'de tipik ters ışık akımı (IL) 25 µA'dır (min. 17 µA). VR=10V'deki ters karanlık akımı (ID) tipik olarak 5 nA'dır, maksimum 30 nA'dır. Ters çökme gerilimi (VBR) minimum 32V'dur, tipik olarak 100 µA akımda 170V'dur.

3. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, tablolanmış minimum, tipik ve maksimum değerlerin ötesinde cihaz davranışı hakkında daha derin bir içgörü sağlayan tipik karakteristik eğrileri içerir.

3.1 Spektral Hassasiyet

Bir grafik (Şekil.1), normalize edilmiş spektral tepkinin dalgaboyuna karşı değişimini gösterir. Eğri, yaklaşık 730 nm civarında başlayan, 940 nm'de tepe yapan ve ardından 1100 nm'ye doğru kademeli olarak düşen bir hassasiyet artışı gösterir. Bu, özellikle yaygın 940 nm IR yayıcılar için kızılötesi algılamaya yönelik optimizasyonunu doğrularken, gün ışığı filtresi görünür spektrumdaki hassasiyeti zayıflatır.

3.2 Tepki Doğrusallığı

Başka bir grafik (Şekil.2), Ters Işık Akımını (IL) Işınıma (Ee) karşı çizer. Bu eğrinin oldukça doğrusal bir ilişki göstermesi beklenir, bu da fotoakım çıkışının çalışma aralığı boyunca gelen ışık gücüyle doğru orantılı olduğunu gösterir; bu, ölçüm ve kontrol uygulamaları için kritik bir özelliktir.

4. Mekanik ve Paket Bilgisi

4.1 Paket Boyutları ve Polarite

PD70-01B/TR7, kompakt bir yüzey montajlı pakette gelir. Detaylı boyut çizimleri sağlanmıştır. Paket gövde boyutları yaklaşık 2.0 mm uzunluk, 1.25 mm genişlik ve 0.9 mm yüksekliktir (bacaklar hariç). Katot tipik olarak, genellikle paket üzerinde bir çentik, pahlı kenar veya bir nokta ile işaretlenir. Tasarımcılar, doğru PCB ayak izi tasarımı ve montaj yönü için kesin polarite tanımlama işaretleyicisi ve pad düzeni için detaylı paket çizimine başvurmalıdır.

4.2 Taşıyıcı Bant ve Makara Özellikleri

Otomatik montaj için, bileşen taşıyıcı bant ve makarada tedarik edilir. Bant genişliği, yuva boyutları ve makara çapı, standart pick-and-place ekipmanlarıyla uyumlu olacak şekilde belirtilmiştir. Standart paketleme miktarı makara başına 1000 adettir.

5. Lehimleme ve Montaj Yönergeleri

5.1 Reflow Lehimleme Profili

Kurşunsuz lehimleme için belirli bir sıcaklık profili takip edilmelidir. Önerilen profil, bir ön ısıtma aşaması, bir soak bölgesi, 260°C'yi aşmayan bir tepe reflow sıcaklığı ve kontrollü bir soğutma fazını içerir. Likidüs üzerindeki toplam süre ve maksimum tepe sıcaklık süresi, epoksi paketin ve yarı iletken çipin termal hasar görmesini önlemek için kritiktir. Reflow lehimleme iki kereden fazla yapılmamalıdır.

5.2 El Lehimleme ve Yeniden İşleme

El lehimleme gerekliyse, aşırı dikkat gösterilmelidir. Lehim havya ucu sıcaklığı 350°C'nin altında olmalı ve her bir terminalle temas süresi, 25W veya daha az kapasiteli bir havya kullanılarak lehim bağlantısı başına 3 saniyeden az olmalıdır. Her terminal lehimlendikten sonra iki saniyeden fazla bir soğutma aralığı gereklidir. Yeniden işleme için, her iki terminali aynı anda ısıtmak ve mekanik stresi önlemek için çift uçlu bir lehim havya önerilir. Yeniden işlemenin cihaz karakteristikleri üzerindeki uygulanabilirliği ve etkisi önceden değerlendirilmelidir.

6. Depolama ve Kullanım Önlemleri

6.1 Nem Hassasiyeti

Bu cihaz neme karşı hassastır. Nem bariyerli torba, bileşenler kullanıma hazır olana kadar açılmamalıdır. Açmadan önce, depolama koşulları 30°C veya daha az ve %90 Bağıl Nem (RH) veya daha az olmalıdır. Açılmamış torbadaki toplam raf ömrü bir yıldır. Açıldıktan sonra, bileşenler 30°C veya daha az ve %60 RH veya daha az nemde saklanmalı ve 168 saat (7 gün) içinde kullanılmalıdır. Silika jel kurutucu doygunluğu gösteriyorsa veya depolama süresi aşılmışsa, kullanımdan önce 60 ±5°C'de 24 saatlik bir pişirme işlemi gereklidir.

6.2 Elektriksel Koruma

Kritik bir önlem, aşırı akım korumasıdır. Bir diyot olarak, polarma altında çalıştırılırken seri bir akım sınırlayıcı dirençle kullanılmalıdır. Bu direnç olmadan, uygulanan gerilimdeki küçük bir artış, büyük ve potansiyel olarak yıkıcı bir akım artışına neden olarak yanmaya yol açabilir. Direnç değeri, çalışma gerilimi ve istenen fotoakım veya karanlık akım temel alınarak hesaplanmalıdır.

7. Uygulama Önerileri ve Tasarım Hususları

7.1 Tipik Uygulama Devreleri

PD70-01B/TR7 iki temel konfigürasyonda kullanılabilir: fotovoltaik mod (sıfır polarma) ve fotokondüktif mod (ters polarma). Fotovoltaik modda, aydınlatıldığında bir gerilim/akım üretir, basit ışık algılama için uygundur. Fotokondüktif modda (örneğin 5V gibi bir ters polarma gerilimi uygulanarak), tepki hızı önemli ölçüde daha hızlıdır ve doğrusallık iyileştirilir, bu da onu IR uzaktan kumandalardaki gibi yüksek hızlı darbe algılama için ideal kılar. Transempedans amplifikatörü (TIA) devresi, küçük fotoakımı kullanılabilir bir gerilim sinyaline dönüştürmek için yaygın olarak kullanılır.

7.2 Tasarım Hususları

Anahtar tasarım faktörleri şunları içerir:Polarma:Hız ve doğrusallık gereksinimlerine göre çalışma modunu seçin.Bant Genişliği:Düşük kapasitans (hızlı anahtarlama süresi ile ima edilir), uygun bir düşük gürültülü amplifikatörle eşleştirildiğinde yüksek bant genişliğine izin verir.Optik Filtreleme:Yerleşik gün ışığı filtresi faydalıdır, ancak belirli uygulamalar için istenmeyen dalgaboylarını engellemek üzere ek harici optik filtreler gerekebilir.PCB Yerleşimi:Fotodiyotu ve amplifikatörünü birbirine yakın tutarak parazitik kapasitansı ve gürültü alımını en aza indirin. Anot ve katodun paket işaretine göre doğru yönlendirildiğinden emin olun.

8. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Standart fotodiyotlar veya fototransistörlerle karşılaştırıldığında, PD70-01B/TR7'nin PIN yapısı belirgin avantajlar sunar. P ve N katmanları arasındaki içsel (I) bölge, eklem kapasitansını azaltarak daha hızlı tepki sürelerini (kısa anahtarlama süresi) mümkün kılar. Bu, onu IR üzerinden yüksek hızlı veri iletimi için üstün kılar. Yüksek hassasiyeti ve belirtilen karanlık akım parametreleri iyi bir sinyal-gürültü oranı sağlar. Entegre gün ışığı filtresi, tüm temel fotodiyotlarda bulunmayan pratik bir özelliktir ve ortam ışığı ortamları için tasarımı basitleştirir.

9. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

9.1 Gün ışığı filtresinin amacı nedir?

Gün ışığı filtresi, görünür ışık spektrumundaki (yaklaşık 400-700 nm) hassasiyeti zayıflatır. Bu, güneş ışığı veya oda aydınlatması gibi ortam ışık kaynaklarından gelen gürültü ve girişimi azaltarak, cihazın bir uzaktan kumandadan veya diğer IR kaynağından gelen modüle edilmiş kızılötesi sinyalleri daha güvenilir bir şekilde algılamasını sağlar.

9.2 Seri direncin değerini nasıl seçerim?

Seri direnç, hem karanlık hem de aydınlatılmış koşullardaki akımı sınırlar. Ters polarma modunda, direnç değeri (R) Ohm Kanunu kullanılarak tahmin edilebilir: R ≈ (Besleme Gerilimi - Diyot Ters Gerilim Düşümü) / Maksimum Beklenen Akım. Akım, maksimum güç dağılımı limitinin oldukça altında tutulmalıdır. Muhafazakar bir değerle (örneğin, 10kΩ) başlayın ve sinyal genliği ve hız gereksinimlerine göre ayarlayın.

9.3 Bu sensör görünür ışığı algılayabilir mi?

Spektral aralığı 730 nm'de (kırmızı görünür ışığın sınırı) başlasa da, gün ışığı filtresi nedeniyle görünür spektrumdaki hassasiyeti çok düşüktür. Esas olarak 940 nm için optimize edilmiş bir kızılötesi dedektördür. Görünür ışık algılama için, IR engelleyici veya gün ışığı filtresi olmayan bir fotodiyot gerekli olacaktır.

10. Çalışma Prensibi Tanıtımı

Bir Silikon PIN Fotodiyot, ışığı elektrik akımına dönüştüren bir yarı iletken cihazdır. Silikonun bant aralığından daha büyük enerjiye sahip fotonlar cihaza çarptığında, tükenim bölgesinde elektron-boşluk çiftleri üretirler. Bir PIN yapısında, geniş bir içsel (I) bölge, P-tipi ve N-tipi bölgeler arasına sıkıştırılmıştır. Bu geniş I-bölgesi, foton emilimi için daha büyük bir tükenim alanı yaratır ve kritik olarak, eklem kapasitansını azaltır. Ters polarma altında, elektrik alanı bu yük taşıyıcılarını kontaklara süpürür ve gelen ışık şiddetiyle orantılı bir fotoakım üretir. "Düzlemsel" işlem, tipik olarak kararlı ve tutarlı performansa sahip cihazlar üreten imalat tekniğini ifade eder.