PD204-6B 3mm光电二极管数据手册 - 3mm直径 - 32V反向电压 - 940nm峰值灵敏度

1. 产品概述

PD204-6B是一款高性能硅PIN光电二极管，专为需要快速响应和对可见光及近红外光谱具有高灵敏度的应用而设计。该器件采用标准的3mm直径黑色塑料封装，旨在提供可靠的光学传感能力。其光谱响应经过专门匹配，可与可见光和红外发射二极管（IRED）互补，使其成为光电系统中理想的接收组件。该器件采用无铅材料制造，符合相关环保法规，确保适用于现代电子制造。

2. 关键特性与核心优势

PD204-6B通过多项满足严苛传感应用需求的关键性能特性脱颖而出。

快速响应时间：该器件在指定测试条件（VR=10V，RL=100Ω）下，典型的上升/下降时间为6纳秒，使其能够检测光强度的快速变化。这对于涉及数据传输、物体检测和时序敏感测量的应用至关重要。
高光敏度：在940nm波长、1 mW/cm²辐照度下，典型的短路电流（I_SC）为3.0 μA，光电二极管能从低光照水平产生强电信号，从而提高信噪比和系统可靠性。
小结电容：在VR=5V、f=1MHz条件下，典型的总电容（C_t）低至5 pF，这有助于实现快速响应时间，并允许在更高带宽的电路中工作而不会导致信号显著衰减。
坚固结构：该器件采用黑色透镜，有助于最大限度地减少不必要的环境光干扰，并封装在耐用的、行业标准的3mm规格外壳中。
环保合规：产品为无铅设计，旨在持续符合RoHS和欧盟REACH法规，满足全球环境和安全标准。

3. 技术参数深度解析

理解电气和光学规格对于正确的电路设计和集成至关重要。

3.1 绝对最大额定值

这些额定值定义了可能对器件造成永久性损坏的极限。操作应始终保持在这些界限内。

反向电压（V_R）：32 V。这是可以施加在光电二极管引脚两端的最大反向偏置电压。
功耗（P_C）：在25°C或以下自由空气温度下为150 mW。该额定值随环境温度升高而降低，如降额曲线所示。
工作温度（T_opr）：-40°C 至 +85°C。该器件被指定在此宽广的工业温度范围内正常工作。
存储温度（T_stg）：-40°C 至 +100°C。
焊接温度（T_sol）：260°C。这指导了回流焊接工艺参数。

3.2 光电特性 (Ta=25°C)

这些参数定义了器件在正常工作条件下的性能。典型值代表分布的中心，而最小值和最大值定义了保证的极限。

光谱响应：光电二极管在大约840 nm至1100 nm的范围内（在0.5相对响应点处）具有灵敏度，峰值灵敏度（λ_P）位于940 nm。这使其非常适合与940nm红外LED配对使用。
光电流产生：
- 短路电流（I_SC）：在 E_e=1mW/cm²，λ_p=940nm 条件下，典型值 3.0 μA。这是二极管两端电压为零时产生的电流（光伏模式）。
- 反向光电流（I_L）：在 E_e=1mW/cm²，λ_p=940nm，V_R=5V 条件下，最小值 1.0 μA，典型值 3.0 μA。这是二极管处于反向偏置时的电流，这是实现速度和线性的最常见工作模式。
暗电流（I_D）：在 V_R=10V，E_e=0mW/cm² 条件下，最大值 10 nA。这是无光照时流过的小漏电流。低暗电流对于检测微弱光信号至关重要。
开路电压（V_OC）：在 E_e=1mW/cm²，λ_p=940nm 条件下，典型值 0.42 V。这是光照下开路两端产生的电压。
电容（C_t）：在 V_R=5V，f=1MHz 条件下，典型值 5 pF。此结电容影响RC时间常数，从而影响传感电路的带宽。
响应速度（t_r/t_f）：在 V_R=10V，R_L=100Ω 条件下，典型值 6 ns。定义了输出电流跟随输入光变化的快慢。

4. 性能曲线分析

图形数据提供了参数如何随工作条件变化的深入见解。

4.1 功耗与环境温度关系

降额曲线显示，当环境温度超过25°C时，最大允许功耗线性下降。设计人员必须确保工作点（反向电压 * 光电流 + 暗电流）不超过此曲线，以防止热过载。

4.2 光谱灵敏度

光谱响应曲线说明了光电二极管相对灵敏度随波长的变化关系。它确认了940nm处的峰值以及大约840nm至1100nm的有用带宽。黑色透镜材料塑造了此响应，过滤了一些较短波长。

5. 机械与封装信息

PD204-6B采用标准的径向引线、3mm直径封装。

5.1 封装尺寸

尺寸图提供了PCB焊盘设计和机械集成的关键尺寸。关键尺寸包括总直径（3mm）、引脚间距、引脚直径和元件高度。所有未注公差为±0.25mm。阴极通常由较长的引脚或封装边缘的平面标记来识别。

5.2 极性识别

正确的极性至关重要。该器件是一个二极管。阳极通常是较短的引脚或靠近封装平面侧的引脚。施加反向偏置（正电压接阴极，负电压接阳极）是光电导模式的标准工作条件。

6. 焊接与组装指南

回流焊接：最大焊接温度规定为260°C。适用于无铅组件的标准红外或对流回流焊曲线。应根据行业标准控制液相线以上的时间，以防止封装损坏。
手工焊接：如果必须进行手工焊接，请使用温控烙铁。将每个引脚的接触时间限制在3秒以内，温度不超过350°C，以避免塑料封装和内部半导体芯片受到热应力。
清洗：使用与黑色塑料环氧树脂材料兼容的清洗剂。除非已验证对元件安全，否则避免使用超声波清洗。
存储条件：在规定的-40°C至+100°C温度范围内，储存在干燥、惰性的环境中。自发货之日起12个月内使用，以保证符合公布的规格。

7. 包装与订购信息

7.1 包装规格

产品采用防静电袋包装。标准包装数量为每袋200至1000片。四袋装入一个内盒，一个内盒装在一个外箱中发货。

7.2 标签信息

袋标签包含必要的可追溯性和产品信息，包括零件号（P/N）、数量（QTY）、批号（LOT No.）和日期代码。产品未按特定参数（如光强或波长）进行分档或分级；它按照标准光电特性表供货。

8. 应用建议

8.1 典型应用电路

PD204-6B通常用于两种主要的电路配置：

光电导（反向偏置）模式：这是高速和线性操作的首选模式。施加反向偏置电压（例如，5V至10V，保持在V_R=32V以下）。光电流（I_L）流过一个负载电阻（R_L）。R_L两端的电压降就是输出信号。较小的R_L提供更快的响应但电压输出较低。通常使用跨阻放大器（TIA）将光电流转换为具有高增益和带宽的电压。
光伏（零偏置）模式：光电二极管直接连接到高阻抗负载（如运算放大器输入端）。它产生与光强度成比例的电压（V_OC）。这种模式噪声低，但响应较慢且线性度较差。

8.2 设计注意事项

偏置：为了获得最佳速度和线性度，请在反向偏置下工作。确保偏置电压加上任何信号电压不超过32V的最大值。
带宽与负载：总电容（光电二极管 + 放大器输入）和负载电阻/形成限制带宽的主极点（BW ≈ 1/(2πRC)）。相应地选择R_L或TIA反馈电阻。
环境光抑制：黑色透镜有助于抑制，但对于高环境光环境，请考虑使用光学滤波（例如，940nm带通滤波器）并对红外光源进行调制，配合同步检测。
PCB布局：将光电二极管靠近放大器输入端放置，以最小化杂散电容和噪声拾取。使用接地层进行屏蔽。在器件附近使用电容对偏置电源进行去耦。

9. 技术对比与差异化

与光电晶体管相比，PD204-6B PIN光电二极管提供显著更快的响应时间（纳秒级对微秒级）和在宽光强范围内更好的线性度。它没有内部增益，这导致输出电流较低，但温度依赖性也较低，性能更可预测。与其他光电二极管相比，其3mm封装、940nm峰值灵敏度、32V反向电压和快速速度的组合，使其成为通用红外传感的多功能选择。

10. 常见问题解答 (FAQ)

问：I_SC和I_L?

有什么区别？答：I_SC（短路电流）是在二极管两端电压为零时测量的。I_L（反向光电流）是在施加指定反向偏置电压时测量的。I_L通常非常接近I_SC，并且是在常见的反向偏置模式下用于设计的参数。

问：如何将光电流转换为可用的电压？

答：最简单的方法是使用负载电阻（V_out= I_L* R_L）。为了获得更好的性能，请使用跨阻放大器，它在光电二极管阴极提供一个低阻抗的虚地，最大化速度和线性度，并给出V_out= -I_L* R_feedback.

）。

问：我可以将其与可见光源一起使用吗？

答：可以，但灵敏度会降低。光谱响应曲线显示它对可见光波长也有灵敏度，但其峰值在红外区域。对于可见光源的最佳性能，峰值在可见光谱（例如，550-650nm）的光电二极管会更合适。_BR问：反向击穿电压（V

）测试的目的是什么？_R答：这是一项质量和鲁棒性测试，指示二极管进入雪崩击穿的电压。正常工作应始终远低于此值（通常使用V

为5V-10V）。

11. 实际应用案例案例1：自动门中的物体接近传感器。

一个红外LED（940nm）和PD204-6B分别放置在门道的两侧。当光束未被遮挡时，检测到稳定的光电流。当有人遮挡光束时，光电流的下降触发开门机构。PD204-6B的快速响应确保了即时检测。案例2：复印机中的纸张检测。

光电二极管可通过从纸张表面反射红外光束来检测纸张的有无。其高灵敏度使其能够与低反射率的纸张配合工作，且小封装适合狭小空间。案例3：简易数据链路。

通过在光电二极管带宽内的频率（通过适当的电路设计可达数MHz）调制红外LED，PD204-6B可用于短距离、低数据速率的无线通信，例如在遥控器或传感器遥测中。

12. 工作原理

PIN光电二极管是一种半导体器件，具有一个宽的、轻掺杂的本征（I）区，夹在P型和N型区域之间。当能量大于半导体带隙的光子在本征区被吸收时，它们会产生电子-空穴对。在内建电势（光伏模式）或外加反向偏置电场（光电导模式）的影响下，这些电荷载流子被分离，产生与入射光强度成正比的光电流。宽的本征区降低了结电容（实现高速）并增加了光子吸收的体积（提高灵敏度）。

13. 行业趋势与背景

像PD204-6B这样的光电二极管是不断增长的光电子和传感领域的基础组件。趋势包括与片上放大和信号调理的集成度不断提高（例如，在集成光学传感器中），对更高速度以支持激光雷达和光通信的需求，以及对消费电子和物联网设备更小封装尺寸的要求。同时，人们也在持续推动在更宽温度范围内改善性能和降低功耗。像这样具有标准封装和性能表征明确的器件，对于大量工业、商业和汽车传感应用仍然至关重要，在这些应用中，可靠性和成本效益至关重要。

LED规格术语详解

LED技术术语完整解释

一、光电性能核心指标

术语	单位/表示	通俗解释	为什么重要
光效（Luminous Efficacy）	lm/W（流明/瓦）	每瓦电能发出的光通量，越高越节能。	直接决定灯具的能效等级与电费成本。
光通量（Luminous Flux）	lm（流明）	光源发出的总光量，俗称"亮度"。	决定灯具够不够亮。
发光角度（Viewing Angle）	°（度），如120°	光强降至一半时的角度，决定光束宽窄。	影响光照范围与均匀度。
色温（CCT）	K（开尔文），如2700K/6500K	光的颜色冷暖，低值偏黄/暖，高值偏白/冷。	决定照明氛围与适用场景。
显色指数（CRI / Ra）	无单位，0–100	光源还原物体真实颜色的能力，Ra≥80为佳。	影响色彩真实性，用于商场、美术馆等高要求场所。
色容差（SDCM）	麦克亚当椭圆步数，如"5-step"	颜色一致性的量化指标，步数越小颜色越一致。	保证同一批灯具颜色无差异。
主波长（Dominant Wavelength）	nm（纳米），如620nm（红）	彩色LED颜色对应的波长值。	决定红、黄、绿等单色LED的色相。
光谱分布（Spectral Distribution）	波长 vs. 强度曲线	显示LED发出的光在各波长的强度分布。	影响显色性与颜色品质。

二、电气参数

术语	符号	通俗解释	设计注意事项
正向电压（Forward Voltage）	Vf	LED点亮所需的最小电压，类似"启动门槛"。	驱动电源电压需≥Vf，多个LED串联时电压累加。
正向电流（Forward Current）	If	使LED正常发光的电流值。	常采用恒流驱动，电流决定亮度与寿命。
最大脉冲电流（Pulse Current）	Ifp	短时间内可承受的峰值电流，用于调光或闪光。	脉冲宽度与占空比需严格控制，否则过热损坏。
反向电压（Reverse Voltage）	Vr	LED能承受的最大反向电压，超过则可能击穿。	电路中需防止反接或电压冲击。
热阻（Thermal Resistance）	Rth（°C/W）	热量从芯片传到焊点的阻力，值越低散热越好。	高热阻需更强散热设计，否则结温升高。
静电放电耐受（ESD Immunity）	V（HBM），如1000V	抗静电打击能力，值越高越不易被静电损坏。	生产中需做好防静电措施，尤其高灵敏度LED。

三、热管理与可靠性

术语	关键指标	通俗解释	影响
结温（Junction Temperature）	Tj（°C）	LED芯片内部的实际工作温度。	每降低10°C，寿命可能延长一倍；过高导致光衰、色漂移。
光衰（Lumen Depreciation）	L70 / L80（小时）	亮度降至初始值70%或80%所需时间。	直接定义LED的"使用寿命"。
流明维持率（Lumen Maintenance）	%（如70%）	使用一段时间后剩余亮度的百分比。	表征长期使用后的亮度保持能力。
色漂移（Color Shift）	Δu′v′ 或麦克亚当椭圆	使用过程中颜色的变化程度。	影响照明场景的颜色一致性。
热老化（Thermal Aging）	材料性能下降	因长期高温导致的封装材料劣化。	可能导致亮度下降、颜色变化或开路失效。

四、封装与材料

术语	常见类型	通俗解释	特点与应用
封装类型	EMC、PPA、陶瓷	保护芯片并提供光学、热学接口的外壳材料。	EMC耐热好、成本低；陶瓷散热优、寿命长。
芯片结构	正装、倒装（Flip Chip）	芯片电极布置方式。	倒装散热更好、光效更高，适用于高功率。
荧光粉涂层	YAG、硅酸盐、氮化物	覆盖在蓝光芯片上，部分转化为黄/红光，混合成白光。	不同荧光粉影响光效、色温与显色性。
透镜/光学设计	平面、微透镜、全反射	封装表面的光学结构，控制光线分布。	决定发光角度与配光曲线。

五、质量控制与分档

术语	分档内容	通俗解释	目的
光通量分档	代码如 2G、2H	按亮度高低分组，每组有最小/最大流明值。	确保同一批产品亮度一致。
电压分档	代码如 6W、6X	按正向电压范围分组。	便于驱动电源匹配，提高系统效率。
色区分档	5-step MacAdam椭圆	按颜色坐标分组，确保颜色落在极小范围内。	保证颜色一致性，避免同一灯具内颜色不均。
色温分档	2700K、3000K等	按色温分组，每组有对应的坐标范围。	满足不同场景的色温需求。

六、测试与认证

术语	标准/测试	通俗解释	意义
LM-80	流明维持测试	在恒温条件下长期点亮，记录亮度衰减数据。	用于推算LED寿命（结合TM-21）。
TM-21	寿命推演标准	基于LM-80数据推算实际使用条件下的寿命。	提供科学的寿命预测。
IESNA标准	照明工程学会标准	涵盖光学、电气、热学测试方法。	行业公认的测试依据。
RoHS / REACH	环保认证	确保产品不含有害物质（如铅、汞）。	进入国际市场的准入条件。
ENERGY STAR / DLC	能效认证	针对照明产品的能效与性能认证。	常用于政府采购、补贴项目，提升市场竞争力。

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