PD333-3C/H0/L811 5毫米硅PIN光电二极管规格书 - 5毫米直径 - 35V反向电压 - 透明透镜 - 中文技术文档

1. 产品概述

PD333-3C/H0/L811是一款高速、高灵敏度的硅PIN光电二极管，采用标准的5毫米直径塑料封装。该器件使用透明环氧树脂透镜，使其对包括可见光和红外波长在内的宽光谱辐射敏感。其主要设计重点是实现快速响应时间和高光敏度，同时保持较小的结电容，适用于需要精确快速光检测的应用。

该元件的主要优势包括其符合现代环保和安全标准。它是一款无铅产品，符合欧盟REACH法规，并满足无卤要求，溴（Br）和氯（Cl）含量均低于900 ppm，总和低于1500 ppm。产品本身设计符合RoHS规范。

2. 技术规格详解

2.1 绝对最大额定值

该器件设计为在指定限值内可靠工作。超出这些额定值可能导致永久性损坏。

• 反向电压 (V_R):35 V - 可施加在光电二极管上的最大反向偏置电压。
• 功耗 (P_d):150 mW - 器件可耗散的最大功率。
• 工作温度 (T_opr):-25°C 至 +85°C - 正常工作的环境温度范围。
• 存储温度 (T_stg):-40°C 至 +100°C - 非工作状态下的存储温度范围。
• 引脚焊接温度 (T_sol):最高260°C，持续时间不超过5秒。

2.2 光电特性 (Ta=25°C)

这些参数定义了光电二极管在典型条件下的核心性能。

• 光谱带宽 (λ_0.1):400 nm 至 1100 nm。该器件对从紫/蓝光区域到近红外区域的光均有响应。
• 峰值灵敏度波长 (λ_P):940 nm (典型值)。该光电二极管在近红外光谱范围内最敏感。
• 开路电压 (V_OC):在470 nm波长、辐照度为1 mW/cm²的条件下，典型值为0.38 V。
• 短路电流 (I_SC):在470 nm波长、辐照度为1 mW/cm²的条件下，典型值为45 μA。
• 反向光电流 (I_L):这是二极管反向偏置时产生的光电流。
  • 在470 nm波长、V_R=5V、E_e=1 mW/cm²条件下，典型值为46 μA。
  • 在940 nm峰值灵敏度波长、V_R=5V、E_e=1 mW/cm²条件下，典型值为60 μA。
• 反向暗电流 (I_D):在V_R=10V、完全黑暗条件下，最大值为10 nA。这是漏电流，是弱光灵敏度的一个关键参数。
• 反向击穿电压 (V_BR):典型值为130 V，最小值为35 V，在黑暗条件下、反向电流为100 μA时测得。
• 视角 (2θ_1/2):典型值为80°。这定义了光电二极管保持其轴向灵敏度一半的角度范围。

3. 性能曲线分析

规格书包含几条对设计工程师至关重要的特性曲线。

3.1 功耗与环境温度关系

该图表显示了最大允许功耗随环境温度升高而降额的情况。额定150 mW在25°C时有效，并在100°C时线性降至0 mW。此曲线对于确保器件在应用环境中不过热至关重要。

3.2 光谱灵敏度

此曲线说明了光电二极管在其工作波长范围（400-1100 nm）内的相对响应度，确认了在940 nm附近的峰值灵敏度，以及由于透明透镜而在可见光谱中的显著响应。

3.3 反向光电流与辐照度关系

此图展示了产生的光电流 (I_L) 与入射光功率密度 (E_e) 之间的线性关系。它证实了该器件适用于线性度很重要的光测量应用。

3.4 暗电流与环境温度关系

暗电流 (I_D) 随温度呈指数增长。此曲线对于在高温下运行的应用至关重要，因为它定义了探测器的噪声基底。

3.5 相对光电流与角度偏移关系

此极坐标图直观地表示了80°的视角，显示了当入射光角度偏离中心轴（0°）时，检测到的信号强度如何下降。

4. 机械与封装信息

4.1 封装尺寸

该光电二极管采用标准的5毫米径向引线封装。关键尺寸包括本体直径5.0毫米、典型的环氧树脂圆顶高度和引脚间距。所有未注公差为±0.25毫米。规格书中提供了详细的尺寸图，用于PCB焊盘设计。

4.2 极性识别

阴极（K）通常通过较长的引脚、封装边缘的平面或其他根据封装图纸的标记来识别。在电路组装过程中必须注意正确的极性，以确保正确的反向偏置操作。

5. 焊接与组装指南

焊接过程中的小心处理对于防止环氧树脂球泡和内部结构损坏至关重要。

• 通用规则：焊点与环氧树脂球泡之间保持至少3毫米的距离。建议在连接条基座之外进行焊接。
• 手工焊接：使用烙铁头温度不超过350°C（最大30W）的烙铁。每个引脚的焊接时间限制在3秒以内。
• 波峰焊/浸焊：预热最高至100°C，持续时间不超过60秒。焊锡槽温度不应超过260°C，停留时间最长5秒。
• 关键说明：
  • 避免在器件处于高温时对引脚施加机械应力。
  • 不要进行超过一次的浸焊或手工焊接。
  • 在器件冷却至室温之前，保护环氧树脂球泡免受冲击或振动。
  • 避免从峰值焊接温度快速冷却。
  • 始终使用能实现可靠连接的最低焊接温度。

6. 包装与订购信息

6.1 包装规格

器件采用防静电袋包装以提供保护。标准包装流程为：

1. 每防静电袋装500件。
2. 每内盒装5袋（共2500件）。
3. 每外主箱装10个内盒（共25,000件）。

6.2 标签规格

产品标签包含用于追溯和识别的关键信息，包括客户部件号（CPN）、产品号（P/N）、包装数量（QTY）、批号和日期代码（月份标识符）。

7. 应用建议

7.1 典型应用场景

• 高速光电检测：适用于需要快速脉冲检测的数据通信链路（例如，红外遥控器、光学编码器、接近传感器）。
• 安防系统：可用于入侵检测光束、烟雾探测器或用于自动照明控制的环境光感应。
• 相机系统：适用于测光、自动曝光控制或作为红外截止滤光片控制传感器。

7.2 设计考量

• 偏置：为了获得最快的响应和线性度，应在反向偏置（光电导）模式下操作光电二极管。通常使用跨阻放大器（TIA）将光电流转换为电压。
• 带宽与灵敏度：结电容（由快速响应暗示）和负载电阻值将决定电路的带宽。在带宽（较低的R）和灵敏度/输出电压（较高的R）之间存在权衡。
• 光学设计：80°的视角相对较宽。对于定向传感，可能需要光圈或镜筒来限制视场。
• 暗电流补偿：在精密的弱光应用中，暗电流及其随温度的变化可能需要在信号调理电路中进行补偿。

8. 技术对比与差异化

与标准PN光电二极管相比，这款PIN光电二极管具有明显优势：

• 更快的响应时间：PIN结构中的本征（I）区降低了结电容，从而实现更高的开关速度和带宽。
• 改善的线性度：宽本征区使得光电流在宽范围内相对于入射光功率具有更好的线性度。
• 更低的暗电流（在可比电压下）：虽然取决于具体设计，但该结构有时可以实现更低的漏电流。
• 宽光谱灵敏度：与有色透镜不同，透明透镜不会滤除可见光，使其成为需要从可见光到近红外响应的应用的通用选择。

9. 常见问题解答 (基于技术参数)

Q1: 在470nm和940nm下工作有什么区别？

A: 光电二极管在其峰值波长940nm处明显更敏感（相同条件下，典型值60 μA，而470nm处为46 μA）。为了获得最大信号输出，940nm附近的红外光源是理想选择。在470nm处的响应也允许该器件与蓝/绿可见光源一起使用。

Q2: 我可以在没有反向偏置电压的情况下使用这个光电二极管吗？

A: 可以，它可以在光伏模式（零偏置）下使用，产生开路电压 (V_OC)。然而，对于高速或大多数线性应用，建议使用反向偏置（光电导模式），因为它可以降低结电容并改善响应时间。

Q3: 3毫米焊接距离规则有多关键？

A: 非常关键。沿引脚传导的过多热量可能导致环氧树脂密封开裂或损坏半导体芯片，从而导致立即失效或降低长期可靠性。

Q4: "视角"规格对我的设计意味着什么？

A: 这意味着光电二极管将在80°锥角（任何方向偏离轴心40°）内有效检测光线。角度大于此的入射光将产生明显更弱的信号。这对于将传感器与光源对齐或定义检测区域非常重要。

10. 实际应用案例

设计一个简单的接近传感器：

PD333-3C/H0/L811可以与一个红外LED（例如，发射波长为940nm）配对，创建一个接近或物体检测传感器。红外LED由脉冲电流驱动。光电二极管放置在LED旁边但在光学上隔离，检测从物体反射的红外光。光电二极管的输出连接到TIA，然后连接到比较器。当没有物体存在时，检测到的信号很低（仅环境红外光）。当物体靠近时，反射的脉冲使信号超过设定的阈值，触发比较器。PIN二极管的快速响应时间允许快速检测，并且可以支持调制信号以抑制环境光干扰。

11. 工作原理简介

PIN光电二极管是一种具有三层结构的半导体器件：P型、本征（未掺杂）和N型（P-I-N）。当反向偏置时，本征区完全耗尽载流子，形成一个宽电场区域。能量大于半导体带隙的光子入射到器件上会产生电子-空穴对。本征区中的强电场迅速将这些载流子扫向各自的终端，产生与入射光强度成正比的光电流。宽本征区是关键：它降低了结电容（实现高速），并增加了光子可以被吸收的体积（提高了灵敏度，特别是对于像红外这样的较长波长）。

12. 行业趋势与背景

像PD333-3C/H0/L811这样的硅PIN光电二极管仍然是光电子学中的基础元件。当前行业趋势包括：

• 小型化：虽然5毫米是标准的通孔封装，但正大力推动采用表面贴装器件（SMD）封装（例如0805、0603），以适应自动化组装和空间受限的设计。
• 集成化：越来越多地将光电二极管与片上放大、滤波和数字逻辑集成，以创建提供处理后数字输出的"智能光学传感器"。
• 性能增强：持续的发展重点是进一步降低暗电流，提高特定波长下的灵敏度（响应度），并使用InGaAs等材料将光谱范围扩展到更深的红外区域。
• 应用特定优化：光电二极管正针对消费电子（智能手机传感器、可穿戴设备）、汽车（激光雷达、车内传感）和工业自动化（机器视觉、光谱学）中的新兴应用进行定制。

13. 免责声明与使用说明

本产品数据附有关键的法律和技术免责声明：

1. 制造商保留调整产品材料的权利。
2. 产品自发货之日起12个月内符合已发布的规格。
3. 图表和典型值仅供参考；它们并非保证的最小或最大限值。
4. 对于因超出绝对最大额定值操作或误用而造成的损坏，制造商不承担任何责任。
5. 规格书内容受版权保护；复制需要事先同意。
6. 重要安全通知：本产品不适用于军事、航空、汽车、医疗、生命维持、救生或任何其他安全关键应用，在这些应用中故障可能导致人身伤害或死亡。对于此类应用，必须获得明确授权。