PD70-01B/TR7 硅平面PIN光电二极管规格书 - 2.0x1.25x0.9mm - 32V反向电压 - 940nm峰值波长 - 中文技术文档

1. 产品概述

PD70-01B/TR7是一款高性能硅平面PIN光电二极管，专为需要快速响应和高红外光灵敏度的应用而设计。其紧凑的尺寸和在宽温度范围内的稳健性能，使其成为适用于各种电子系统的通用元件。

1.1 核心优势与目标市场

该光电二极管具备多项关键优势，包括内置日光滤光片以减少环境光干扰、在其峰值波长处的高灵敏度，以及极低的结电容从而实现快速开关时间。其小型表面贴装封装为无铅设计，并符合RoHS、REACH及无卤标准。这些特性使其特别适用于消费电子、工业控制和通信应用，例如电视及家电遥控器、红外音频传输、录像机、复印机、电梯传感器以及通用测控系统。

2. 技术参数详解

2.1 绝对最大额定值

该器件设计为在指定极限内可靠工作。最大反向电压（VR）为32V。其工作温度（Topr）范围为-25°C至+85°C，存储温度（Tstg）范围为-40°C至+85°C。最大焊接温度（Tsol）为260°C，持续时间不超过5秒。在25°C或以下自由空气温度下，最大功耗（Pd）额定值为150 mW。

2.2 光电特性

在25°C标准温度下，该光电二极管展现出特定的性能指标。其光谱带宽（λ0.5）范围为730 nm至1100 nm，峰值灵敏度（λP）位于940 nm，使其明确位于近红外光谱范围内。在940 nm波长、1 mW/cm²辐照度条件下，典型短路电流（ISC）为35 µA，在VR=5V时的典型反向光电流（IL）为25 µA（最小17 µA）。在VR=10V时的反向暗电流（ID）典型值为5 nA，最大为30 nA。反向击穿电压（VBR）最小为32V，在100 µA电流下典型值为170V。

3. 性能曲线分析

规格书包含典型特性曲线，提供了超出表格所列最小值、典型值和最大值之外的器件行为深入洞察。

3.1 光谱灵敏度

一张图表（图1）展示了归一化光谱响应与波长的关系。曲线显示灵敏度从约730 nm开始急剧上升，在940 nm处达到峰值，然后逐渐下降至1100 nm。这证实了其对红外检测的优化，特别是针对常见的940 nm红外发射器，同时日光滤光片衰减了其在可见光谱范围内的灵敏度。

3.2 响应线性度

另一张图表（图2）绘制了反向光电流（IL）与辐照度（Ee）的关系。该曲线预期显示出高度线性关系，表明在工作范围内，光电流输出与入射光功率成正比，这是测量和控制应用的关键特性。

4. 机械与封装信息

4.1 封装尺寸与极性

PD70-01B/TR7采用紧凑的表面贴装封装。提供了详细的尺寸图纸。封装本体尺寸约为长2.0 mm、宽1.25 mm、高0.9 mm（不包括引脚）。阴极通常有标记，例如封装上的凹口、斜边或圆点。设计人员必须查阅详细的封装图纸以获取准确的极性识别标记和焊盘布局，以确保正确的PCB封装设计和组装方向。

4.2 载带与卷盘规格

为便于自动化组装，该元件以载带和卷盘形式提供。载带宽度、凹槽尺寸和卷盘直径均有规定，以兼容标准贴片设备。标准包装数量为每卷1000片。

5. 焊接与组装指南

5.1 回流焊温度曲线

对于无铅焊接，必须遵循特定的温度曲线。推荐的曲线包括预热阶段、保温区、峰值回流温度不超过260°C以及受控的冷却阶段。高于液相线以上的总时间和最高峰值温度持续时间对于防止环氧树脂封装和半导体芯片的热损伤至关重要。回流焊接不应超过两次。

5.2 手工焊接与返修

若需手工焊接，必须格外小心。烙铁头温度应低于350°C，使用容量为25W或更低的烙铁时，每个焊点与每个端子的接触时间应少于3秒。焊接每个端子之间需要超过两秒的冷却间隔。对于返修，建议使用双头烙铁同时加热两个端子以避免机械应力。应事先评估返修对器件特性的可行性和影响。

6. 存储与操作注意事项

6.1 湿度敏感性

该器件对湿度敏感。在准备使用元件之前，不应打开防潮袋。开封前，存储条件应为30°C或以下，相对湿度（RH）90%或以下。未开封袋内的总保质期为一年。开封后，元件必须在30°C或以下、60% RH或以下的条件下存储，并在168小时（7天）内使用。如果硅胶干燥剂显示饱和或超过存储时间，则在使用前需要在60 ±5°C下烘烤24小时。

6.2 电气保护

一个关键的预防措施是过流保护。作为二极管，在偏置时必须串联一个限流电阻工作。若无此电阻，施加电压的微小增加可能导致电流大幅、可能具有破坏性的增加，从而导致烧毁。电阻值必须根据工作电压和所需的光电流或暗电流进行计算。

7. 应用建议与设计考量

7.1 典型应用电路

PD70-01B/TR7可用于两种主要配置：光伏模式（零偏置）和光电导模式（反向偏置）。在光伏模式下，它在光照时产生电压/电流，适用于简单的光检测。在光电导模式下（施加反向偏置电压，例如5V），响应速度显著加快，线性度得到改善，使其成为红外遥控器等高速脉冲检测的理想选择。通常使用跨阻放大器（TIA）电路将微弱的光电流转换为可用的电压信号。

7.2 设计考量

关键设计因素包括：偏置：根据速度和线性度要求选择工作模式。带宽：低电容（由快速开关时间体现）使其在与合适的低噪声放大器配合时能够实现高带宽。光学滤波：内置日光滤光片是有益的，但对于特定应用，可能需要额外的外部光学滤光片来阻挡不需要的波长。PCB布局：将光电二极管及其放大器靠近放置，以最小化寄生电容和噪声拾取。确保根据封装标记正确放置阳极和阴极的方向。

8. 技术对比与差异化

与标准光电二极管或光电晶体管相比，PD70-01B/TR7的PIN结构具有明显优势。P型和N型层之间的本征（I）区降低了结电容，从而实现更快的响应时间（短开关时间）。这使其在通过红外进行高速数据传输方面表现更优。其高灵敏度和指定的暗电流参数提供了良好的信噪比。集成的日光滤光片并非所有基础光电二极管都具备，是一项实用的特性，简化了环境光环境下的设计。

9. 常见问题解答（FAQ）

9.1 日光滤光片的作用是什么？

日光滤光片衰减了在可见光谱（约400-700 nm）内的灵敏度。这降低了来自阳光或室内照明等环境光源的噪声和干扰，使器件能够更可靠地检测来自遥控器或其他红外源的调制红外信号。

9.2 如何选择串联电阻的值？

串联电阻限制了在暗态和光照条件下的电流。在反向偏置模式下，电阻值（R）可以使用欧姆定律估算：R ≈（电源电压 - 二极管反向压降）/ 最大预期电流。电流应远低于最大功耗限制。可以从一个保守的值（例如10kΩ）开始，然后根据信号幅度和速度要求进行调整。

9.3 该传感器能检测可见光吗？

虽然其光谱范围始于730 nm（红色可见光边缘），但由于日光滤光片的存在，其在可见光谱范围内的灵敏度非常低。它主要是一款针对940 nm优化的红外探测器。对于可见光检测，需要使用不带红外阻挡或日光滤光片的光电二极管。

10. 工作原理简介

硅PIN光电二极管是一种将光转换为电流的半导体器件。当能量大于硅带隙的光子撞击器件时，它们会在耗尽区产生电子-空穴对。在PIN结构中，一个宽的本征（I）区夹在P型和N型区域之间。这个宽的I区为光子吸收创造了更大的耗尽区，并且关键的是，降低了结电容。在反向偏置下，电场将这些电荷载流子扫向电极，产生与入射光强度成正比的光电流。“平面”工艺指的是制造技术，通常能生产出性能稳定一致的器件。