PD204-6B 3mm 光敏二極管規格書 - 3mm直徑 - 32V反向電壓 - 940nm峰值靈敏度

1. 產品概覽

PD204-6B係一款高性能矽PIN光敏二極管，專為需要對可見光同近紅外光譜有快速反應同高靈敏度嘅應用而設計。呢款器件採用標準3mm直徑黑色塑膠封裝，旨在提供可靠嘅光學感測能力。其光譜響應經過特別匹配，以配合可見光同紅外發光二極管（IRED），令佢成為光電系統中理想嘅接收組件。該器件採用無鉛材料製造，並符合相關環保法規，確保適合現代電子製造。

2. 主要特點同核心優勢

PD204-6B憑藉多項關鍵性能特點，滿足高要求嘅感測應用。

快速反應時間：該器件喺指定測試條件下（VR=10V，RL=100Ω），典型上升/下降時間為6納秒，能夠檢測光強度嘅快速變化。呢點對於涉及數據傳輸、物體檢測同時間敏感測量嘅應用至關重要。
高光敏度：喺940nm波長、輻照度為1 mW/cm²嘅條件下，典型短路電流（I_SC）為3.0 μA，光敏二極管能夠從低光水平產生強勁嘅電信號，從而提高信噪比同系統可靠性。
細接面電容：喺VR=5V同1MHz頻率下，典型總電容（C_t）低至5 pF，有助於實現快速反應時間，並允許喺更高帶寬電路中運作，而唔會出現明顯信號衰減。
堅固結構：該器件配備黑色透鏡，有助於減少不必要嘅環境光干擾，並採用耐用、符合行業標準嘅3mm格式封裝。
環保合規：產品為無鉛設計，並確保符合RoHS同歐盟REACH法規，滿足全球環保同安全標準。

3. 技術參數深入分析

了解電氣同光學規格對於正確設計電路同整合至關重要。

3.1 絕對最大額定值

呢啲參數定義咗器件喺正常運作條件下嘅性能。典型值代表分佈嘅中心，而最小值同最大值則定義咗保證嘅極限。

反向電壓（V_R）：32 V。呢個係可以施加喺光敏二極管端子之間嘅最大反向偏壓。
功耗（P_C）：喺25°C或以下自由空氣溫度時為150 mW。呢個額定值會隨環境溫度升高而降低，如降額曲線所示。
工作溫度（T_opr）：-40°C 至 +85°C。該器件被指定喺呢個寬廣嘅工業溫度範圍內正常運作。
儲存溫度（T_stg）：-40°C 至 +100°C。
焊接溫度（T_sol）：260°C。呢個指引回流焊接製程參數。

3.2 電光特性 (Ta=25°C)

These parameters define the device's performance under normal operating conditions. Typical values represent the center of the distribution, while minimum and maximum values define the guaranteed limits.

光譜響應：光敏二極管對大約840 nm至1100 nm嘅範圍敏感（喺0.5相對響應點），峰值靈敏度（λ_P）喺940 nm。呢個令佢非常適合與940nm紅外LED配對使用。
光電流產生：
- 短路電流（I_SC）：典型值為3.0 μA，條件係E_e=1mW/cm²，λ_p=940nm。呢個係二極管兩端電壓為零時產生嘅電流（光伏模式）。
- 反向光電流（I_L）：最小值1.0 μA，典型值3.0 μA，條件係E_e=1mW/cm²，λ_p=940nm，V_R=5V。呢個係二極管處於反向偏置時嘅電流，係最常用於速度同線性度嘅運作模式。
暗電流（I_D）：最大值10 nA，條件係V_R=10V，E_e=0mW/cm²。呢個係無光時流動嘅小量漏電流。低暗電流對於檢測微弱光信號至關重要。
開路電壓（V_OC）：典型值0.42 V，條件係E_e=1mW/cm²，λ_p=940nm。呢個係光照下開路兩端產生嘅電壓。
電容（C_t）：典型值5 pF，條件係V_R=5V，f=1MHz。呢個接面電容會影響RC時間常數，從而影響感測電路嘅帶寬。
反應速度（t_r/t_f）：典型值6 ns，條件係V_R=10V，R_L=100Ω。定義輸出電流跟隨輸入光變化嘅速度。

4. 性能曲線分析

圖形數據提供咗參數如何隨運作條件變化嘅深入見解。

4.1 功耗 vs. 環境溫度

降額曲線顯示，當環境溫度高於25°C時，最大允許功耗會線性下降。設計師必須確保運作點（反向電壓 * 光電流 + 暗電流）唔超過呢條曲線，以防止熱過載。

4.2 光譜靈敏度

光譜響應曲線說明咗光敏二極管嘅相對靈敏度作為波長嘅函數。佢確認咗940nm嘅峰值同大約840nm至1100nm嘅有用帶寬。黑色透鏡材料塑造咗呢個響應，過濾咗部分較短波長。

5. 機械同封裝資料

PD204-6B採用標準徑向引腳、3mm直徑封裝。

5.1 封裝尺寸

尺寸圖提供咗PCB佔位面積設計同機械整合嘅關鍵測量。關鍵尺寸包括總直徑（3mm）、引腳間距、引腳直徑同元件高度。所有未指定公差為±0.25mm。陰極通常由較長嘅引腳或封裝邊緣嘅平面標識。

5.2 極性識別

正確極性至關重要。該器件係一個二極管。陽極通常係較短嘅引腳或靠近封裝平面側嘅引腳。施加反向偏壓（正電壓接陰極，負電壓接陽極）係光導模式嘅標準運作條件。

6. 焊接同組裝指引

回流焊接：最大焊接溫度指定為260°C。適用於無鉛組裝嘅標準紅外或對流回流曲線。應根據行業標準控制液相線以上嘅時間，以防止封裝損壞。
手動焊接：如果需要手動焊接，請使用溫控烙鐵。每條引腳嘅接觸時間限制喺3秒以內，溫度唔超過350°C，以避免塑膠封裝同內部半導體晶片受到熱應力。
清潔：使用與黑色塑膠環氧樹脂材料相容嘅清潔劑。除非確認對組件安全，否則避免使用超聲波清潔。
儲存條件：喺指定嘅-40°C至+100°C溫度範圍內，儲存於乾燥、惰性環境中。為保證符合公佈嘅規格，請喺出貨日期起12個月內使用。

7. 包裝同訂購資料

7.1 包裝規格

產品包裝喺防靜電袋中。標準包裝數量為每袋200至1000件。四袋裝入一個內箱，一個內箱裝喺一個外箱中出貨。

7.2 標籤資料

袋上標籤包含基本嘅可追溯性同產品資料，包括零件編號（P/N）、數量（QTY）、批次號（LOT No.）同日期代碼。產品並未根據特定參數（如發光強度或波長）進行分級；佢係按照標準電光特性表供應。

8. 應用建議

8.1 典型應用電路

PD204-6B通常用於兩種主要電路配置：

光導（反向偏壓）模式：呢個係高速同線性運作嘅首選模式。施加一個反向偏壓電壓（例如，5V至10V，保持低於V_R=32V）。光電流（I_L）流經一個負載電阻（R_L）。R_L兩端嘅電壓降就係輸出信號。較細嘅R_L提供更快反應但較低電壓輸出。通常使用跨阻放大器（TIA）將光電流轉換為具有高增益同帶寬嘅電壓。
光伏（零偏壓）模式：光敏二極管直接連接到高阻抗負載（如運算放大器輸入）。佢會產生一個與光強度成正比嘅電壓（V_OC）。呢種模式提供低噪音，但反應較慢且線性度較差。

8.2 設計考慮因素

偏置：為獲得最佳速度同線性度，請喺反向偏壓下運作。確保偏壓電壓加上任何信號電壓唔超過32V最大值。
帶寬同負載：總電容（光敏二極管 + 放大器輸入）同負載電阻形成限制帶寬嘅主極點（BW ≈ 1/(2πRC)）。請相應選擇R_L或TIA反饋電阻。
環境光抑制：黑色透鏡有幫助，但對於高環境光環境，請考慮使用光學濾波器（例如，940nm帶通濾波器）並對紅外光源進行調製，配合同步檢測。
PCB佈局：將光敏二極管靠近放大器輸入放置，以最小化雜散電容同噪音拾取。使用接地層進行屏蔽。喺器件附近用電容器旁路偏置電源。

9. 技術比較同區分

與光電晶體管相比，PD204-6B PIN光敏二極管提供顯著更快嘅反應時間（納秒 vs. 微秒）同喺寬廣光強度範圍內更好嘅線性度。佢無內部增益，導致輸出電流較低，但同時溫度依賴性較低，性能更可預測。與其他光敏二極管相比，其3mm封裝、940nm峰值靈敏度、32V反向電壓同快速速度嘅組合，令佢成為通用紅外感測嘅多功能選擇。

10. 常見問題 (FAQs)

問：I_SC同I_L?

有咩分別？答：I_SC（短路電流）係喺二極管兩端電壓為零時測量嘅。I_L（反向光電流）係施加指定反向偏壓電壓時測量嘅。I_L通常非常接近I_SC，係常用反向偏壓模式設計中使用嘅參數。

問：點樣將光電流轉換為可用電壓？

答：最簡單嘅方法係使用負載電阻（V_out= I_L* R_L）。為獲得更好性能，請使用跨阻放大器，佢喺光敏二極管陰極提供低阻抗虛擬接地，最大化速度同線性度，並提供V_out= -I_L* R_feedback.

問：我可唔可以用佢配合可見光源？

答：可以，但靈敏度會降低。光譜響應曲線顯示佢對可見波長敏感，但其峰值喺紅外區。為配合可見光源獲得最佳性能，峰值喺可見光譜（例如，550-650nm）嘅光敏二極管會更合適。

問：反向擊穿電壓（V_BR）測試嘅目的係咩？

答：佢係一個質量同穩健性測試，指示二極管進入雪崩擊穿嘅電壓。正常運作應始終遠低於呢個值（通常使用V_R為5V-10V）。

11. 實際應用例子

例子1：自動門中嘅物體接近感測器。一個IR LED（940nm）同PD204-6B放置喺門口兩側。當光束未被阻斷時，檢測到穩定光電流。當有人阻斷光束時，光電流下降觸發開門機制。PD204-6B嘅快速反應確保即時檢測。

例子2：影印機中嘅紙張檢測。光敏二極管可用於通過從紙張表面反射IR光束來檢測紙張嘅存在與否。高靈敏度令佢可以與低反射率紙張配合工作，細小封裝適合狹窄空間。

例子3：簡單數據鏈路。通過以光敏二極管帶寬內嘅頻率調製IR LED（通過適當電路設計可達幾MHz），PD204-6B可用於短距離、低數據速率無線通信，例如遙控器或感測器遙測。

12. 工作原理

PIN光敏二極管係一種半導體器件，具有一個寬闊、輕度摻雜嘅本徵（I）區域，夾喺P型同N型區域之間。當能量大於半導體帶隙嘅光子喺本徵區域被吸收時，佢哋會產生電子-空穴對。喺內部內建電勢（光伏模式）或施加嘅反向偏壓電場（光導模式）嘅影響下，呢啲電荷載子被分開，產生與入射光強度成正比嘅光電流。寬闊嘅本徵區域降低咗接面電容（實現高速）並增加咗光子吸收嘅體積（提高靈敏度）。

13. 行業趨勢同背景

像PD204-6B咁樣嘅光敏二極管係光電同感測領域增長中嘅基本組件。趨勢包括與片上放大同信號調節嘅整合度越來越高（例如，集成光學感測器中）、為支持LiDAR同光通信而對更高速度嘅需求、以及為消費電子同IoT設備對更細封裝尺寸嘅要求。同時，業界持續推動喺更寬溫度範圍內改善性能同降低功耗。具有標準佔位面積同性能明確嘅器件，例如呢一款，對於可靠性同成本效益至關重要嘅大量工業、商業同汽車感測應用仍然必不可少。

免責聲明：本文檔中提供嘅資訊僅供技術參考。設計師應喺其特定應用條件下驗證所有參數。絕對最大額定值不可超過。製造商對不按照提供規格進行嘅應用概不負責。

LED規格術語詳解

LED技術術語完整解釋

一、光電性能核心指標

術語	單位/表示	通俗解釋	點解重要
光效（Luminous Efficacy）	lm/W（流明/瓦）	每瓦電能發出嘅光通量，越高越慳電。	直接決定燈具嘅能效等級同電費成本。
光通量（Luminous Flux）	lm（流明）	光源發出嘅總光量，俗稱"光亮度"。	決定燈具夠唔夠光。
發光角度（Viewing Angle）	°（度），例如120°	光強降至一半時嘅角度，決定光束闊窄。	影響光照範圍同均勻度。
色溫（CCT）	K（開爾文），例如2700K/6500K	光嘅顏色冷暖，低值偏黃/暖，高值偏白/冷。	決定照明氣氛同適用場景。
顯色指數（CRI / Ra）	無單位，0–100	光源還原物體真實顏色嘅能力，Ra≥80為佳。	影響色彩真實性，用於商場、美術館等高要求場所。
色容差（SDCM）	麥克亞當橢圓步數，例如"5-step"	顏色一致性嘅量化指標，步數越細顏色越一致。	保證同一批燈具顏色冇差異。
主波長（Dominant Wavelength）	nm（納米），例如620nm（紅）	彩色LED顏色對應嘅波長值。	決定紅、黃、綠等單色LED嘅色相。
光譜分佈（Spectral Distribution）	波長 vs. 強度曲線	顯示LED發出嘅光喺各波長嘅強度分佈。	影響顯色性同顏色品質。

二、電氣參數

術語	符號	通俗解釋	設計注意事項
順向電壓（Forward Voltage）	Vf	LED點亮所需嘅最小電壓，類似"啟動門檻"。	驅動電源電壓需≥Vf，多個LED串聯時電壓累加。
順向電流（Forward Current）	If	使LED正常發光嘅電流值。	常採用恆流驅動，電流決定亮度同壽命。
最大脈衝電流（Pulse Current）	Ifp	短時間內可承受嘅峰值電流，用於調光或閃光。	脈衝寬度同佔空比需嚴格控制，否則過熱損壞。
反向電壓（Reverse Voltage）	Vr	LED能承受嘅最大反向電壓，超過則可能擊穿。	電路中需防止反接或電壓衝擊。
熱阻（Thermal Resistance）	Rth（°C/W）	熱量從芯片傳到焊點嘅阻力，值越低散熱越好。	高熱阻需更強散熱設計，否則結溫升高。
靜電放電耐受（ESD Immunity）	V（HBM），例如1000V	抗靜電打擊能力，值越高越不易被靜電損壞。	生產中需做好防靜電措施，尤其高靈敏度LED。

三、熱管理與可靠性

術語	關鍵指標	通俗解釋	影響
結溫（Junction Temperature）	Tj（°C）	LED芯片內部嘅實際工作溫度。	每降低10°C，壽命可能延長一倍；過高導致光衰、色漂移。
光衰（Lumen Depreciation）	L70 / L80（小時）	亮度降至初始值70%或80%所需時間。	直接定義LED嘅"使用壽命"。
流明維持率（Lumen Maintenance）	%（例如70%）	使用一段時間後剩餘亮度嘅百分比。	表徵長期使用後嘅亮度保持能力。
色漂移（Color Shift）	Δu′v′ 或麥克亞當橢圓	使用過程中顏色嘅變化程度。	影響照明場景嘅顏色一致性。
熱老化（Thermal Aging）	材料性能下降	因長期高溫導致嘅封裝材料劣化。	可能導致亮度下降、顏色變化或開路失效。

四、封裝與材料

術語	常見類型	通俗解釋	特點與應用
封裝類型	EMC、PPA、陶瓷	保護芯片並提供光學、熱學介面嘅外殼材料。	EMC耐熱好、成本低；陶瓷散熱優、壽命長。
芯片結構	正裝、倒裝（Flip Chip）	芯片電極佈置方式。	倒裝散熱更好、光效更高，適用於高功率。
螢光粉塗層	YAG、硅酸鹽、氮化物	覆蓋喺藍光芯片上，部分轉化為黃/紅光，混合成白光。	唔同螢光粉影響光效、色溫同顯色性。
透鏡/光學設計	平面、微透鏡、全反射	封裝表面嘅光學結構，控制光線分佈。	決定發光角度同配光曲線。

五、質量控制與分檔

術語	分檔內容	通俗解釋	目的
光通量分檔	代碼例如 2G、2H	按亮度高低分組，每組有最小/最大流明值。	確保同一批產品亮度一致。
電壓分檔	代碼例如 6W、6X	按順向電壓範圍分組。	便於驅動電源匹配，提高系統效率。
色區分檔	5-step MacAdam橢圓	按顏色坐標分組，確保顏色落喺極細範圍內。	保證顏色一致性，避免同一燈具內顏色不均。
色溫分檔	2700K、3000K等	按色溫分組，每組有對應嘅坐標範圍。	滿足唔同場景嘅色溫需求。

六、測試與認證

術語	標準/測試	通俗解釋	意義
LM-80	流明維持測試	喺恆溫條件下長期點亮，記錄亮度衰減數據。	用於推算LED壽命（結合TM-21）。
TM-21	壽命推演標準	基於LM-80數據推算實際使用條件下嘅壽命。	提供科學嘅壽命預測。
IESNA標準	照明工程學會標準	涵蓋光學、電氣、熱學測試方法。	行業公認嘅測試依據。
RoHS / REACH	環保認證	確保產品不含有害物質（例如鉛、汞）。	進入國際市場嘅准入條件。
ENERGY STAR / DLC	能效認證	針對照明產品嘅能效同性能認證。	常用於政府採購、補貼項目，提升市場競爭力。

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