5mm 矽PIN光電二極管 PD333-3C/H0/L811 規格書 - 5mm直徑 - 35V反向電壓 - 透明透鏡 - 技術文件

1. 產品概覽

PD333-3C/H0/L811 係一款高速、高靈敏度嘅矽PIN光電二極管，封裝喺標準5mm直徑嘅塑膠殼入面。呢個元件採用透明環氧樹脂透鏡，對廣泛嘅光譜輻射都好敏感，包括可見光同紅外線波長。佢嘅主要設計重點係實現快速響應時間同高光敏度，同時保持細嘅接面電容，適合需要精確同快速光偵測嘅應用。

呢個元件嘅主要優勢包括符合現代環保同安全標準。佢係一款無鉛產品，符合歐盟REACH法規，並且符合無鹵素要求，溴(Br)同氯(Cl)含量各自低於900 ppm，總和低於1500 ppm。產品本身設計符合RoHS規格。

2. 技術規格詳解

2.1 絕對最大額定值

呢個元件設計喺指定範圍內可靠運作。超出呢啲額定值可能會導致永久損壞。

• 反向電壓 (V_R):35 V - 可以施加喺光電二極管兩端嘅最大反向偏壓電壓。
• 功耗 (P_d):150 mW - 元件可以散發嘅最大功率。
• 工作溫度 (T_opr):-25°C 至 +85°C - 正常運作嘅環境溫度範圍。
• 儲存溫度 (T_stg):-40°C 至 +100°C - 非運作狀態下嘅儲存溫度範圍。
• 引腳焊接溫度 (T_sol):最高260°C，最多5秒。

2.2 電光特性 (Ta=25°C)

呢啲參數定義咗光電二極管喺典型條件下嘅核心性能。

• 光譜帶寬 (λ_0.1):400 nm 至 1100 nm。呢個元件對由紫/藍光區域到近紅外線嘅光都有反應。
• 峰值靈敏度波長 (λ_P):940 nm (典型值)。光電二極管喺近紅外線光譜最敏感。
• 開路電壓 (V_OC):0.38 V (典型值)，喺470 nm波長、輻照度1 mW/cm²嘅條件下。
• 短路電流 (I_SC):45 μA (典型值)，喺470 nm波長、輻照度1 mW/cm²嘅條件下。
• 反向光電流 (I_L):呢個係二極管反向偏壓時產生嘅光電流。
  • 46 μA (典型值)，喺470 nm，V_R=5V，E_e=1 mW/cm²嘅條件下。
  • 60 μA (典型值)，喺940 nm (峰值靈敏度)，V_R=5V，E_e=1 mW/cm²嘅條件下。
• 反向暗電流 (I_D):10 nA (最大值)，喺V_R=10V、完全黑暗嘅條件下。呢個係漏電流，係低光靈敏度嘅關鍵參數。
• 反向擊穿電壓 (V_BR):130 V (典型值)，最低35 V，喺黑暗環境中、反向電流100 μA時測量。
• 視角 (2θ_1/2):80° (典型值)。呢個定義咗光電二極管保持其軸向一半靈敏度嘅角度範圍。

3. 性能曲線分析

規格書包含幾條對設計工程師至關重要嘅特性曲線。

3.1 功耗 vs. 環境溫度

圖表顯示最大允許功耗隨環境溫度升高而降低嘅情況。額定150 mW喺25°C時有效，並線性下降至100°C時為0 mW。呢條曲線對於確保元件喺應用環境中唔會過熱至關重要。

3.2 光譜靈敏度

呢條曲線說明咗光電二極管喺其工作波長範圍 (400-1100 nm) 內嘅相對響應度，確認咗峰值靈敏度大約喺940 nm附近，並且由於透明透鏡，喺可見光譜中都有顯著反應。

3.3 反向光電流 vs. 輻照度

呢個圖表展示咗產生嘅光電流 (I_L) 同入射光功率密度 (E_e) 之間嘅線性關係。佢確認咗呢個元件適合用於線性度好重要嘅光測量應用。

3.4 暗電流 vs. 環境溫度

暗電流 (I_D) 隨溫度呈指數級增長。呢條曲線對於喺高溫環境下運作嘅應用至關重要，因為佢定義咗偵測器嘅噪聲基底。

3.5 相對光電流 vs. 角度偏移

呢個極坐標圖直觀咁展示咗80°視角，顯示咗偵測到嘅信號強度隨入射光角度偏離中心軸 (0°) 而下降嘅情況。

4. 機械及封裝資料

4.1 封裝尺寸

光電二極管採用標準5mm徑向引腳封裝。關鍵尺寸包括主體直徑5.0mm、典型環氧樹脂圓頂高度同引腳間距。所有未指定公差為±0.25mm。規格書提供詳細尺寸圖，用於PCB焊盤設計。

4.2 極性識別

陰極 (K) 通常可以透過較長嘅引腳、封裝邊緣嘅平面位，或者根據封裝圖嘅其他標記嚟識別。電路組裝時必須注意正確極性，以確保正常反向偏壓運作。

5. 焊接及組裝指引

焊接期間小心處理至關重要，以防止損壞環氧樹脂球體同內部結構。

• 一般規則：保持焊點同環氧樹脂球體之間最少3mm距離。建議喺連接條底座以外進行焊接。
• 手動焊接：使用烙鐵頭溫度唔超過350°C (最大30W) 嘅烙鐵。每條引腳焊接時間限制喺3秒內。
• 波峰/浸焊：預熱最高100°C，最多60秒。焊錫槽溫度唔應超過260°C，停留時間最多5秒。
• 關鍵指示：
  • 避免喺元件處於高溫時對引腳施加機械應力。
  • 唔好進行超過一次嘅浸焊或手動焊接。
  • 喺元件冷卻至室溫之前，保護環氧樹脂球體免受衝擊或振動。
  • 避免從峰值焊接溫度快速冷卻。
  • 始終使用能夠實現可靠焊點嘅最低可能焊接溫度。

6. 包裝及訂購資料

6.1 包裝規格

元件包裝喺防靜電袋中以作保護。標準包裝流程係：

1. 每防靜電袋500件。
2. 每內箱5袋 (共2500件)。
3. 每外箱10個內箱 (共25,000件)。

6.2 標籤規格

產品標籤包含用於追溯同識別嘅關鍵信息，包括客戶零件編號 (CPN)、產品編號 (P/N)、包裝數量 (QTY)、批次編號同日期代碼 (月份標識)。

7. 應用建議

7.1 典型應用場景

• 高速光偵測：適用於需要快速脈衝偵測嘅數據通訊鏈路 (例如：紅外線遙控器、光學編碼器、接近感測器)。
• 保安系統：可以用於入侵偵測光束、煙霧偵測器，或者用於自動照明控制嘅環境光感測。
• 相機系統：適用於測光、自動曝光控制，或者作為紅外線截止濾光片控制感測器。

7.2 設計考慮因素

• 偏壓：為咗最快響應同線性度，建議喺反向偏壓 (光導) 模式下運作光電二極管。通常使用跨阻放大器 (TIA) 將光電流轉換為電壓。
• 帶寬 vs. 靈敏度：接面電容 (由快速響應暗示) 同負載電阻值將決定電路嘅帶寬。帶寬 (較低R) 同靈敏度/輸出電壓 (較高R) 之間存在取捨。
• 光學設計：80°視角相對較闊。對於定向感測，可能需要光圈或鏡筒嚟限制視場。
• 暗電流補償：喺精密低光應用中，暗電流及其隨溫度嘅變化可能需要喺信號調理電路中進行補償。

8. 技術比較及差異

同標準PN光電二極管相比，呢款PIN光電二極管具有明顯優勢：

• 更快響應時間：PIN結構中嘅本徵 (I) 區域降低咗接面電容，實現更高嘅開關速度同帶寬。
• 改善線性度：寬闊嘅本徵區域使得光電流相對於入射光功率喺廣泛範圍內有更好嘅線性度。
• 更低暗電流 (喺可比電壓下)：雖然取決於具體設計，但呢種結構有時可以實現更低嘅漏電流。
• 寬光譜靈敏度：透明透鏡唔似有色透鏡會濾走可見光，使其成為需要從可見光到近紅外線反應嘅應用嘅多功能選擇。

9. 常見問題 (基於技術參數)

Q1: 喺470nm同940nm下運作有咩分別？

A: 光電二極管喺其峰值波長940nm下明顯更敏感 (相同條件下，典型值60 μA vs. 470nm嘅46 μA)。為咗最大信號輸出，大約940nm嘅紅外線光源係理想嘅。喺470nm嘅反應允許呢個元件亦可用於藍/綠可見光源。

Q2: 我可唔可以唔用反向偏壓電壓嚟使用呢個光電二極管？

A: 可以，佢可以用於光伏模式 (零偏壓)，產生開路電壓 (V_OC)。不過，對於高速或大多數線性應用，建議使用反向偏壓 (光導模式)，因為佢可以降低接面電容並改善響應時間。

Q3: 3mm焊接距離規則有幾關鍵？

A: 非常關鍵。沿引腳傳導嘅過多熱量可能會令環氧樹脂密封破裂或損壞半導體芯片，導致即時故障或降低長期可靠性。

Q4: 視角規格對我嘅設計意味住咩？

A: 意味住光電二極管會喺一個80°錐形範圍內 (任何方向偏離軸心40°) 有效偵測光線。入射角度大過呢個範圍嘅光會產生明顯較弱嘅信號。呢點對於將感測器同光源對齊或定義偵測區域好重要。

10. 實際應用案例

設計一個簡單接近感測器：

PD333-3C/H0/L811 可以配對一個紅外線LED (例如，發射波長940nm) 嚟創建一個接近或物體偵測感測器。紅外線LED用脈衝電流驅動。光電二極管放置喺LED旁邊但光學隔離，偵測從物體反射嘅紅外線光。光電二極管嘅輸出連接至一個TIA，然後係一個比較器。當冇物體存在時，偵測到嘅信號好低 (只有環境紅外線)。當物體接近時，反射嘅脈衝會令信號超過設定閾值，觸發比較器。PIN二極管嘅快速響應時間允許快速偵測，並且可以支持調製信號以抑制環境光干擾。

11. 工作原理簡介

PIN光電二極管係一種具有三層結構嘅半導體器件：P型、本徵 (未摻雜) 同N型 (P-I-N)。當反向偏壓時，本徵區域完全耗盡電荷載流子，形成一個寬闊嘅電場區域。入射喺器件上、能量大過半導體帶隙嘅光子會產生電子-電洞對。本徵區域中嘅強電場迅速將呢啲載流子掃向其各自嘅端子，產生一個與入射光強度成正比嘅光電流。寬闊嘅本徵區域係關鍵：佢降低咗接面電容 (實現高速) 並增加咗光子可以被吸收嘅體積 (提高靈敏度，特別係對於紅外線等較長波長)。

12. 行業趨勢及背景

像PD333-3C/H0/L811呢類矽PIN光電二極管仍然係光電子學嘅基礎元件。目前行業趨勢包括：

• 微型化：雖然5mm係標準通孔封裝，但行業正大力推動表面貼裝器件 (SMD) 封裝 (例如：0805、0603)，以適應自動化組裝同空間受限嘅設計。
• 集成化：越來越多地將光電二極管同片上放大、濾波及數字邏輯集成，以創建提供已處理數字輸出嘅智能光學感測器。
• 增強性能：持續發展嘅重點係進一步降低暗電流、提高特定波長下嘅靈敏度 (響應度)，以及使用InGaAs等材料將光譜範圍擴展到更深嘅紅外線。
• 應用特定優化：光電二極管正針對新興應用進行定制，包括消費電子 (智能手機感測器、可穿戴設備)、汽車 (LiDAR、車內感測) 同工業自動化 (機器視覺、光譜學)。

13. 免責聲明及使用須知

呢個產品資料附帶重要嘅法律同技術免責聲明：

1. 製造商保留調整產品材料嘅權利。
2. 產品自出貨日期起12個月內符合已發布嘅規格。
3. 圖表同典型值僅供參考；佢哋唔係保證嘅最小或最大極限。
4. 製造商對因超出絕對最大額定值運作或誤用而造成嘅損壞概不負責。
5. 規格書內容受版權保護；複製需要事先同意。
6. 重要安全須知：呢個產品唔適用於軍事、航空、汽車、醫療、維持生命、拯救生命或任何其他安全關鍵應用，喺呢啲應用中故障可能導致人身傷害或死亡。對於呢類應用，必須獲得明確授權。