PD438C 4.8mm 半透鏡矽PIN光電二極管規格書 - 4.8mm直徑 - 32V反向電壓 - 150mW功耗 - 英文技術文件

1. 產品概覽

PD438C係一款高速、高靈敏度嘅矽PIN光電二極管，採用圓柱形側視塑膠封裝。佢嘅主要功能係將入射光（特別係紅外光譜）轉換成電流。呢個元件嘅一個關鍵特點係，環氧樹脂封裝本身充當咗一個集成紅外線（IR）濾鏡，其光譜與常見嘅紅外線發射器相匹配。呢個設計通過減少對外部濾鏡嘅需求，簡化咗系統集成。該器件具有快速響應時間、高光敏度同細結電容嘅特點，適合需要快速準確光檢測嘅應用。

2. 深入技術參數分析

2.1 絕對最大額定值

該器件設計為喺以下絕對極限內可靠運作，超出呢啲極限可能會造成永久損壞。最大反向電壓（V_R）為32V。功耗（P_d）不得超過150 mW。工作溫度範圍（T_opr）係由-40°C到+85°C，而儲存溫度（T_stg）則由-40°C到+100°C。對於組裝，焊接溫度（T_sol）應保持喺260°C，持續時間唔超過5秒，以防止對封裝同半導體晶片造成熱損壞。

2.2 電光特性

喺標準測試條件下（Ta=25°C），PD438C展示出以下關鍵性能參數。其光譜響應帶寬（λ_0.5）範圍由400 nm到1100 nm，峰值靈敏度波長（λ_p）通常喺940 nm，與常見嘅紅外線光源完美匹配。當用940 nm波長、5 mW/cm²嘅輻照度照射時，典型開路電壓（V_OC）為0.35V。短路電流（I_SC）喺940 nm、1 mW/cm²條件下通常為18 µA。喺5V反向偏壓同相同輻照度下，反向光電流（I_L）通常為18 µA（最小10.2 µA）。暗電流（I_d），即無光時嘅漏電流，喺10V反向電壓下通常為5 nA（最大30 nA）。總端子電容（C_t）喺3V反向偏壓同1 MHz下通常為25 pF。上升同下降時間（t_r/t_f）喺使用10V反向偏壓同1 kΩ負載電阻運作時，兩者通常都係50 ns。

3. 性能曲線分析

規格書提供咗幾條對設計工程師至關重要嘅特性曲線。光譜靈敏度曲線顯示光電二極管喺其工作波長範圍內嘅相對響應度，確認咗喺940 nm處嘅峰值。功耗 vs. 環境溫度圖表說明咗最大允許功耗隨工作溫度升高而降低嘅情況，呢點對於熱管理至關重要。暗電流 vs. 環境溫度曲線展示咗漏電流如何隨溫度增加，呢個係低光或高溫應用嘅關鍵因素。反向光電流 vs. 輻照度 (Ee)圖表顯示入射光功率與產生嘅光電流之間嘅線性關係，確認咗器件嘅可預測響應。端子電容 vs. 反向電壓曲線顯示結電容如何隨反向偏壓增加而減少，呢個直接影響器件嘅速度。最後，響應時間 vs. 負載電阻圖表顯示上升/下降時間如何受外部負載影響，指導為速度關鍵電路選擇合適嘅負載電阻。

4. 機械及封裝資料

4.1 封裝尺寸

PD438C採用圓柱形側視封裝，標稱直徑為4.8mm。詳細嘅機械圖紙指定咗所有關鍵尺寸，包括引腳間距、封裝高度同透鏡幾何形狀。圖紙註明，除非另有說明，尺寸公差通常為±0.25mm。側視配置對於光路平行於安裝表面嘅應用特別有用，例如槽型傳感器或邊緣檢測系統。

4.2 極性識別

該器件係一個兩端元件。陰極通常由較長嘅引腳、封裝體上嘅凹口或平面標識。為咗喺光導模式下獲得最佳性能，施加反向偏壓時正確連接極性至關重要。

5. 焊接及組裝指引

該元件嘅額定焊接峰值溫度為260°C。關鍵係，高於液相線溫度（對於無鉛焊料通常約為217°C）嘅時間必須限制喺最多5秒，以防止對環氧樹脂封裝同內部引線鍵合造成過度熱應力。適用於無鉛組裝嘅標準回流焊或波峰焊曲線通常適用。處理同放置時應小心避免對引腳施加機械應力。

6. 包裝及訂購資料

標準包裝規格係每袋500件。六袋合成一個內箱，十個內箱構成一個主運送箱，總共每個主箱有30,000件。產品標籤包括客戶部件編號（CPN）、製造商部件編號（P/N）、包裝數量（QTY）同批次追溯信息（LOT No.）等欄位。

7. 應用建議

7.1 典型應用場景

PD438C非常適合各種光電應用。其高速特性令佢成為高速光檢測喺數據通信鏈路或脈衝感測中嘅理想選擇。佢常用於消費電子產品，例如相機同攝錄機（錄影機、攝像機）嘅自動對焦系統、測光或磁帶末端檢測。佢作為光電開關同斷路器中嘅可靠傳感器，用於位置感測、物體檢測同旋轉編碼器系統。集成嘅IR濾鏡令佢喺與940 nm IR LED配對嘅系統中特別有效，可以濾除不需要嘅可見光。

7.2 設計考慮因素

設計使用PD438C嘅電路時，必須考慮幾個因素。對於速度優化，應使用足夠嘅反向偏壓（例如5V-10V）操作光電二極管，以最小化結電容，並使用低值負載電阻，如響應時間 vs. 負載電阻曲線所示，儘管呢樣會同輸出電壓擺幅有所取捨。跨阻放大器（TIA）配置通常係將細光電流轉換為可用電壓同時保持帶寬嘅首選。對於對噪音敏感嘅應用，暗電流規格及其溫度依賴性至關重要；可能需要冷卻器件或使用同步檢測技術。光電流與輻照度嘅線性關係簡化咗光功率測量設計。確保光學孔徑同對準對於側視封裝方向係正確嘅。

8. 技術比較與差異

與冇透鏡或濾鏡嘅標準光電二極管相比，PD438C因其集成半透鏡同IR濾光環氧樹脂而具有明顯優勢。呢樣消除咗對單獨光學濾鏡嘅需求，減少咗元件數量、組裝複雜性同成本。側視封裝係一種特定嘅外形規格，解決咗空間受限設計中無法使用頂視傳感器嘅集成挑戰。其相對較高速度（50 ns）同良好靈敏度（1 mW/cm²下18 µA）嘅結合，為許多中端應用提供咗平衡嘅性能表現，將佢定位於極高速、低靈敏度器件同較慢、高靈敏度光電二極管之間。

9. 常見問題（基於技術參數）

問："半透鏡"有咩作用？

答：半透鏡有助於將入射光聚焦到矽晶片嘅有效區域上，與平面窗口相比，增加咗有效收集面積，從而提高咗器件嘅響應度（靈敏度）。

問：點解峰值靈敏度喺940 nm？

答：矽嘅固有吸收特性喺近紅外區域達到峰值。940 nm係紅外線發射器（LED）非常常見嘅波長，因為佢對人眼不可見且容易獲得。環氧樹脂被調校以匹配呢個波長。

問：我應該喺光伏模式（零偏壓）定係光導模式（反向偏壓）下使用呢個光電二極管？

答：為咗最高速度同線性度，建議使用光導模式（施加反向偏壓，例如5V）。佢可以減少結電容並擴大耗盡區。光伏模式（零偏壓）提供較低噪音（冇暗電流）但速度較慢。

問：溫度點樣影響性能？

答：如曲線所示，暗電流隨溫度顯著增加，呢個可能係噪音來源。光電流本身亦有輕微嘅溫度係數。為咗穩定運作，喺精密應用中可能需要溫度補償或受控環境。

10. 實用設計及使用範例

範例1：紅外線接近傳感器：一個IR LED以940 nm脈衝發光。反射光由PD438C檢測。側視封裝允許發射器同檢測器都放置喺同一塊PCB上，面向同一方向。PD438C中嘅集成IR濾鏡有助於抑制環境可見光，提高反射IR信號嘅信噪比。微控制器通過TIA測量光電二極管嘅電流，以確定物體存在或距離。

範例2：槽型光電開關：PD438C安裝喺U形支架嘅一側，面向另一側嘅IR LED。物體通過槽口時會中斷光束。快速響應時間（50 ns）允許檢測極高速事件或編碼快速運動。

11. 工作原理簡介

PIN光電二極管係一種半導體器件，具有一個寬嘅、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（對於矽，波長短於約1100 nm）嘅光子撞擊器件時，佢哋會喺本徵區域產生電子-空穴對。喺內建電場（光伏模式下）或施加嘅反向偏壓（光導模式下）嘅影響下，呢啲電荷載流子被分開，產生一個與入射光強度成正比嘅可測量光電流。寬闊嘅本徵區域允許更大嘅耗盡體積，與標準PN光電二極管相比，提高咗量子效率（靈敏度）並減少咗結電容，從而實現更高速度嘅運作。

12. 行業趨勢與發展

像PD438C呢類光電二極管嘅市場繼續受到自動化、消費電子產品同通信趨勢嘅推動。不斷有推動力追求更高速度以支持光學鏈路中更快嘅數據傳輸。改進嘅靈敏度（更低噪音、更高響應度）允許使用更低功率發射器或喺更長距離上運作。微型化係另一個關鍵趨勢，導致光電二極管採用更細嘅表面貼裝封裝。此外，集成度亦喺提高，更多器件將光電二極管、放大器，有時甚至數碼邏輯集成到單一封裝中（例如，光電二極管陣列、集成光學傳感器）。PD438C憑藉其集成光學濾鏡，代表咗呢個集成趨勢嘅一步，為系統設計師簡化咗物料清單。