PD70-01B/TR10 矽平面PIN光電二極體規格書 - 2.0x1.25x0.7mm - 反向電壓32V - 峰值靈敏度940nm - 粵語技術文件

1. 產品概覽

PD70-01B/TR10 係一款矽平面PIN光電二極體，專為喺寬廣光譜範圍內進行高靈敏度光檢測而設計。佢嘅核心優勢源自PIN結構，喺P型同N型半導體層之間加入咗一個本徵（I）區域。呢個本徵區域擴闊咗耗盡層，從而產生咗對光電應用至關重要嘅幾個關鍵性能優勢。

核心優勢同目標市場：由於PIN結構中嘅結電容降低同埋載流子收集效率提高，呢款器件提供高靈敏度同埋快速開關時間。低暗電流確保咗良好嘅信噪比。結合其細小尺寸同埋集成日光濾光片（黑色透鏡），佢非常適合多種應用，包括消費電子遙控器（電視、電器）、紅外線聲音傳輸系統、影印機、升降機感應器，以及各種需要可靠光學感應嘅工業測量同控制系統。

2. 深入技術參數分析

2.1 絕對最大額定值

呢啲額定值定義咗可能導致永久損壞嘅極限。唔建議器件持續喺呢啲極限下操作。

• 反向電壓 (V_R)：32V。呢個係可以施加喺光電二極體端子之間嘅最大反向偏壓電壓。
• 功耗 (P_d)：25°C時為150 mW。呢個限制咗器件可以處理嘅總電功率，主要由反向漏電流同埋高光照下嘅任何光電流決定。
• 溫度範圍：操作：-25°C 至 +85°C；儲存：-40°C 至 +85°C。器件設計用於寬廣嘅工業溫度範圍。
• 焊接溫度 (T_sol)：最高260°C，最多5秒。呢個對於無鉛回流焊接過程至關重要。

2.2 電光特性 (Ta=25°C)

呢啲參數定義咗器件喺典型操作條件下嘅性能。

• 光譜帶寬 (λ_0.5)：730 nm 至 1100 nm。呢個定義咗光電二極體響應度至少為其峰值一半嘅波長範圍。佢對可見紅光到近紅外（NIR）光譜都敏感。
• 峰值靈敏度波長 (λ_P)：940 nm（典型值）。器件針對常見NIR區域嘅最大響應進行咗優化，與許多IR LED嘅發射波長匹配。
• 短路電流 (I_SC)：喺875 nm、輻照度為1 mW/cm²嘅條件下，典型值為35 μA。呢個參數喺零偏壓電壓（光伏模式）下測量。
• 反向光電流 (I_L)：喺相同嘅1 mW/cm²、875 nm條件下，V_R=5V時，典型值為25 μA。與光伏模式相比，喺反向偏壓（光導模式）下操作通常會產生更高同埋更快嘅響應。
• 反向暗電流 (I_D)：V_R=10V時，典型值為5 nA，最大值為30 nA。呢個係完全黑暗下嘅漏電流。低暗電流對於檢測微弱光信號至關重要。
• 反向擊穿電壓 (V_BR)：典型值為170V，最小值為32V。呢個係反向電流急劇增加時嘅電壓。正常操作反向電壓應遠低於此值。

3. 性能曲線分析

規格書包含典型特性曲線，對設計至關重要。

• 光譜靈敏度曲線：呢個圖表顯示咗相對響應度與波長嘅關係。佢確認咗峰值喺約940 nm，以及定義嘅帶寬從730 nm到1100 nm。集成嘅黑色透鏡充當可見光濾光片，減弱可見光範圍內嘅靈敏度，以減少環境光（日光）造成嘅噪音。
• 反向光電流 vs. 輻照度 (Ee)：呢條曲線說明咗產生嘅光電流 (I_L) 同入射光功率密度之間嘅線性關係。線性係PIN光電二極體嘅一個關鍵特徵，令佢哋適合光測量應用。

4. 機械同封裝資料

4.1 封裝尺寸

PD70-01B/TR10 採用非常細小嘅表面貼裝封裝。關鍵尺寸（以mm為單位）包括主體尺寸約為2.0 x 1.25，高度為0.7 mm。陰極通常由封裝上嘅標記角或凹口識別。提供帶有±0.1mm公差嘅詳細尺寸圖，用於PCB焊盤設計。

4.2 極性識別

清晰嘅極性標記對於正確安裝至關重要。規格書封裝圖指示咗陽極同陰極端子。施加反向偏壓時連接錯誤極性會使二極體正向偏置，可能導致大電流流動同埋損壞。

5. 焊接同組裝指引

正確處理對可靠性至關重要。

5.1 儲存同濕度敏感度

器件對濕度敏感。預防措施包括：喺≤30°C/90%RH條件下儲存喺原裝密封袋中；喺出貨後1年內使用；開封後，喺≤30°C/70%RH條件下儲存並喺168小時（7日）內使用。如果超出，焊接前需要喺60±5°C下烘烤24小時。

5.2 焊接條件

• 回流焊接：建議使用無鉛焊接溫度曲線，峰值溫度為260°C，最多5秒。回流次數不應超過兩次。
• 手動焊接：如有必要，使用溫度<350°C、功率<25W嘅電烙鐵。每個端子嘅接觸時間應<3秒，端子之間間隔>2秒，以避免熱應力。
• 維修：焊接後不建議進行。如果無法避免，移除時必須使用雙頭烙鐵同時加熱兩個端子，以防止對半導體芯片造成機械應力。

6. 包裝同訂購資料

標準包裝為卷帶形式，包含1000件（1000PCS/卷）。卷帶尺寸為自動貼片設備處理而指定。卷帶標籤包含關鍵信息，例如零件編號（P/N）、批號（LOT No）、數量（QTY）同埋其他可追溯代碼。

7. 應用備註同設計考慮

7.1 典型應用電路

光電二極體可以用於兩種主要模式：

1. 光伏模式（零偏壓）：光電二極體喺光照下產生電壓/電流，無需施加外部偏壓。呢種模式提供非常低嘅暗電流同噪音，但響應速度較慢，線性度較低。
2. 光導模式（反向偏壓）：施加外部反向電壓（例如，I_L測試條件中嘅5V）。呢種模式進一步擴闊耗盡區，降低結電容，從而導致快得多嘅開關時間同埋喺更寬光強度範圍內更高嘅線性度。呢個係高速檢測（如IR遙控接收器）嘅首選模式。

7.2 關鍵設計注意事項

• 限流/保護：喺電路中操作時，必須使用串聯電阻器來限制電流。正如注意事項所述，"輕微電壓偏移會導致大電流變化（會發生燒毀）。" 呢個係因為反向偏壓下嘅光電二極體，如果暴露喺非常高嘅光強度下或錯誤地正向偏置，可能會傳導過量電流。
• 電路板佈局：最小化連接光電二極體到放大器或比較器嘅走線中嘅寄生電容同電感。呢個對於保持高速性能至關重要。
• 環境光抑制：內置黑色透鏡有幫助，但為咗喺環境光下獲得最佳性能，可能需要光學濾波（額外嘅IR通濾光片）同埋電氣濾波（同步檢測）。

8. 技術比較同區分

PD70-01B/TR10 通過其喺緊湊SMD封裝中嘅功能組合來區分自己：

• 對比標準光電二極體：PIN結構比標準PN光電二極體提供更低嘅電容同更快嘅響應。
• 對比更大嘅PIN二極體：佢細小嘅2.0x1.25mm佔位面積允許喺空間受限嘅情況下進行高密度PCB設計。
• 集成濾光片：包含日光濾光片（黑色環氧樹脂）簡化咗設計，減少咗阻擋可見光噪音所需嘅外部濾光片。
• 穩健額定值：寬廣嘅操作溫度範圍（-25°C至+85°C）同埋高典型擊穿電壓（170V）提供設計餘量同可靠性。

9. 常見問題 (FAQs)

問："日光濾光片"嘅用途係乜？

答：黑色透鏡材料減弱可見光譜（大約400-700 nm）中嘅光，同時允許近紅外光（700-1100 nm）通過。呢個減少咗來自包含可見光嘅室內環境照明（熒光燈、LED、白熾燈）嘅干擾，提高咗基於IR系統嘅信噪比。

問：對於IR遙控接收器，我應該使用光伏模式定係光導模式？

答> 對於需要快速脈衝檢測（通常為38-56 kHz載波）嘅IR遙控應用，光導模式（反向偏壓）係必須嘅。呢種模式下降低嘅電容使器件能夠響應高頻調製。

問：我點樣計算所需串聯電阻器嘅值？

答：電阻器限制最大電流。如果施加反向偏壓V_R，並且預期最大光電流係I_max，可以放置一個簡單嘅串聯電阻R。佢上面嘅壓降不應顯著降低二極體上嘅偏壓。例如，使用V_R= 5V 同 I_max~ 50μA，一個10kΩ嘅電阻只會下降0.5V，二極體上剩餘4.5V。電阻器亦有助於防止意外正向偏置。

10. 工作原理

PIN光電二極體基於內部光電效應原理工作。能量大於半導體帶隙嘅光子喺本徵區域被吸收，產生電子-空穴對。存在於反向偏置耗盡區（由本徵層擴大）中嘅強電場迅速分離呢啲載流子，令佢哋漂移到各自嘅端子。呢種電荷運動構成咗與入射光強度成正比嘅光電流。寬廣嘅本徵區域係關鍵：佢增加咗光子吸收嘅體積（提高靈敏度）並降低咗結電容（實現更快速度）。

11. 行業趨勢

對緊湊、高速同埋靈敏光電探測器嘅需求持續增長。影響PD70-01B/TR10等器件嘅趨勢包括：

• 小型化：對更細小消費電子同埋IoT設備嘅推動，驅動咗對性能保持或改進嘅更細小光學感應器嘅需求。
• 集成度提高：雖然分立光電二極體仍然必不可少，但存在一種趨勢，將光電二極體與跨阻放大器（TIA）同埋其他信號調理電路集成到單一封裝中，簡化設計。
• NIR應用擴展：除咗傳統遙控器，NIR感應正擴展到接近感應、手勢識別、光譜分析同埋生物醫學監測等領域，所有呢啲都需要可靠嘅光電探測器。
• 增強可靠性標準：符合環境法規（RoHS、REACH、無鹵素）同埋嚴格嘅汽車/工業可靠性等級，正成為用於各種市場嘅元件嘅標準。