目錄
1. 產品概述
PD333-3B/L2 是一款高速、高靈敏度的矽 PIN 光電二極體，封裝於標準 5mm 直徑的塑膠外殼中。其主要功能是將光能，特別是紅外光譜範圍內的光能，轉換為電流。此元件配備黑色環氧樹脂透鏡，能增強其對紅外線輻射的靈敏度，同時提供一定程度的環境光過濾效果。此元件專為需要快速響應時間並能在各種環境條件下穩定運作的應用所設計。
核心優勢：此光電二極體的關鍵優勢包括其快速的響應時間、高光敏度以及低接面電容。這些特性使其非常適合用於偵測光強度的快速變化。此元件亦符合 RoHS 與歐盟 REACH 法規，表示其採用無鉛材料並遵守環境安全標準。
目標市場：此光電二極體主要針對電子產業，特別適用於安全系統、高速光通訊鏈路、相機測光系統以及其他需要精確且快速光偵測的光電應用。
2. 技術參數詳解
2.1 絕對最大額定值
這些額定值定義了可能導致元件永久損壞的極限條件。在此條件下運作不保證其性能。
- 逆向電壓 (VR)：32 V。這是可施加於光電二極體端子間的最大逆向偏壓。
- 操作溫度 (Topr)：-25°C 至 +85°C。元件正常運作時的環境溫度範圍。
- 儲存溫度 (Tstg)：-40°C 至 +100°C。元件非運作狀態下的儲存溫度範圍。
- 焊接溫度 (Tsol)：260°C。元件在焊接過程中可承受的峰值溫度，通常為短時間（例如 10 秒）。
- 功率消耗 (Pc)：在自由空氣溫度 25°C 或以下時為 150 mW。元件可安全消耗的最大功率。
2.2 電氣與光學特性
這些參數在 Ta=25°C 下量測，定義了元件在指定測試條件下的性能。
- 光譜頻寬 (λ0.5)：840 nm 至 1100 nm。這是光電二極體響應度至少為其峰值一半的波長範圍，表明其主要對近紅外光區域敏感。
- 峰值靈敏度波長 (λP)：940 nm (典型值)。光電二極體最敏感的波長。
- 開路電壓 (VOC)：0.39 V (典型值)。在光照下（Ee=1mW/cm²，λp=940nm）且未連接外部負載（開路）時，光電二極體端子間產生的電壓。
- 短路電流 (ISC)：35 µA (典型值)。在相同光照下，當端子短路時流經光電二極體的電流。
- 逆向光電流 (IL)：35 µA (典型值，最小值 25 µA)。當光電二極體處於逆向偏壓 (VR=5V) 並受光照時流動的電流。這是光偵測電路的關鍵參數。
- 逆向暗電流 (ID)：5 nA (典型值，最大值 30 nA)。在完全黑暗且處於逆向偏壓 (VR=10V) 下流動的微小漏電流。較低的值通常對訊噪比更有利。
- 逆向崩潰電壓 (VBR)：最小值 32 V，典型值 170 V。二極體開始大量導通（崩潰）時的逆向電壓。最小額定值與絕對最大額定值一致。
- 總電容 (Ct)：18 pF (典型值)。在 VR=5V 與 f=1MHz 下的接面電容。較低的電容有助於實現更快的響應時間。
- 上升時間 / 下降時間 (tr / tf)：45 ns (典型值)。在光強度階躍變化時，輸出訊號從最終值的 10% 上升到 90%（或從 90% 下降到 10%）所需的時間，量測條件為 VR=10V 與 RL=100Ω。
3. 性能曲線分析
規格書提供了數條特性曲線，用以說明關鍵參數如何隨操作條件變化。這些對於電路設計至關重要。
3.1 功率消耗 vs. 環境溫度
此曲線顯示，當環境溫度超過 25°C 時，最大允許功率消耗會隨之降低。設計者必須在高溫環境下降低元件的功率處理能力，以防止熱損壞。
3.2 光譜靈敏度
此圖表繪製了光電二極體相對於波長的歸一化響應度。它直觀地確認了在 940 nm 處的峰值靈敏度以及大約從 840 nm 到 1100 nm 的光譜頻寬，突顯了其對紅外應用的適用性。
3.3 逆向暗電流 vs. 環境溫度
暗電流隨溫度呈指數增長。此曲線對於在高溫下運作的應用至關重要，因為增加的暗電流會提高偵測系統的底噪。
3.4 逆向光電流 vs. 輻照度 (Ee)
此圖表展示了在特定範圍內，產生的光電流 (IL) 與入射光功率密度（輻照度）之間的線性關係。它確認了元件的線性光響應，這對於精確的光測量至關重要。
3.5 端子電容 vs. 逆向電壓
接面電容 (Ct) 會隨著逆向偏壓 (VR) 的增加而降低。此曲線讓設計者可以選擇一個操作偏壓，以在響應速度（較高 VR 下電容較低）與功耗/噪聲之間取得最佳平衡。
3.6 響應時間 vs. 負載電阻
此圖表顯示了上升/下降時間 (tr/tf) 如何隨偵測電路中的負載電阻 (RL) 變化。使用較小的負載電阻可以實現更快的響應時間，但這也會降低輸出電壓擺幅。此曲線有助於為所需的頻寬選擇 RL。
4. 機械與封裝資訊
4.1 封裝尺寸
此元件採用徑向引腳、直徑 5mm 的塑膠封裝。尺寸圖標明了本體直徑、引腳間距、引腳直徑和總體尺寸。註記說明除非圖上另有規定，否則標準公差為 ±0.25mm。陰極通常由較長的引腳或封裝邊緣的平面標記來識別。
4.2 極性辨識
陽極連接至較短的引腳，而陰極連接至較長的引腳。封裝在陰極引腳附近也可能有一個平面側。在電路組裝時必須注意正確的極性。
5. 焊接與組裝指南
焊接溫度的絕對最大額定值為 260°C。這與標準無鉛迴焊製程曲線（例如 IPC/JEDEC J-STD-020）相容。元件不應長時間暴露在此溫度下；典型的迴焊峰值溫度持續時間為 20-40 秒。使用溫控烙鐵進行手工焊接也是可以接受的，前提是引腳處的溫度不超過 260°C 的限制。儲存應在乾燥、環境溫度符合指定 Tstg 範圍（-40°C 至 +100°C）的環境中，以防止吸濕和其他劣化。
6. 包裝與訂購資訊
標準包裝規格為每袋 200-500 件，每盒 5 袋，每箱 10 盒。包裝上的標籤包含客戶產品編號 (CPN)、產品編號 (P/N)、包裝數量 (QTY) 和批號 (LOT No) 等欄位。其他欄位如 CAT (發光強度等級)、HUE (主波長等級) 和 REF (順向電壓等級) 雖有列出，但更常見於 LED；對於此光電二極體，這些欄位可能未實際用於分級。產品編號 PD333-3B/L2 遵循製造商的內部命名慣例。
7. 應用建議
7.1 典型應用情境
- 高速光偵測：用於光學數據鏈路、條碼掃描器和雷射測距儀，其 45ns 的響應時間具有優勢。
- 安全系統：整合於被動式紅外線 (PIR) 動作感測器、光束遮斷感測器和光幕中。
- 相機系統：用於自動曝光控制、閃光燈監測和紅外線濾鏡偵測。
- 工業感測：用於自動化設備中的物體偵測、邊緣感測和不透明度測量。
7.2 設計考量要點
- 偏壓電路：為獲得最快的響應，應在逆向偏壓（光導）模式下操作光電二極體。通常使用跨阻放大器 (TIA) 將光電流轉換為電壓訊號。
- 降噪處理：遮蔽元件和電路以避免電氣噪聲干擾。為 TIA 使用低噪聲運算放大器，並考慮使用濾波器來減輕暗電流的影響，特別是在高溫下。
- 光學考量：黑色環氧樹脂可透射紅外線。若需特定波長濾波，可能需要額外的外部光學濾鏡。確保光學孔徑清潔且對準正確。
- 負載電阻選擇：根據所需的頻寬（參見響應時間 vs. 負載電阻曲線）和期望的輸出電壓位準 (Vout = IL * RL) 來選擇 RL。
8. 技術比較
與標準光電二極體或光電晶體相比，PD333-3B/L2 提供了速度與靈敏度的平衡組合。其 PIN 結構提供了比標準 PN 光電二極體更寬的耗盡區，從而實現了更低的接面電容（典型值 18 pF），以獲得更快的響應速度，並在紅外光譜中具有更高的量子效率。5mm 封裝比更小的 SMD 光電二極體提供了更大的有效面積，能收集更多光線以產生更高的訊號輸出，這在低光或長距離偵測情境中可能有益。
9. 常見問題解答 (基於技術參數)
問：短路電流 (ISC) 和逆向光電流 (IL) 有何不同？
答：ISC 是在零偏壓（端子短路）下量測的，而 IL 是在施加逆向偏壓（例如 5V）下量測的。對於 PIN 光電二極體，IL 通常非常接近 ISC，並且是大多數偏壓偵測電路中使用的參數。
問：我可以用這個光電二極體來偵測可見光嗎？
答：雖然它在可見紅光譜（接近 700nm）有一些靈敏度，但其峰值在 940nm（紅外線）。若要對可見光獲得最佳性能，使用峰值靈敏度在可見光範圍（例如 550-650nm）的光電二極體會更合適。
問：如何將光電流 (IL) 轉換為可用的電壓？
答：最常見的方法是使用跨阻放大器 (TIA)。輸出電壓為 Vout = -IL * Rf，其中 Rf 是 TIA 的回授電阻。此配置也使光電二極體保持在虛擬短路狀態，最大限度地減少了接面電容的影響。
問："無鉛"和"符合 RoHS" 的標示是什麼意思？
答：這表示產品在製造過程中未使用鉛 (Pb)，並符合歐盟的《危害性物質限制指令》，該指令限制了電氣和電子設備中的特定有害物質。
10. 實際應用案例
設計紅外線接近感測器：PD333-3B/L2 可以與一個 940nm 紅外線 LED 配對，以創建一個簡單的接近或物體偵測感測器。LED 以特定頻率脈衝驅動。光電二極體偵測反射的紅外光。一個採用逆向偏壓模式下的光電二極體，後接 TIA 和一個調諧至 LED 脈衝頻率的帶通濾波器的電路，可以有效地從環境光噪聲中提取微弱的反射訊號。45ns 的響應時間允許進行高頻調變，從而提高抗噪能力並實現更快的偵測週期。
11. 工作原理
PIN 光電二極體是一種半導體元件，其本徵 (I) 區域夾在 P 型與 N 型區域之間。當能量大於半導體能隙的光子撞擊元件時，它們會在本徵區域產生電子-電洞對。在逆向偏壓下，橫跨本徵區域的電場將這些電荷載子掃向各自的端子，產生與入射光強度成正比的光電流。寬廣的本徵區域降低了接面電容（實現更快的響應），並增加了光子吸收的體積（提高靈敏度），特別是對於像紅外線這樣的較長波長。
12. 產業趨勢
光電二極體的需求在工業自動化、汽車 LiDAR、消費性電子產品（例如智慧型手機接近感測器）和生物醫學感測等領域持續增長。趨勢包括進一步微型化至晶片級封裝 (CSP)、與晶片上放大和訊號處理電路的整合，以及針對特定波長波段（例如用於氣體感測）的光電二極體開發。同時也專注於改善性能指標，如更低的暗電流、更高的速度以及在惡劣環境條件下增強可靠性。PD333-3B/L2 代表了在這個不斷發展的領域中一個成熟、可靠的元件，非常適合需要穩健紅外線偵測且對成本敏感的大量應用。
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 | 為什麼重要 |
|---|---|---|---|
| 光效（Luminous Efficacy） | lm/W（流明/瓦） | 每瓦電能發出的光通量，越高越節能。 | 直接決定燈具的能效等級與電費成本。 |
| 光通量（Luminous Flux） | lm（流明） | 光源發出的總光量，俗稱"亮度"。 | 決定燈具夠不夠亮。 |
| 發光角度（Viewing Angle） | °（度），如120° | 光強降至一半時的角度，決定光束寬窄。 | 影響光照範圍與均勻度。 |
| 色溫（CCT） | K（開爾文），如2700K/6500K | 光的顏色冷暖，低值偏黃/暖，高值偏白/冷。 | 決定照明氛圍與適用場景。 |
| 顯色指數（CRI / Ra） | 無單位，0–100 | 光源還原物體真實顏色的能力，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，如"5-step" | 顏色一致性的量化指標，步數越小顏色越一致。 | 保證同一批燈具顏色無差異。 |
| 主波長（Dominant Wavelength） | nm（奈米），如620nm（紅） | 彩色LED顏色對應的波長值。 | 決定紅、黃、綠等單色LED的色相。 |
| 光譜分佈（Spectral Distribution） | 波長 vs. 強度曲線 | 顯示LED發出的光在各波長的強度分佈。 | 影響顯色性與顏色品質。 |
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點亮所需的最小電壓，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正常發光的電流值。 | 常採用恆流驅動，電流決定亮度與壽命。 |
| 最大脈衝電流（Pulse Current） | Ifp | 短時間內可承受的峰值電流，用於調光或閃光。 | 脈衝寬度與佔空比需嚴格控制，否則過熱損壞。 |
| 反向電壓（Reverse Voltage） | Vr | LED能承受的最大反向電壓，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） | 熱量從晶片傳到焊點的阻力，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），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晶片內部的實際工作溫度。 | 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的"使用壽命"。 |
| 流明維持率（Lumen Maintenance） | %（如70%） | 使用一段時間後剩餘亮度的百分比。 | 表徵長期使用後的亮度保持能力。 |
| 色漂移（Color Shift） | Δu′v′ 或 麥克亞當橢圓 | 使用過程中顏色的變化程度。 | 影響照明場景的顏色一致性。 |
| 熱老化（Thermal Aging） | 材料性能下降 | 因長期高溫導致的封裝材料劣化。 | 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 | 保護晶片並提供光學、熱學介面的外殼材料。 | EMC耐熱好、成本低；陶瓷散熱優、壽命長。 |
| 晶片結構 | 正裝、倒裝（Flip Chip） | 晶片電極佈置方式。 | 倒裝散熱更好、光效更高，適用於高功率。 |
| 螢光粉塗層 | YAG、矽酸鹽、氮化物 | 覆蓋在藍光晶片上，部分轉化為黃/紅光，混合成白光。 | 不同螢光粉影響光效、色溫與顯色性。 |
| 透鏡/光學設計 | 平面、微透鏡、全反射 | 封裝表面的光學結構，控制光線分佈。 | 決定發光角度與配光曲線。 |
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，確保顏色落在極小範圍內。 | 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，每組有對應的坐標範圍。 | 滿足不同場景的色溫需求。 |
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 | 在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的壽命。 | 提供科學的壽命預測。 |
| IESNA標準 | 照明工程學會標準 | 涵蓋光學、電氣、熱學測試方法。 | 行業公認的測試依據。 |
| RoHS / REACH | 環保認證 | 確保產品不含有害物質（如鉛、汞）。 | 進入國際市場的准入條件。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能效認證 | 針對照明產品的能效與性能認證。 | 常用於政府採購、補貼項目，提升市場競爭力。 |