PD70-01B/TR7 矽平面PIN光電二極體規格書 - 2.0x1.25x0.9mm - 32V反向電壓 - 940nm峰值波長 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

PD70-01B/TR7是一款高效能矽平面PIN光電二極體，專為需要對紅外光具備快速響應與高靈敏度的應用而設計。其精巧的尺寸以及在廣泛溫度範圍內的穩健效能，使其成為適用於各種電子系統的通用元件。

1.1 核心優勢與目標市場

此光電二極體提供多項關鍵優勢，包括內建日光濾波片以降低環境光干擾、在其峰值波長下具備高靈敏度，以及極低的接面電容實現了短切換時間。其小型表面黏著封裝為無鉛設計，並符合RoHS、REACH及無鹵素標準。這些特性使其特別適用於消費性電子產品、工業控制及通訊應用，例如電視與家電遙控器、紅外線音訊傳輸、錄影機、影印機、電梯感測器以及通用型測控系統。

2. 技術參數深度解析

2.1 絕對最大額定值

本元件設計為在指定限制範圍內可靠運作。最大反向電壓（VR）為32V。其工作溫度（Topr）範圍為-25°C至+85°C，儲存溫度（Tstg）範圍為-40°C至+85°C。最高焊接溫度（Tsol）為260°C，持續時間不得超過5秒。在25°C或以下自由空氣溫度時，最大功率耗散（Pd）額定值為150 mW。

2.2 電光特性

在標準溫度25°C下，此光電二極體展現出特定的效能指標。其光譜頻寬（λ0.5）範圍為730 nm至1100 nm，峰值靈敏度（λP）位於940 nm，使其明確歸屬於近紅外光譜範圍。在940 nm波長、輻照度為1 mW/cm²的條件下，典型的短路電流（ISC）為35 µA，而在VR=5V時的典型反向光電流（IL）為25 µA（最小值為17 µA）。在VR=10V時的反向暗電流（ID）典型值為5 nA，最大值為30 nA。反向崩潰電壓（VBR）最小值為32V，在電流為100 µA時典型值為170V。

3. 性能曲線分析

本規格書包含典型特性曲線，提供超越表格化最小值、典型值與最大值之外的元件行為深入見解。

3.1 光譜靈敏度

一張圖表（圖1）展示了歸一化光譜響應與波長的關係。曲線顯示靈敏度從約730 nm開始急遽上升，在940 nm達到峰值，然後逐漸下降至1100 nm。這證實了其針對紅外線偵測的優化，特別是針對常見的940 nm紅外線發射器，同時日光濾波片會衰減其在可見光譜的靈敏度。

3.2 響應線性度

另一張圖表（圖2）繪製了反向光電流（IL）與輻照度（Ee）的關係。預期此曲線將呈現高度線性關係，表明在操作範圍內，光電流輸出與入射光功率成正比，這是測控應用的一項關鍵特性。

4. 機械與封裝資訊

4.1 封裝尺寸與極性

PD70-01B/TR7採用精巧的表面黏著封裝。提供了詳細的尺寸圖。封裝本體尺寸約為長度2.0 mm、寬度1.25 mm、高度0.9 mm（不包含接腳）。陰極通常有標記，例如封裝上的凹口、斜邊或圓點。設計人員必須查閱詳細的封裝圖以確認確切的極性識別標記與焊墊佈局，以確保正確的PCB焊盤設計與組裝方向。

4.2 載帶與捲盤規格

為配合自動化組裝，元件以載帶與捲盤形式供應。載帶寬度、凹槽尺寸及捲盤直徑均有規範，以相容於標準的取放設備。標準包裝數量為每捲1000顆。

5. 焊接與組裝指南

5.1 迴焊溫度曲線

進行無鉛焊接時，必須遵循特定的溫度曲線。建議的曲線包括預熱階段、均熱區、峰值迴焊溫度不超過260°C，以及受控的冷卻階段。高於液相線的總時間以及最高峰值溫度的持續時間，對於防止環氧樹脂封裝與半導體晶粒的熱損傷至關重要。迴焊次數不應超過兩次。

5.2 手工焊接與返修

若需進行手工焊接，必須格外小心。烙鐵頭溫度應低於350°C，使用容量為25W或更低的烙鐵時，每個焊點與每個端子的接觸時間應少於3秒。焊接每個端子之間需要超過兩秒的冷卻間隔。進行返修時，建議使用雙頭烙鐵同時加熱兩個端子，以避免機械應力。應事先評估返修對元件特性的可行性與影響。

6. 儲存與操作注意事項

6.1 濕度敏感性

此元件對濕度敏感。在準備使用元件之前，請勿打開防潮袋。打開前，儲存條件應為30°C或以下，相對濕度（RH）90%或以下。未開封袋內的總保存期限為一年。開封後，元件必須儲存在30°C或以下、60% RH或以下的環境中，並在168小時（7天）內使用。若矽膠乾燥劑顯示飽和或超過儲存時間，使用前需在60 ±5°C下烘烤24小時。

6.2 電氣保護

一項關鍵的預防措施是過電流保護。作為一個二極體，在施加偏壓時必須串聯一個限流電阻運作。若無此電阻，施加電壓的微小增加可能導致電流大幅且具破壞性的增加，從而導致燒毀。電阻值必須根據工作電壓以及所需的光電流或暗電流進行計算。

7. 應用建議與設計考量

7.1 典型應用電路

PD70-01B/TR7可用於兩種主要配置：光伏模式（零偏壓）與光導模式（反向偏壓）。在光伏模式下，受光照時會產生電壓/電流，適用於簡單的光偵測。在光導模式下（施加反向偏壓，例如5V），響應速度顯著加快，線性度也得到改善，使其成為紅外線遙控器等高速脈衝偵測的理想選擇。通常使用跨阻放大器（TIA）電路將微小的光電流轉換為可用的電壓信號。

7.2 設計考量

關鍵的設計因素包括：偏壓設定：根據速度與線性度需求選擇工作模式。頻寬：低電容（由快速切換時間暗示）使其在搭配合適的低雜訊放大器時，能實現高頻寬。光學濾波：內建的日光濾波片是有益的，但對於特定應用，可能需要額外的外部光學濾波片來阻擋不需要的波長。PCB佈局：將光電二極體與其放大器靠近放置，以最小化寄生電容與雜訊拾取。確保根據封裝標記正確放置陽極與陰極的方向。

8. 技術比較與差異化

與標準光電二極體或光電晶體相比，PD70-01B/TR7的PIN結構提供了明顯的優勢。位於P型與N型層之間的內稟（I）區域降低了接面電容，從而實現更快的響應時間（短切換時間）。這使其在透過紅外線進行高速資料傳輸方面表現更優異。其高靈敏度與指定的暗電流參數提供了良好的信噪比。整合的日光濾波片是一項實用特性，並非所有基本光電二極體都具備，簡化了在環境光下的設計。

9. 常見問題（FAQ）

9.1 日光濾波片的用途是什麼？

日光濾波片會衰減在可見光譜（約400-700 nm）的靈敏度。這降低了來自陽光或室內照明等環境光源的雜訊與干擾，使元件能更可靠地偵測來自遙控器或其他紅外線源的調變信號。

9.2 如何選擇串聯電阻的值？

串聯電阻限制了在暗態與受光照狀態下的電流。在反向偏壓模式下，電阻值（R）可使用歐姆定律估算：R ≈（電源電壓 - 二極體反向壓降）/ 最大預期電流。電流應遠低於最大功率耗散限制。可從較保守的值開始（例如10kΩ），並根據信號幅度與速度需求進行調整。

9.3 此感測器能偵測可見光嗎？

雖然其光譜範圍始於730 nm（紅色可見光邊緣），但由於日光濾波片的作用，其在可見光譜的靈敏度非常低。它主要是一款針對940 nm優化的紅外線偵測器。若要偵測可見光，則需要一款無紅外線阻擋或日光濾波片的光電二極體。

10. 工作原理簡介

矽PIN光電二極體是一種將光轉換為電流的半導體元件。當能量大於矽能隙的光子撞擊元件時，會在空乏區產生電子-電洞對。在PIN結構中，一個寬廣的內稟（I）區域夾在P型與N型區域之間。這個寬廣的I區域創造了更大的光子吸收空乏區，並且關鍵地降低了接面電容。在反向偏壓下，電場將這些電荷載子掃向電極，產生與入射光強度成正比的光電流。平面製程指的是製造技術，通常能產出性能穩定且一致的元件。