Auswahl eines Infrarot-Photodioden-Arrays für Ihr nächstes optisches System

Wenn die meisten Menschen an Detektoren für optische Systeme denken, fallen ihnen wahrscheinlich zuerst CCD-Arrays oder CMOS-Sensoren ein. Das ist verständlich; diese Komponenten haben eine lange, erfolgreiche Geschichte und sind ein bekannter Bestandteil von Kameras. Wenn es jedoch darum geht, empfindliche Messungen außerhalb des sichtbaren Spektrums zu erfassen, ist ein CCD- oder CMOS-Sensor nicht die beste Wahl. Stattdessen sollten Sie eine Photodiode oder ein Photodioden-Array verwenden, um diese empfindlichen Messungen zu sammeln. Hier ist, was Sie über Photodioden-Arrays wissen müssen und wie Sie die beste Komponente für Ihr nächstes optisches System auswählen.

Messung vs. Bildgebung

Auf den ersten Blick könnten CCDs, CMOS-Sensoren und Photodioden-Arrays wie die perfekten Ersatzteile füreinander in verschiedenen Anwendungen klingen, aber das ist nicht der Fall. Jede dieser Komponenten hat ihren Platz in unterschiedlichen Anwendungen, und es ist keine gute Idee, Komponenten und Anwendungen zu vermischen.

CMOS-Sensoren und CCDs sind Pixel-Array-Sensoren, die hauptsächlich für die Bildgebung verwendet werden. Die Lichtexposition in jedem Pixel wird verwendet, um eine Intensitätskarte für das Licht aus der Umgebung zu erstellen. Wenn Sie verschiedenen Pixeln Farbfilter hinzufügen, können Sie dann Farbbilder erstellen. Im Gegensatz dazu wird ein Photodioden-Array aus einer Anzahl von Elementen (normalerweise weniger als 1024) mit einer gemeinsamen Kathode gebildet. Jedes Element ähnelt einem Pixel und fungiert als eigene p-n-Photodiode. In einigen Anwendungen, wie im militärischen und im Luft- und Raumfahrtbereich, könnte ein Photodioden-Array aus mehreren einzelnen Photodioden-Array-Detektoren zusammengesetzt sein.

Ein Photodioden-Array ist typischerweise optimiert, um eine hochempfindliche Antwort innerhalb eines schmalen Wellenlängenbereichs zu liefern, während CMOS-Sensoren und CCDs typischerweise gebaut werden, um im gesamten sichtbaren Bereich zu funktionieren. Da die Anzahl der Elemente so klein ist und die gewünschte Antwort auf einen kleineren Wellenlängenbereich beschränkt ist, wird ein Photodioden-Array typischerweise für sehr spezielle Bildgebungsanwendungen oder zum Sammeln empfindlicher Messungen bei bestimmten Wellenlängen verwendet. Wenn Sie extrem empfindliche Messungen sammeln müssen, die nicht mit einem Photodioden-Array erfasst werden können, sollte stattdessen ein Photomultiplier verwendet werden.

(Alt-Text: Kleines Photodioden-Array) https://www.shutterstock.com/image-photo/digital-electronic-colour-sensor-chip-solder-1077154646

Auswahlkriterien für Infrarot-Photodioden-Arrays

Die folgenden Punkte sollten bei der Auswahl einer Photodiode für den Einsatz in jedem Infrarot-Bildgebungssystem berücksichtigt werden:

• Empfindlichkeitsspektrum: Datenblätter geben normalerweise die Empfindlichkeit bei einer einzelnen Wellenlänge an (normalerweise die Wellenlänge mit der maximalen Empfindlichkeit). Wie bei den meisten Komponenten hängt die Empfindlichkeit jedoch von der Frequenz ab. Die Empfindlichkeit wird normalerweise in Einheiten von A/W oder als Prozentsatz der maximalen Empfindlichkeit angegeben.
• Wellenlängenbereich: Photodioden-Arrays sind für den Betrieb in verschiedenen Wellenlängenbereichen konzipiert. Photodioden-Arrays, die Teile des sichtbaren, ultravioletten und infraroten Spektrums abdecken, sind von verschiedenen Herstellern erhältlich.
• Maximaler Ausgangsstrom: Dies ist der maximale Strom, den ein Element in einem Photodioden-Array erzeugen kann.
• Durchbruchspannung: Im fotoelektrischen Modus wird die Komponente in Sperrrichtung betrieben. Dies ist die maximale Sperrspannung, die einen Durchbruch verursachen wird. Beachten Sie, dass ein Photodioden-Array im photovoltaischen Modus betrieben werden kann (d.h., unverzerrt).

Optek OPR2100T

Das OPR2100T Photodioden-Array ist ein 6-Element, 12-Pin SMD-Paket, das ideal für industrielle Motor-Encoder-Anwendungen ist. Dieses Photodioden-Array hat ein opakes Gehäuse, das Streulicht aus der Umgebung blockiert. Das Gehäuse ist ziemlich robust und hat eine aktive Fläche von 3,45 qmm. Die maximale Empfindlichkeit wird bei 850 nm gesehen.

Fotografie des OPR2100T Photodioden-Arrays und seiner Empfindlichkeit. Aus dem OPR2100T Datenblatt.

Advanced Photonix PDB-C216

Das PDB-C216 ist ein lineares Photodioden-Array mit maximaler Antwort bei 950 nm. Das Empfindlichkeitsspektrum erstreckt sich in den sichtbaren Bereich, obwohl dies mit dem richtigen Filter eliminiert werden kann, wenn eine Erkennung bei Infrarotwellenlängen gewünscht ist. Dieses Photodioden-Array findet seinen Einsatz in Gepäckscannern und anderen Anwendungen, die Linienscan-Messungen erfordern.

Das lineare PDB-C216 Photodioden-Array und seine Empfindlichkeit. Aus dem PDB-C216 Datenblatt.

Broadcom SPD2025-12X

Im Bereich der Telekommunikation ist das SPD2025-12X lineare Photodioden-Array von Broadcom ideal für Hochleistungs-Optikempfänger-Designs. Dieses 12-Elemente Photodioden-Array bietet hohe Empfindlichkeit, niedrigen Dunkelstrom und niedrige Kapazität für Produkte mit hoher Bandbreite. Einige Telekommunikationsanwendungen umfassen den Einsatz in Empfängern, die Multimode 12×25-Gb/s und 12×28-Gb/s NRZ- oder PAM-4-Signalisierung verwenden.

Layout des SPD2025-12X linearen Photodioden-Arrays. Aus dem Produktkurzbericht des SPD2025-12X. (Alt-Text: Layout zeigt das SPD2025-12X lineare Photodioden-Array) https://drive.google.com/open?id=14d5QeekNnjB2DXV8t2mBGLZl3as3_AKc

Mit neuen Anwendungen in der Computer Vision, der zunehmenden Nutzung optischer Systeme und den Sensitivitätsanforderungen in Anwendungen wie Lidar müssen Sie das richtige Photodioden-Array für Ihr nächstes System auswählen. Octopart^® gibt Ihnen Zugang zu einer Reihe von Photodioden-Arrays und anderen Detektoren für Ihr nächstes Bildgebungs- oder Messsystem. Versuchen Sie, unseren Part Selector Guide zu verwenden, um die beste Option für Ihr nächstes Produkt zu bestimmen.

Bleiben Sie mit unseren neuesten Artikeln auf dem Laufenden, indem Sie sich für unseren Newsletter anmelden.