Selezionare un Array di Fotodiodi Infrarossi per il Tuo Prossimo Sistema Ottico

Quando la maggior parte delle persone pensa ai rivelatori per sistemi ottici, probabilmente pensano subito agli array CCD o ai sensori CMOS. Questo è comprensibile; questi componenti hanno una lunga e fortunata storia e sono un componente familiare delle fotocamere. Tuttavia, quando si tratta di raccogliere misurazioni sensibili al di fuori dello spettro visibile, un sensore CCD o CMOS non è la scelta migliore. Invece, dovresti usare un fotodiodo o un array di fotodiodi per raccogliere queste misurazioni sensibili. Ecco quello che devi sapere sugli array di fotodiodi e come selezionare il miglior componente per il tuo prossimo sistema ottico.

Misurazione vs. Imaging

In superficie, CCD, sensori CMOS e array di fotodiodi potrebbero sembrare i sostituti perfetti l'uno dell'altro in diverse applicazioni, ma questo non è il caso. Ognuno di questi componenti ha il suo posto in diverse applicazioni, e non è una buona idea mescolare componenti e applicazioni.

I sensori CMOS e i CCD sono sensori array di pixel che sono principalmente usati per l'imaging. L'esposizione alla luce in ogni pixel è usata per costruire una mappa di intensità per la luce proveniente dall'ambiente circostante. Quando aggiungi la filtrazione del colore a diversi pixel, puoi quindi costruire immagini a colori. Al contrario, un array di fotodiodi è formato da un numero di elementi (solitamente meno di 1024) con un catodo comune. Ogni elemento assomiglia a un pixel e agisce come il proprio fotodiodo p-n. In alcune applicazioni, come quelle militari e aerospaziali, un array di fotodiodi potrebbe essere assemblato da diversi rivelatori di array di fotodiodi individuali.

Un array di fotodiodi è tipicamente ottimizzato per fornire una risposta ad alta sensibilità all'interno di una stretta banda di lunghezze d'onda, mentre i sensori CMOS e i CCD sono tipicamente costruiti per operare nell'intero intervallo visibile. Poiché il numero di elementi è così piccolo, e la risposta desiderata è confinata a un intervallo più ristretto di lunghezze d'onda, un array di fotodiodi è tipicamente usato per applicazioni di imaging molto di nicchia o per raccogliere misurazioni sensibili a specifiche lunghezze d'onda. Se hai bisogno di raccogliere misurazioni estremamente sensibili diverse da quelle che possono essere raccolte con un array di fotodiodi, dovrebbe essere usato invece un fotomoltiplicatore.

(Alt text: Piccolo array di fotodiodi) https://www.shutterstock.com/image-photo/digital-electronic-colour-sensor-chip-solder-1077154646

Criteri di Selezione per Array di Fotodiodi Infrarossi

I seguenti punti dovrebbero essere considerati quando si seleziona un fotodiodo per l'uso in qualsiasi sistema di imaging infrarosso:

• Spettro di sensibilità: I datasheet normalmente indicano la sensibilità a una singola lunghezza d'onda (normalmente quella con la massima sensibilità). Tuttavia, come per la maggior parte dei componenti, la sensibilità dipende dalla frequenza. La sensibilità è normalmente espressa in unità di A/W o come percentuale della sensibilità massima.
• Intervallo di lunghezze d'onda: Gli array di fotodiodi sono progettati per operare in diversi intervalli di lunghezze d'onda. Sono disponibili da diversi produttori array di fotodiodi che coprono parti dello spettro visibile, ultravioletto e infrarosso.
• Corrente massima di uscita: Questa è la massima corrente che un elemento in un array di fotodiodi può produrre.
• Tensione di rottura: Quando operato in modalità fotoconduttiva, il componente è polarizzato inversamente. Questa è la massima tensione di polarizzazione inversa che causerà una rottura. Da notare che un array di fotodiodi può essere operato in modalità fotovoltaica (cioè, senza polarizzazione).

Optek OPR2100T

L'OPR2100T array di fotodiodi è un pacchetto SMD a 6 elementi, 12 pin che è ideale per applicazioni di encoder motori industriali. Questo array di fotodiodi ha un pacchetto opaco che blocca la luce diffusa dall'ambiente circostante. Il pacchetto è piuttosto robusto e ha un'area attiva di 3,45 mm quadrati. La massima responsività è osservata a 850 nm.

Fotografia dell'array di fotodiodi OPR2100T e della sua responsività. Dal datasheet OPR2100T.

Advanced Photonix PDB-C216

Il PDB-C216 è un array di fotodiodi lineare con risposta massima a 950 nm. Lo spettro di sensibilità si estende nel range visibile, anche se questo può essere eliminato con il filtro appropriato se si desidera la rilevazione a lunghezze d'onda infrarosse. Questo array di fotodiodi trova la sua applicazione in scanner per bagagli e altre applicazioni che richiedono misurazioni a scansione lineare.

L'array di fotodiodi lineare PDB-C216 e la sua responsività. Dal datasheet PDB-C216.

Broadcom SPD2025-12X

Nell'ambito delle telecomunicazioni, l'SPD2025-12X array di fotodiodi lineare di Broadcom è ideale per progetti di ricevitori ottici ad alte prestazioni. Questo array di fotodiodi a 12 elementi fornisce un'alta responsività, una bassa corrente oscura e una bassa capacità per prodotti ad alta larghezza di banda. Alcune applicazioni nelle telecomunicazioni includono l'uso in ricevitori che utilizzano segnalazioni multimodali 12×25-Gb/s e 12×28-Gb/s NRZ o PAM-4.

Layout dell'array lineare di fotodiodi SPD2025-12X. Dal breve prodotto SPD2025-12X. (Alt text: Layout che mostra l'array lineare di fotodiodi SPD2025-12X) https://drive.google.com/open?id=14d5QeekNnjB2DXV8t2mBGLZl3as3_AKc

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