次の光学システムのための赤外線フォトダイオードアレイの選択

多くの人が光学システム用の検出器と聞いて思い浮かべるのは、CCDアレイやCMOSセンサーでしょう。これは理解できることです。これらのコンポーネントは長い成功の歴史を持ち、カメラの慣れ親しんだコンポーネントです。しかし、可視光線スペクトル外の敏感な測定を行う場合、CCDやCMOSセンサーは最適な選択肢ではありません。代わりに、これらの敏感な測定を行うためにはフォトダイオードまたはフォトダイオードアレイを使用すべきです。ここでは、フォトダイオードアレイについて知っておくべきことと、次の光学システムに最適なコンポーネントの選択方法について説明します。

測定対イメージング

表面上では、CCD、CMOSセンサー、フォトダイオードアレイは、異なるアプリケーションでお互いの完璧な代替品のように思えるかもしれませんが、これは事実ではありません。これらのコンポーネントはそれぞれ異なるアプリケーションでの役割があり、コンポーネントとアプリケーションを混在させるのは最善のアイデアではありません。

CMOSセンサーとCCDは、主にイメージングに使用されるピクセルアレイセンサーです。各ピクセルでの光の露出を使用して、周囲の環境からの光の強度マップを構築します。異なるピクセルに色フィルターを追加することで、色の画像を構築できます。これとは対照的に、フォトダイオードアレイは、共通のカソードを持つ多数の要素（通常は1024未満）から形成されます。各要素はピクセルのように見え、それぞれが独自のp-nフォトダイオードとして機能します。軍事や航空宇宙などの一部のアプリケーションでは、フォトダイオードアレイはいくつかの個別のフォトダイオードアレイ検出器から組み立てられることがあります。

フォトダイオードアレイは通常、狭い波長帯の高感度応答を提供するように最適化されていますが、CMOSセンサーやCCDは通常、可視範囲全体で動作するように構築されています。要素の数が非常に少なく、望ましい応答がより狭い波長範囲に限定されているため、フォトダイオードアレイは通常、非常にニッチなイメージングアプリケーションや特定の波長での敏感な測定を行うために使用されます。フォトダイオードアレイで収集できるもの以外の非常に敏感な測定を行う必要がある場合は、代わりに光電子増倍管を使用するべきです。

(Alt text: 小型フォトダイオードアレイ) https://www.shutterstock.com/image-photo/digital-electronic-colour-sensor-chip-solder-1077154646

赤外線フォトダイオードアレイの選択基準

赤外線イメージングシステムで使用するフォトダイオードを選択する際に考慮すべき点は以下の通りです：

• 感度スペクトル：データシートでは通常、感度は単一の波長（通常は最大感度の波長）で引用されます。しかし、ほとんどのコンポーネントと同様に、感度は周波数に依存します。感度は通常、A/Wの単位または最大感度のパーセンテージとして引用されます。
• 波長範囲：フォトダイオードアレイは、異なる波長範囲で動作するように設計されています。可視光、紫外線、赤外線スペクトルの一部をカバーするフォトダイオードアレイは、異なるメーカーから入手可能です。
• 最大出力電流：これは、フォトダイオードアレイの要素が生成できる最大電流です。
• ブレークダウン電圧：光導電モードで動作する場合、コンポーネントは逆バイアスで駆動されます。これは、ブレークダウンを引き起こす最大逆バイアス電圧です。フォトダイオードアレイは、光起電力モード（つまり、無バイアス）で動作させることができることに注意してください。

Optek OPR2100T

OPR2100T フォトダイオードアレイは、6要素、12ピンのSMDパッケージであり、産業用モーターエンコーダアプリケーションに理想的です。このフォトダイオードアレイは、周囲の環境からの乱光を遮断する不透明なパッケージを持っています。パッケージはかなり頑丈で、3.45平方ミリメートルのアクティブエリアを持っています。最大感度は850 nmで見られます。

OPR2100T フォトダイオードアレイとその感度の写真。OPR2100T データシートより。

Advanced Photonix PDB-C216

PDB-C216は、最大応答が950 nmである線形フォトダイオードアレイです。感度スペクトルは可視範囲に及びますが、赤外線波長での検出が望ましい場合は適切なフィルターでこれを排除することができます。このフォトダイオードアレイは、荷物スキャナーや線スキャン測定を必要とする他のアプリケーションで使用されます。

PDB-C216 線形フォトダイオードアレイとその感度。PDB-C216 データシートより。

Broadcom SPD2025-12X

通信分野では、SPD2025-12X 線形フォトダイオードアレイは、高性能光受信機設計に理想的です。この12要素フォトダイオードアレイは、高感度、低暗電流、低容量を提供し、高帯域幅製品に適しています。いくつかの通信アプリケーションには、マルチモード12×25-Gb/sおよび12×28-Gb/s NRZまたはPAM-4信号を使用する受信機が含まれます。

SPD2025-12Xリニアフォトダイオードアレイのレイアウト。SPD2025-12X製品概要より。 (Alt text: SPD2025-12Xリニアフォトダイオードアレイを示すレイアウト) https://drive.google.com/open?id=14d5QeekNnjB2DXV8t2mBGLZl3as3_AKc

コンピュータビジョンの新しい応用、光学システムのより大きな使用、リダーのようなアプリケーションでの感度要件など、次のシステムに適したフォトダイオードアレイを選択する必要があります。Octopart^®では、次のイメージングや測定システム用のフォトダイオードアレイやその他の検出器を幅広く取り扱っています。次の製品に最適なオプションを決定するために、パーツセレクターガイドをお試しください。

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