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硅 Si 高性能雪崩光電二極管(APD) 400-1000nm 0.5mm TO-18

簡(jiǎn)要描述:硅 Si 高性能雪崩光電二極管(APD) 400-1000nm 0.5mm TO-18

C30902EH高性能硅雪崩光電二極管(APD)的感光面直徑為0.5 mm,適合于生物醫(yī)學(xué)和分析應(yīng)用。 這種Si APD設(shè)計(jì)為雙擴(kuò)散“穿透式"結(jié)構(gòu),可在400和1000 nm之間提供高響應(yīng)度,以及在所有波長(zhǎng)處都極快的上升和下降時(shí)間。

  • 產(chǎn)品型號(hào):
  • 廠商性質(zhì):經(jīng)銷商
  • 更新時(shí)間:2024-12-05
  • 訪  問(wèn)  量:1236

詳細(xì)介紹

品牌其他品牌產(chǎn)地類別進(jìn)口
應(yīng)用領(lǐng)域化工,能源,建材,電子

硅 Si 高性能雪崩光電二極管(APD) 400-1000nm 0.5mm TO-18

C30902EH高性能硅雪崩光電二極管(APD)的感光面直徑為0.5 mm,適合于生物醫(yī)學(xué)和分析應(yīng)用。 這種Si APD設(shè)計(jì)為雙擴(kuò)散“穿透式"結(jié)構(gòu),可在400和1000 nm之間提供高響應(yīng)度,以及在所有波長(zhǎng)處都極快的上升和下降時(shí)間。

器件的響應(yīng)度與最高約800 MHz的調(diào)制頻率無(wú)關(guān)。探測(cè)器芯片采用經(jīng)過(guò)修改的TO-18封裝,密封在平玻璃窗后面。

多型號(hào)C30902EH/C30902EH-2 C30902SH C30902SH-TC


光譜響應(yīng)
400-1100nm
感光規(guī)格
0.5mm ?
技術(shù)參數(shù)

C30902和C30921系列

用于微光應(yīng)用的高速固態(tài)探測(cè)器


C30902EH系列雪崩光電二極管非常適合廣泛的應(yīng)用,包括激光雷達(dá)、測(cè)距、小信號(hào)熒光、光子計(jì)數(shù)和條形碼掃描。

Excelitas Technologies的C30902EH系列雪崩光電二極管采用雙擴(kuò)散“穿透"結(jié)構(gòu)制造。這種結(jié)構(gòu)在400到1000納米之間提供了高響應(yīng)度,并且在所有波長(zhǎng)上都提供了極快的上升和下降時(shí)間。該器件的響應(yīng)度與高達(dá)800 MHz的調(diào)制頻率無(wú)關(guān)。探測(cè)器芯片密封在一個(gè)改進(jìn)的TO-18封裝的平板玻璃窗后面。感光表面的有效直徑為0.5 mm。

C30921EH封裝在TO-18光管中,該光管允許從聚焦點(diǎn)或直徑高達(dá)0.25 mm的光纖將光有效耦合到探測(cè)器。密封的TO-18封裝允許光纖與光管端部匹配,以最大限度地減少信號(hào)損失,而無(wú)需擔(dān)心危及探測(cè)器穩(wěn)定性。C30902EH-2或C30902SH-2(帶內(nèi)置905nm通帶濾波器的密封TO-18封裝)和C30902BH(帶密封球透鏡)構(gòu)成了C30902系列。

C30902SH和C30921SH均選用具有極低噪聲和體暗電流的C30902EH和C30921EH光電二極管。它們適用于超微光級(jí)應(yīng)用(光功率小于1 pW),可在增益高達(dá)250或更高的正常線性模式(VrVbr)下的光子計(jì)數(shù)器使用,其中單個(gè)光電子可觸發(fā)約108個(gè)載波的雪崩脈沖。在這種模式下,不需要放大器,單光子檢測(cè)概率可能高達(dá)約50%。

光子計(jì)數(shù)在門控和符合技術(shù)用于信號(hào)檢索的情況下也是有利的。


主要特征    

高量子效率:在830 nm時(shí)為77%    

C30902SH和C30921SH可在蓋革模式下運(yùn)行    

C30902EH/SH-2型,帶內(nèi)置905 nm過(guò)濾器    

C30902BH型,帶球形透鏡    

密封包裝    

室溫下的低噪音    

高響應(yīng)度–內(nèi)部雪崩增益超過(guò)150    

光譜響應(yīng)范圍-    (10%Q.E.點(diǎn))400至1000納米    

時(shí)間響應(yīng)–通常為0.5納秒    

寬工作溫度范圍-40°C至+70°C    

符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)


應(yīng)用

•激光雷達(dá)

•測(cè)距

•小信號(hào)熒光

•光子計(jì)數(shù)

•條形碼掃描



表1。電光特性

測(cè)試條件:外殼溫度=22?C,除非另有規(guī)定,請(qǐng)參見(jiàn)下頁(yè)的注釋。


C30902EH/C30902EH-2

C30902SH

C30902SH-TC


Detector Type

C30902BH

C30921EH

C30902SH-2

C30921SH

C30902SH-DTC

Parameter

Min

Typ

Max

Min

Typ

Max

Min

Typ

Max

Units

感光區(qū)











有效直徑

0.5

0.5

0.5

mm

active area

0.2

0.2

0.2

mm2

光管特性(C30921)











光管數(shù)值孔徑

0.55

0.55

[no units]

巖芯折射率(n)

1.61

1.61

[no units]

芯徑

0.25

0.25

mm

Field of view α (see Figure 15)

視野α(見(jiàn)圖15)

 











帶標(biāo)準(zhǔn)/球形透鏡窗口

(-2)內(nèi)置905 nm濾光片

 

90

55

90

55

122

N/A

Degrees

帶燈管(在空氣中)

 

33

33

N/A


Field of view α’ (see Figure 15)











帶標(biāo)準(zhǔn)窗口/球透鏡

114

114

129

Degrees

(-2)內(nèi)置905   nm濾光片

78

78

N/A


擊穿電壓, Vbr


225



225



225


V

反向偏置溫度系數(shù),

Vr,恒定增益電壓

0.5

0.7

0.9

0.5

0.7

0.9

0.5

0.7

0.9

V/?C

探測(cè)器溫度(見(jiàn)注2)











-TC

0

?C

-DTC

-20

?C

Gain (see note 1)


150



250



250



響應(yīng)度











830 nm時(shí)(不適用于-2)

70

77

117

128

128

A/W

at 900   nm

55

65

92

108

108

A/W

量子效率











at 830 nm (not applicable for -2)

77

77

77

%

at 900   nm

60

60

60

%

Dark current, id


15

30


15

30


15

30

nA

-TC (at 0 °C)





2


nA

-DTC (at   -20 °C)





1


nA

Noise current, in (see note 3)

-TC (at 0 °C)


0.23

0.5


0.11

0.2


 

0.04


pA/?Hz

pA/?Hz

-DTC (at   -20 °C)





0.02

pA/?Hz

電容


1.6

2


1.6

2


1.6

2

pF

Rise/Fall time, RL=50 ?

10% to 90% points


 

0.5

 

0.75


 

0.5

 

0.75


 

0.5

 

0.75

 

ns

90% to 10% points

0.5

0.75

0.5

0.75

0.5

0.75

ns

最大驅(qū)動(dòng)電流











-TC

1.8

A

-DTC

1.4

A

最大偏置電壓











-TC

0.8

V

-DTC

2.0

V

5%光子檢測(cè)時(shí)的暗計(jì)數(shù)率

 probability (830 nm)

(see Figure 9 and note 4)





 

5000

 

15000


1100 (-TC)

250 (-DTC)

 

15000

 

cps

電壓高于Vbr,光子探測(cè)概率為5%(830nm)

(見(jiàn)圖7和注4)





 

2



 

2


 

V

5%光子檢測(cè)時(shí)的脈沖比后

概率(830nm)(注5)





2

15


2


%



1.在特定直流反向工作電壓下,Vop或Vr,隨每個(gè)裝置提供,光斑直徑為0.25 mm(C30902EH,SH)或0.10 mm(C30921EH,SH)。在180至250V的電壓下運(yùn)行,設(shè)備將滿足上述電氣特性限制。

2.熱敏電阻的溫度(開(kāi)爾文)可為

使用以下方程式計(jì)算:[??] =  ??       ,

項(xiàng)次(??/??∞)

式中,R是測(cè)量的熱敏電阻電阻,單位為?,

?? = 3200,R0=5100Ω,T0=298.15 K和r∞ =

? ??R  e            ? 0.1113


表2–最大額定值

1.雪崩光電二極管中散粒噪聲電流的理論表達(dá)式為in=(2q(Ids+(IdbM2+PORM)F)BW)?,其中q是電子電荷,Ids是暗表面電流,Idb是暗體電流,F(xiàn)是過(guò)量噪聲系數(shù),M是增益,PO是器件上的光功率,BW是噪聲帶寬。對(duì)于這些裝置,F(xiàn)=0.98(2-1/M)+0.02 M(參考文獻(xiàn):PP Webb,RJ McIntyre,JJ Conradi,“RCA審查",第35卷第234頁(yè),(1974年))。

2.C30902SH和C309021SH可在更高的檢測(cè)概率下運(yùn)行。(參見(jiàn)蓋革模式操作部分)。

3.主脈沖后1µs至60秒發(fā)生脈沖后。


Parameter

Symbol

Min

Max

Units

儲(chǔ)存溫度

TS

-60

100

°C

工作溫度

Top

-40

70

°C

Soldering for 5 seconds (leads only)

焊接5秒鐘(僅限引線)



260

°C

室溫反向電流





平均值,連續(xù)運(yùn)行

200

µA

峰值(1s持續(xù)時(shí)間,非重復(fù))

1

mA

室溫正向電流





平均值,連續(xù)運(yùn)行

IF

5

50

mA

mA

峰值(1s持續(xù)時(shí)間,非重復(fù))


60

mW

 

 電光特性    圖1–22°C外殼溫度下的典型光譜響應(yīng)度

圖2–典型量子效率與波長(zhǎng)的關(guān)系,作為外殼溫度的函數(shù)



圖3–830nm處的典型響應(yīng)度與工作電壓(作為外殼溫度的函數(shù))



圖4–典型噪聲電流與增益



圖5–典型暗電流與工作電壓

外殼溫度為22°C




圖6–典型增益–作為增益函數(shù)的帶寬乘積

外殼溫度為22°C



圖7–蓋革模式,830nm處光電子探測(cè)概率作為高于Vbr電壓的函數(shù)

外殼溫度為22°C




圖8–蓋革模式下C30921SH的載重線



圖9– 5%光子探測(cè)效率(830nm)下的典型暗計(jì)數(shù)與溫度




圖10–有源淬火電路中下一個(gè)100ns內(nèi)的后脈沖概率與延遲時(shí)間

(典型用于Vbr下的C30902SH和C30921SH,外殼溫度為22°C時(shí))


包裝圖紙(其他包裝可根據(jù)要求提供)

圖11–C30902EH和C30902SH,參考尺寸以毫米(英寸)為單位



圖12–C30921EH和C30921EH,燈管的包裝輪廓和剖面,參考尺寸

以毫米[英寸]為單位顯示



圖13–C30902EH-2和C30902SH-2所示參考尺寸,單位為毫米[英寸]



圖14–C30902BH,參考尺寸以mm為單位



圖15–C30902SH-TC/-DTC,TO-66,帶法蘭輪廓,參考尺寸以毫米(英寸)為單位



圖16–近似視野–C30902和C30921系列

角入射輻射≤ ??/2、感光面*發(fā)光。

入射輻射角度>??/2,但是≤ ?? /2、感光面部分發(fā)光




“-TC"和“-DTC"TE冷卻版本   

 TE冷卻的APD可用于不同的原因(圖15)。大多數(shù)應(yīng)用程序得益于-TC(單)或-DTC(雙)版本,

原因有二:    1.如前所述,降低用于非常小信號(hào)檢測(cè)的熱噪聲。TC版本設(shè)計(jì)用于將APD運(yùn)行至0?C而-DTC版本可在-20下運(yùn)行?C當(dāng)環(huán)境溫度為22℃時(shí)?C    

2.無(wú)論環(huán)境溫度如何,保持恒定的APD溫度。由于APD擊穿電壓隨溫度降低而降低,TE冷卻器允許單一工作電壓。此外,這種配置允許在擴(kuò)展的環(huán)境溫度范圍內(nèi)保持恒定的APD性能。    裝置內(nèi)的熱敏電阻可用于監(jiān)測(cè)APD溫度,并可用于實(shí)施TE冷卻器反饋回路,以保持APD溫度恒定或/和對(duì)APD偏置電壓進(jìn)行溫度補(bǔ)償。需要一個(gè)合適的散熱器來(lái)散熱APD和TE冷卻器產(chǎn)生的熱量。    定制設(shè)計(jì)    認(rèn)識(shí)到不同的應(yīng)用程序有不同的性能要求,Excelitas為這些APD提供了廣泛的定制,以滿足您的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。暗計(jì)數(shù)選擇、自定義設(shè)備測(cè)試和打包是許多應(yīng)用程序特定的解決方案之一    蓋革模式操作    當(dāng)偏置電壓高于擊穿電壓時(shí),雪崩光電二極管通常會(huì)傳導(dǎo)大電流。但是,如果電流限制在小于特定值(約50?A對(duì)于這些二極管),電流不穩(wěn)定,可以自行關(guān)閉。對(duì)這一現(xiàn)象的解釋是,在任何時(shí)候,雪崩區(qū)的載流子數(shù)量都很小,而且波動(dòng)很大。如果數(shù)字恰好波動(dòng)到零,電流必須停止。If隨后保持關(guān)閉狀態(tài),直到雪崩脈沖被大塊或光生載流子重新觸發(fā)。    選擇“S"型以產(chǎn)生小批量暗電流。這使得它們適用于蓋革模式下低于VBR的低噪聲操作或高于VBR的光子計(jì)數(shù)。在這種所謂的蓋革模式中,單個(gè)光電子(或熱產(chǎn)生的電子)可觸發(fā)雪崩脈沖,使光電二極管從其反向工作電壓Vr放電到略低于VBR的電壓。該雪崩發(fā)生的概率如圖7所示為“光電子檢測(cè)概率",可以看出,它隨著反向電壓Vr的增加而增加。對(duì)于給定的Vr Vbr值,光電子探測(cè)概率與溫度無(wú)關(guān)。為了確定光子探測(cè)概率,需要將光子探測(cè)概率乘以量子效率,如圖2所示。量子效率也相對(duì)獨(dú)立于溫度,除了在1000 nm截止附近。    

“S"型可在蓋革模式下使用“無(wú)源"或“有源"脈沖熄滅電路。下面討論每種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。 

   無(wú)源熄滅電路    簡(jiǎn)單的,在許多情況下是一種*合適的熄滅擊穿脈沖的方法,是通過(guò)使用限流負(fù)載電阻器。這種“被動(dòng)"淬火的示例如圖17所示。電路的負(fù)載線如圖8所示。要在Vbr下處于導(dǎo)通狀態(tài),必須滿足兩個(gè)條件:    1.雪崩必須由進(jìn)入二極管雪崩區(qū)的光電子或體產(chǎn)生的電子觸發(fā)。(注:硅中的空穴在開(kāi)始雪崩時(shí)效率很低。)上面討論了觸發(fā)雪崩的概率。   

 2.為了繼續(xù)處于導(dǎo)電狀態(tài),必須有足夠大的電流(稱為閉鎖電流ILATCH)通過(guò)器件,以便在雪崩區(qū)域始終存在電子或空穴。通常在C30902SH和C30921SH中,ILATCH=50?A.對(duì)于遠(yuǎn)大于ILATCH的電流(Vr Vbr)/RL,二極管保持導(dǎo)通。如果電流(Vr Vbr)/RL遠(yuǎn)小于ILATCH,則二極管幾乎立即切換到非導(dǎo)通狀態(tài)。如果(Vr Vbr)/RL近似等于ILATCH,則二極管將在任意時(shí)間從導(dǎo)通狀態(tài)切換到非導(dǎo)通狀態(tài),這取決于雪崩區(qū)域中的電子和空穴數(shù)量統(tǒng)計(jì)波動(dòng)到零的時(shí)間。    當(dāng)RL較大時(shí),光電二極管正常導(dǎo)通,且在非導(dǎo)通狀態(tài)下工作點(diǎn)位于Vr IDSRL。雪崩擊穿后,該器件以時(shí)間常數(shù)RLC重新充電至電壓Vr-IDSRL,其中C是包括雜散電容在內(nèi)的總器件電容。使用C=1.6 pF和RL=200 k? 充電時(shí)間常數(shù)為0.32?s是計(jì)算出來(lái)的。上升時(shí)間很快,為5到50ns,隨著Vr-Vbr的增加而減少,并且非常依賴于負(fù)載電阻器、引線、電容器的電容,        


 圖17–無(wú)源淬火電路示例


 

主動(dòng)淬火電路

在C30902SH充電之前,檢測(cè)到另一個(gè)入射光電子的概率相對(duì)較低。為避免在高于Vbr的大電壓下運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)過(guò)多死區(qū),可使用“主動(dòng)淬火"電路。在檢測(cè)到雪崩放電后,電路會(huì)暫時(shí)將偏置電壓降低幾分之一微秒。這個(gè)延遲時(shí)間允許收集所有電子和空穴,包括那些暫時(shí)“捕獲"在硅中不同雜質(zhì)位置的電子和空穴。當(dāng)重新施加更高的電壓時(shí),耗盡區(qū)中沒(méi)有電子觸發(fā)另一次雪崩或鎖定二極管。通過(guò)一個(gè)小的負(fù)載電阻,充電可以非常迅速?;蛘?,可以保持偏置電壓,但負(fù)載電阻器由晶體管替換,該晶體管在雪崩后短時(shí)間保持關(guān)閉,然后開(kāi)啟一段足以對(duì)光電二極管充電的時(shí)間。

定時(shí)分辨率

對(duì)于光子計(jì)數(shù)應(yīng)用,當(dāng)在曲線上繪制并平均半高寬時(shí),檢測(cè)到光子后TTL觸發(fā)脈沖的時(shí)間是計(jì)時(shí)分辨率或時(shí)間抖動(dòng)。半電壓點(diǎn)處的抖動(dòng)通常與上升時(shí)間的數(shù)量級(jí)相同。對(duì)于必須具有最小抖動(dòng)的定時(shí)目的,應(yīng)使用上升脈沖的低可能閾值。

脈沖后

后脈沖是繼光子產(chǎn)生的脈沖之后并由其誘導(dǎo)的雪崩擊穿脈沖。后脈沖通常由雪崩期間通過(guò)二極管的大約108個(gè)載波之一引起。如前所述,該電子或空穴被捕獲并捕獲在硅中的某個(gè)雜質(zhì)位置。當(dāng)這個(gè)電荷載體被釋放時(shí),通常在不到100納秒但有時(shí)幾毫秒之后,它可能會(huì)開(kāi)始另一次雪崩。使用圖17所示的電路,在高于Vbr 2伏時(shí),超過(guò)1微秒后出現(xiàn)后脈沖的概率通常小于1%。

后脈沖隨偏壓的增大而增大。如果需要減少后脈沖,建議將Vr Vbr保持在低水平,使用具有長(zhǎng)延遲線的主動(dòng)淬火電路,或具有長(zhǎng)RLC常數(shù)的被動(dòng)淬火電路。雜散電容也必須最小化。在某些情況下,可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行電子選通。如果在特定應(yīng)用中后脈沖是一個(gè)嚴(yán)重的并發(fā)癥,可以考慮在Vbr以下使用良好的放大器進(jìn)行操作。

暗電流

已選擇“S"版本以具有較低的暗計(jì)數(shù)率。冷卻至-25?由于暗計(jì)數(shù)率對(duì)溫度的依賴性是指數(shù)性的,因此C可以將其降低約50倍。

暗計(jì)數(shù)隨著電壓的增加而增加,其曲線與光電子檢測(cè)概率相同,直到電壓在脈沖后產(chǎn)生反饋機(jī)制,從而顯著增加暗計(jì)數(shù)率。該最大電壓取決于電路,除表1中列出的值外,不受保證。在大多數(shù)情況下,延遲時(shí)間為300納秒,二極管可在高達(dá)Vbr+25V的電壓下有效使用。

C30902不應(yīng)向前偏置,或者在無(wú)偏置時(shí),不應(yīng)暴露在強(qiáng)照明下。這些條件導(dǎo)致暗計(jì)數(shù)大大增強(qiáng),可能需要24小時(shí)才能恢復(fù)到其標(biāo)稱值。

RoHS合規(guī)性

C30902和C30921系列雪崩光電二極管的設(shè)計(jì)和制造*符合歐盟指令2011/65/EU–限制在電氣和電子設(shè)備中使用某些有害物質(zhì)(RoHS)。

擔(dān)保

裝運(yùn)后的標(biāo)準(zhǔn)12個(gè)月保修適用。如果光電二極管窗口已打開(kāi),則任何保修均無(wú)效。

關(guān)于Excelitas Technologies

Excelitas Technologies是一家全球技術(shù),致力于提供創(chuàng)新的定制解決方案,以滿足OEM客戶的照明、檢測(cè)和其他高性能技術(shù)需求。

從PerkinElmer、EG&G和RCA開(kāi)始,Excelitas在45年多的時(shí)間里一直為我們的OEM客戶群提供光電傳感器和模塊服務(wù)。我們始終致力于創(chuàng)新,致力于為全球客戶提供優(yōu)質(zhì)的解決方案。

從航空航天和國(guó)防到分析儀器、臨床診斷、醫(yī)療、工業(yè)以及安全和安保應(yīng)用,Excelitas Technologies致力于幫助我們的客戶在其專業(yè)終端市場(chǎng)取得成功。Excelitas Technologies在北美、歐洲和亞洲擁有約3000名員工,為全球客戶提供服務(wù)。

 


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