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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,適合于生物醫學和分析應用。 這種Si APD設計為雙擴散“穿透式”結構,可在400和1000 nm之間提供高響應度,以及在所有波長處都極快的上升和下降……

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E80040084  8-10周    硅 Si 高性能雪崩光電二極管(APD) 400-1000nm 0.5mm TO-18   [PDF] 感光面積:0.2mm2 感光直徑:0.5mm 擊穿電壓:225V 結電容:1.6pF 暗電流:15nA 增益:150 噪聲電流:0.23pA/√Hz 封裝:TO-18,平面窗口 峰值靈敏度波長:830 nm 響應時間: 響應度: 在830 nm為77 A/W 在900 nm處為65 A/W 上升/下降時間:0.5ns 溫度系數:0.7V/°C 波長:400-1100nm    價格 : 請聯系客服 庫存:請咨詢客服

總覽

C30902EH高性能硅雪崩光電二極管(APD)的感光面直徑為0.5 mm,適合于生物醫學和分析應用。 這種Si APD設計為雙擴散“穿透式”結構,可在400和1000 nm之間提供高響應度,以及在所有波長處都極快的上升和下降時間。

器件的響應度與最高約800 MHz的調制頻率無關。探測器芯片采用經過修改的TO-18封裝,密封在平玻璃窗后面。


通用參數

C30902和C30921系列

用于微光應用的高速固態探測器


C30902EH系列雪崩光電二極管非常適合廣泛的應用,包括激光雷達、測距、小信號熒光、光子計數和條形碼掃描。

Excelitas Technologies的C30902EH系列雪崩光電二極管采用雙擴散“穿透”結構制造。這種結構在400到1000納米之間提供了高響應度,并且在所有波長上都提供了極快的上升和下降時間。該器件的響應度與高達800 MHz的調制頻率無關。探測器芯片密封在一個改進的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或直徑高達0.25 mm的光纖將光有效耦合到探測器。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損失,而無需擔心危及探測器穩定性。C30902EH-2或C30902SH-2(帶內置905nm通帶濾波器的密封TO-18封裝)和C30902BH(帶密封球透鏡)構成了C30902系列。

C30902SH和C30921SH均選用具有急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應用(光功率小于1 pW),可在增益高達250或更高的正常線性模式(VrVbr)下的光子計數器使用,其中單個光電子可觸發約108個載波的雪崩脈沖。在這種模式下,不需要放大器,單光子檢測概率可能高達約50%。

光子計數在門控和符合技術用于信號檢索的情況下也是有利的。


主要特征    

高量子效率:在830 nm時為77%    

C30902SH和C30921SH可在蓋革模式下運行    

C30902EH/SH-2型,帶內置905 nm過濾器    

C30902BH型,帶球形透鏡    

密封包裝    

室溫下的低噪音    

高響應度–內部雪崩增益超過150    

光譜響應范圍-    (10%Q.E.點)400至1000納米    

時間響應–通常為0.5納秒    

寬工作溫度范圍-40°C至+70°C    

符合RoHS標準


應用

?激光雷達

?測距

?小信號熒光

?光子計數

?條形碼掃描



表1。電光特性

測試條件:外殼溫度=22?C,除非另有規定,請參見下頁的注釋。


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











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(見圖15)

 











帶標準/球形透鏡窗口

(-2)內置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)











帶標準窗口/球透鏡

114

114

129

Degrees

(-2)內置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,

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

探測器溫度(見注2)











-TC

0

?C

-DTC

-20

?C

Gain (see note 1)


150



250



250



響應度











830 nm時(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

最大驅動電流











-TC

1.8

A

-DTC

1.4

A

最大偏置電壓











-TC

0.8

V

-DTC

2.0

V

5%光子檢測時的暗計數率

 probability (830 nm)

(see Figure 9 and note 4)





 

5000

 

15000


1100 (-TC)

250 (-DTC)

 

15000

 

cps

電壓高于Vbr,光子探測概率為5%(830nm)

(見圖7和注4)





 

2



 

2


 

V

5%光子檢測時的脈沖比后

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的電壓下運行,設備將滿足上述電氣特性限制。

2.熱敏電阻的溫度(開爾文)可為

使用以下方程式計算:[??] =  ??       ,

項次(??/??∞)

式中,R是測量的熱敏電阻電阻,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是過量噪聲系數,M是增益,PO是器件上的光功率,BW是噪聲帶寬。對于這些裝置,F=0.98(2-1/M)+0.02 M(參考文獻:PP Webb,RJ McIntyre,JJ Conradi,“RCA審查”,第35卷第234頁,(1974年))。

2.C30902SH和C309021SH可在更高的檢測概率下運行。(參見蓋革模式操作部分)。

3.主脈沖后1μs至60秒發生脈沖后。


Parameter

Symbol

Min

Max

Units

儲存溫度

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,連續運行

200

μA

峰值(1s持續時間,非重復)

1

mA

室溫正向電流





平均值,連續運行

IF

5

50

mA

mA

峰值(1s持續時間,非重復)


60

mW

 

 電光特性    圖1–22°C外殼溫度下的典型光譜響應度

圖2–典型量子效率與波長的關系,作為外殼溫度的函數



圖3–830nm處的典型響應度與工作電壓(作為外殼溫度的函數)



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處光電子探測概率作為高于Vbr電壓的函數

外殼溫度為22°C




圖8–蓋革模式下C30921SH的載重線



圖9– 5%光子探測效率(830nm)下的典型暗計數與溫度




圖10–有源淬火電路中下一個100ns內的后脈沖概率與延遲時間

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


包裝圖紙(其他包裝可根據要求提供)

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、感光面完quan發光。

入射輻射角度>??/2,但是≤ ?? /2、感光面部分發光




“-TC”和“-DTC”TE冷卻版本   

 TE冷卻的APD可用于不同的原因(圖15)。大多數應用程序得益于-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檢測的熱噪聲。TC版本設計用于將APD運行至0?C而-DTC版本可在-20下運行?C當環境溫度為22℃時?C    

2.無論環境溫度如何,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,這種配置允許在擴展的環境溫度范圍內保持恒定的APD性能。    裝置內的熱敏電阻可用于監測APD溫度,并可用于實施TE冷卻器反饋回路,以保持APD溫度恒定或/和對APD偏置電壓進行溫度補償。需要一個合適的散熱器來散熱APD和TE冷卻器產生的熱量。    定制設計    認識到不同的應用程序有不同的性能要求,Excelitas為這些APD提供了廣泛的定制,以滿足您的設計挑戰。暗計數選擇、自定義設備測試和打包是許多應用程序特定的解決方案之一    蓋革模式操作    當偏置電壓高于擊穿電壓時,雪崩光電二極管通常會傳導大電流。但是,如果電流限制在小于特定值(約50?A對于這些二極管),電流不穩定,可以自行關閉。對這一現象的解釋是,在任何時候,雪崩區的載流子數量都很小,而且波動很大。如果數字恰好波動到零,電流必須停止。If隨后保持關閉狀態,直到雪崩脈沖被大塊或光生載流子重新觸發。    選擇“S”型以產生小批量暗電流。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的光子計數。在這種所謂的蓋革模式中,單個光電子(或熱產生的電子)可觸發雪崩脈沖,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。該雪崩發生的概率如圖7所示為“光電子檢測概率”,可以看出,它隨著反向電壓Vr的增加而增加。對于給定的Vr Vbr值,光電子探測概率與溫度無關。為了確定光子探測概率,需要將光子探測概率乘以量子效率,如圖2所示。量子效率也相對獨立于溫度,除了在1000 nm截止附近。    

“S”型可在蓋革模式下使用“無源”或“有源”脈沖熄滅電路。下面討論每種方法的優缺點。 

   無源熄滅電路    最簡單的,在許多情況下是一種完quan合適的熄滅擊穿脈沖的方法,是通過使用限流負載電阻器。這種“被動”淬火的示例如圖17所示。電路的負載線如圖8所示。要在Vbr下處于導通狀態,必須滿足兩個條件:    1.雪崩必須由進入二極管雪崩區的光電子或體產生的電子觸發。(注:硅中的空穴在開始雪崩時效率很低。)上面討論了觸發雪崩的概率。   

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


 圖17–無源淬火電路示例


 

主動淬火電路

在C30902SH充電之前,檢測到另一個入射光電子的概率相對較低。為避免在高于Vbr的大電壓下運行時出現過多死區,可使用“主動淬火”電路。在檢測到雪崩放電后,電路會暫時將偏置電壓降低幾分之一微秒。這個延遲時間允許收集所有電子和空穴,包括那些暫時“捕獲”在硅中不同雜質位置的電子和空穴。當重新施加更高的電壓時,耗盡區中沒有電子觸發另一次雪崩或鎖定二極管。通過一個小的負載電阻,充電可以非常迅速?;蛘?,可以保持偏置電壓,但負載電阻器由晶體管替換,該晶體管在雪崩后短時間保持關閉,然后開啟一段足以對光電二極管充電的時間。

定時分辨率

對于光子計數應用,當在曲線上繪制并平均半高寬時,檢測到光子后TTL觸發脈沖的時間是計時分辨率或時間抖動。半電壓點處的抖動通常與上升時間的數量級相同。對于必須具有最小抖動的定時目的,應使用上升脈沖的最低可能閾值。

脈沖后

后脈沖是繼光子產生的脈沖之后并由其誘導的雪崩擊穿脈沖。后脈沖通常由雪崩期間通過二極管的大約108個載波之一引起。如前所述,該電子或空穴被捕獲并捕獲在硅中的某個雜質位置。當這個電荷載體被釋放時,通常在不到100納秒但有時幾毫秒之后,它可能會開始另一次雪崩。使用圖17所示的電路,在高于Vbr 2伏時,超過1微秒后出現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,使用具有長延遲線的主動淬火電路,或具有長RLC常數的被動淬火電路。雜散電容也必須最小化。在某些情況下,可以對信號進行電子選通。如果在特定應用中后脈沖是一個嚴重的并發癥,可以考慮在Vbr以下使用良好的放大器進行操作。

暗電流

已選擇“S”版本以具有較低的暗計數率。冷卻至-25?由于暗計數率對溫度的依賴性是指數性的,因此C可以將其降低約50倍。

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

C30902不應向前偏置,或者在無偏置時,不應暴露在強照明下。這些條件導致暗計數大大增強,可能需要24小時才能恢復到其標稱值。

RoHS合規性

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

擔保

裝運后的標準12個月保修適用。如果光電二極管窗口已打開,則任何保修均無效。

關于Excelitas Technologies

Excelitas Technologies是一家全球技術領導者,致力于提供創新的定制解決方案,以滿足OEM客戶的照明、檢測和其他高性能技術需求。

從PerkinElmer、EG&G和RCA開始,Excelitas在45年多的時間里一直為我們的OEM客戶群提供光電傳感器和模塊服務。我們始終致力于創新,致力于為全球客戶提供最優質的解決方案。

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