SFH530

Ultraviolet Selective Sensor SFH 530 Maße in mm, wenn nicht anders angegeben/Dimensions in mm, unless otherwise specified. Wesentliche Merkmale • Hohe UV-Empfindlichkeit • Speziell geeignet für Anwendungen bei 310 nm • Geringe Empfindlichkeit bei sichtbarem und IR-Licht • Eine Versorgungsspannung • Geringe Stromaufnahme • Hermetisch dichte Metallbauform (TO-39) Anwendungen • • • • • • • Flammenmelder Chem. und biomedizinische Analyse Photometrie Excimerlasersteuerung und -überwachung Umwelt-Kartierung Hautbestrahlungsforschung Überwachung von UV-Sterilisierungsgeräten • Medizinische Fehlerdiagnose • Schweißprozeßüberwachung Features • High UV sensitivity • Suitable esp. for applications at 310 nm • Low sensitivity for visible and infrared light • Single supply voltage • Low current consumption • Hermetically sealed metal package (TO-39) Applications • • • • • • • • • Flame detector Chemical and biomedical analysis Photometry Excimer laser control and monitoring Environment mapping Skin irradiation studies Monitoring of UV sterilising equipment Medical diagnostic Welding monitoring Semiconductor Group 1 1998-08-27 SFH 530 Typ Type SFH 530 Grenzwerte Maximum Ratings Bezeichnung Description Bestellnummer Ordering Code Q62702-P1706 Symbol Symbol Top; Tstg VS Wert Value – 20 … + 80 8 Einheit Unit °C V Betriebs- und Lagertemperatur Operating and storage temperature range Versorgungsspannung Supply voltage Kennwerte (TA = 25 °C) Characteristics Bezeichnung Description Versorgungsstrom Supply current 5 V, 20 °C, dark, no load Max. Ausgangsstrom Max. output current 5 V, 20 °C, saturation, 1.4 kΩ load Symbol Symbol min. IS 50 Wert Value typ. 65 max. 90 Einheit Unit µA Iout 35 51 72 µA Schwingungsbreite für die Ausgangsspannung – Output swing 5 V, 20 °C, saturation, no load 5 V, 20 °C, dark, no load PSRR (50 … 100 Hz) 5 V, 20 °C, no load Offsetspannung Offset voltage 5 V, 25 °C, no load 5 V, 60 °C, no load 5 V, 80 °C, no load Halbwinkel Half angle NEP at 310 nm 5 V, 20 °C, no load – Voff 2.1 0 40 2.6 0.2 – 3.1 1 62 V mV dB mV –5 – 10 – 60 0 –2 – 10 ± 7.5 1 0 –1 – Grad Deg. W/√Hz ϕ NEP – – 7×10-14 – Semiconductor Group 2 1998-08-27 SFH 530 Kennwerte (TA = 25 °C) Characteristics (cont’d) Bezeichnung Description Nachweisgrenze, λ = 310 nm Detection limit 5 V, 20 °C, no load Aktive Fläche Active area (1) Empfindlichkeit bei 310 nm Responsivity at 310 nm 5 V, 20 °C, no load Selectivity (2) 5 V, 20 °C, no load Responsivity to a 2856 K quartz-halogen lamp without UV (glass filter GG400) 5 V, 20 °C, no load Transimpedanz Transimpedance (1) (2) Symbol Symbol Wert Value – 5×1011 – Einheit Unit m · √Hz W mm2 mV nW/mm2 – mV/lx D* A – 10 135 11 – 12 – – – – – – – 10-4 0.5 – 1.1 1.3 1.5 GΩ Aufgrund der Lichtbündelung der Linse. Due to the light concentration of the lens. Selektivität = max {Empfindlichkeit von 400 nm bis 1200 nm} _________________________________________________ Empfindlichkeit bei 310 nm Selectivity = max {Responsivity in the range of 400 … 1200 nm} ___________________________________________________ Responsivity at 310 nm Fig. 2 Empfangscharakteristik Response characteristic Vout = f(ϕ) 1.0 OHF00425 Fig. 1 Typ. spektr. Verhalten des UV Sensors Typ. spectr. response of the UV sensor 10 2 mV nW 10 1 Responsivity OHF00262 10 2 % 10 1 V out rel 0.9 0.8 Quantum Efficiency 10 0 10 0 0.7 0.6 0.5 0.4 10 -1 10 -1 10 -2 10 -2 0.3 0.2 0.1 10 -3 10 -3 10 -4 200 400 600 10 800 1000 nm 1300 Wavelength -4 0 -15 -10 -5 0 5 10 ( ) 15 ϕ Semiconductor Group 3 1998-08-27 SFH 530 Ultraviolet Selective Sensor Allgemeines Der SFH 530, ein ultraviolett (UV)-selektiver optischer Sensor, wurde speziell für die hohen Anforderungen an die Flammenüberwachung in Ölbrennern (Blaubrenner) entwickelt und ist für viele weitere anspruchsvolle Meßaufgaben im Bereich der UV-Detektion einsetzbar. Die Fotodiode und die Verstärkerschaltung (Verstärkung des Fotostromes, Umsetzung in ein Spannungssignal) befinden sich in einem hermetisch dichten TO-39 Gehäuse mit drei Anschlußpins (GND, Vs: Betriebsspannung, OUT: Ausgangsspannung). Das Gehäuse bietet besonderen Schutz vor Störungen durch elektromagnetische Felder und vor Feuchtigkeit über den gesamten Betriebstemperaturbereich von – 20 ˚C bis + 80 ˚C. Optisches Verhalten Das optische Verhalten des SFH 530 wird durch die Kombination aus einer UV-durchlässigen Sammellinse, einem UV-Filterglas und einer Si-Fotodiode mit hoher Selektivität für UV-Strahlung bestimmt. Die Selektivität im Wellenlängenbereich von 290 nm bis 350 nm wird durch eine definierte Dotierung der Fotodiode und ein aufgedampftes Interferenzfilter erreicht. Dadurch wird der Einfluß sichtbarer und infraroter Strahlung auf das Nutzsignal stark unterdrückt. Die Empfindlichkeit für Wellenlängen ≥ 400 nm ist stets kleiner als ein Zehntausendstel der maximalen Empfindlichkeit bei ca. 310 nm. Ultraviolet Selective Sensor General The SFH 530, an ultraviolet (UV) selective optical sensor has been specially developed for the exacting requirements placed on flame monitoring in oil burners and can be used for many other important measuring tasks in the UV detection area. The photodiode and the amplifier circuit (amplification of the photocurrent, conversion to a voltage signal) are housed in a hermetically sealed TO-39 package with three terminal pins (GND, Vs: operating voltage, OUT: output voltage). The package is specially protected against electromagnetic interference and moisture over the entire operating temperature range of – 20 ˚C to + 80 ˚C. Optical Characteristics The optical behavior of the SFH 530 is determined by the combination of a UV-permeable focusing lens, a UV filter glass and a Si photodiode with high selectivity for UV radiation. The selectivity in the wavelength range 290 to 350 nm is achieved by means of a defined doping of the photodiode and a vapor-deposited interference filter. This heavily suppresses the effect of visible and infrared radiation on the signal. The sensitivity to wavelengths ≥ 400 nm is always less than one ten-thousandth of the maximum sensitivity at approximately 310 nm. Semiconductor Group 4 1998-08-27 SFH 530 Elektrisches Verhalten • Betrieb mit nur einer Versorgungsspannung • Der Fotostrom der UV-Diode liegt typischerweise bei Iph = 100 pA. Für ein hohes Ausgangssignal muß der Rückkopplungswiderstand R1 der Verstärkerschaltung sehr hochohmig typ.1 GΩ sein. Die wesentlichen elektrischen Funktionen des UV-Sensors zeigt das Ersatzschaltbild (Bild 3). Electrical Characteristics • Operated from a single supply voltage. • The photocurrent of the UV diode is typically Iph = 100 pA. For a high output signal the value of the feedback resistor R1 in the amplifier circuit must be very high typ. 1 GΩ. The main electrical functions of the UV sensor are shown in the equivalent circuit diagram (Figure 3). Bild 3 • Vout = (Iph-IL) Rk + Voff (1 + R1/Rd) • Für oszillierende Beleuchtungsstärken stellt die Schaltung einen Tiefpaß erster Ordnung mit einer Grenzfrequenz von typisch 100 Hz dar. Temperaturverhalten: IL: ist bei Raumtemperatur typisch < 1 pA und verdoppelt sich alle 12 ˚C Rd: ist bei Raumtemperatur typisch > 10 GΩ, besteht aus der Parallelschaltung der entsprechenden Widerstände des – Rekombinationsstromes (verdoppelt sich alle 12 ˚C), – Diffusionsstromes (verdoppelt sich alle 5.6 ˚C) Figure 3 • Vout = (Iph-IL) Rk + Voff (1 + R1/Rd) • For oscillating illuminances the circuit constitutes a first-order lowpass filter with a cutoff frequency of typically 100 Hz. Temperature behavior: IL: is typically < 1 pA at room temperature and doubles every 12 ˚C Rd: is typically > 10 GΩ (at room temperature, consisting of the parallel connection of the corresponding resistances of the – recombination current (doubles every 12 ˚C), – diffusion current (doubles every 5.6 ˚C) Semiconductor Group 5 1998-08-27 SFH 530 • Das Temperaturverhalten zeigt großen Einfluß auf das Ausgangssignal des Sensors. Der ASIC ist so ausgelegt, daß er bei Raumtemperatur 0 … – 1 mV Offset und einen negativen Temperaturkoeffizienten aufweist. Auch auftretende Leckströme würden das Nutzsignal nur verringern (der Leckstrom ist stets subtraktiv bezüglich des Ausgangssignals). • The temperature behavior shows the marked effect on the sensor’s output signal. The ASIC is so designed that it exhibits a 0 to – 1 mV offset and a negative temperature coefficient at room temperature. Even any leakage currents present would only reduce the wanted signal (the leakage current is always subtractive with respect to the output signal). Semiconductor Group 6 1998-08-27