InAsSb増幅ディテクター、TEC付き


  • Broadband Wavelength Sensitivity: 1.0 - 5.8 µm
  • Built-In TEC Lowers Thermal Noise
  • 8-Step Variable Gain and Bandwidth

PDA10PT

Post Not Included

Side Mounted,
Post Not Included

Side View

Power Supply
Included with
Detector

Related Items


Please Wait
MIR Photodetector Selection Guidea
Item # (Detector)Wavelength
Range
Maximum
Bandwidth
Thermoelectric
Cooler
PDA10DT (InGaAs)0.9 - 2.57 µm1,000 kHzYes
PDA10D2 (InGaAs)0.9 - 2.6 µm25,000 kHzNo
PDA10PT (InAsSb)1.0 - 5.8 µm1,600 kHzYes
PDA07P2 (InAsSb)2.7 - 5.3 µm9 MHzNo
PDAVJ8 (HgCdTe)2.0 - 8.0 µm100 MHzNo
PDAVJ10 (HgCdTe)2.0 - 10.6 µm100 MHzNo
PDAVJ5 (HgCdTe)2.7 - 5.0 µm1 MHzNo
  • 当社のフォトディテクタ製品については「フォトディテクタ一覧」のタブをご覧ください。

特長

  • 1.0~5.8 µmの中赤外光を検知
  • 最大帯域幅:1600 kHz
  • 内蔵型の熱電冷却器により感度が向上
  • 検出素子: Ø1 mm
  • 2方向にポスト取付け可能
  • SM1内ネジ付き
  • 電源は付属しません*

PDA10PT-ECは、熱電冷却器付きInAsSb(インジウム砒素アンチモン)光伝導型(フォトコンダクティブ型)ディテクタです。 当社のHgCdTe (MCT)ディテクタと 同じように中赤外スペクトル範囲の光を検知しますが、ディテクタPDA10PT-ECの検知範囲は1.0~5.8 µmとさらに広くなっております。 2つのロータリースイッチで利得ならびにディテクターパッケージの帯域幅を調節できるので、様々な用途に応じて適切な性能を発揮します。 利得スイッチは0~40 dBの8段階、帯域幅スイッチは、12.5~1600 kHzの8段階があります。 サーミスタフィードバックループによって熱電冷却器(TEC)が検出素子の温度を-30 °Cに保つので、出力信号への熱の影響を最小限に留めます。

最良の結果を得るためにはBNCケーブル(付属しません)を50 Ωの終端に接続することをお勧めします。 ディテクタはAC結合なので、パルスまたはチョッピング信号を入力する必要があります。 AC結合型ディテクタは、光の絶対強度ではなく強度変化を検知するため、チョッピングされていない連続光は検出できません。このフォトディテクタは当社のパッシブ型ローパスフィルタとお使いいただけます。このフィルタは50 Ω入力が可能です。また、高出力インピーダンスなので、オシロスコープなどの高インピーダンスの測定デバイスに直接接続可能です。

PDA10PT Side View
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側面にある利得ならびに帯域幅調節アジャスタ
PDA10PT Top View
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上面にある信号出力部と電源入力部

このディテクターパッケージには当社のほかのマウント付きフォトディテクタと同じ機械的特長が多数組み入れられています。 SM1内ネジによって検出素子の前部にØ25 mm~Ø25.4 mm(Ø1インチ)レンズチューブを取付けることが可能です。 M4タップ穴が2つあり、Ø12 mm~Ø12.7 mm(Ø1/2インチ)ポストをページ上部の写真のように取付けることができます。固定リングSM1RRが1個付属します。

なお、ディテクタ検出部のエッジ部分の不均一性により、不要な静電容量や抵抗を発生し、時間応答性を歪ませる場合がありますのでご注意ください。 このような現象を防ぐためにも、光が検出部の中心にしっかりと入射するように設定することをお勧めします。 筐体のSM1ネジでSM1シリーズのレンズチューブを取付けることができ、レンズチューブを使用することによって検出素子の前部にアイリスまたは精密ピンホールを取付けることができます。 ディテクターパッケージがSM1ネジよりも3.9 mm前に突き出るため、筐体に直接光学素子やオプトメカニクスを取り付けることはできません。

当社ではこちらに掲載しているInAsSbディテクタ以外に、室温で使用可能な増幅フォトディテクタもご用意しております。

*【電源について】 本製品(PDA10xTシリーズ)は、日本国内では付属電源を販売することが出来ないため、電源なしでのご提供となりますのでご了承ください。電源は次の仕様をカバーしたものをご用意ください。■仕様:+12V、0.3A、-12V、0.3A、+5V、1A の3出力リニア電源 (トランスタイプ電源)。なお、本体と電源をつなぐケーブルは付属しております。詳しくは当社へお問い合わせください。

特記のない限り、すべての数値に50 Ω負荷を適用。

Gain (High Z)c
0 dB100 V/A
4 dB160 V/A
10 dB320 V/A
16 dB630 V/A
22 dB1260 V/A
28 dB2510 V/A
34 dB5010 V/A
40 dB10 000 V/A

c. 50 Ωの抵抗における利得はhigh Z(ハイインピーダンス)における利得の1/2。

Noise-Equivalent Power (NEP) Valuesd
GainNEP
0 dB1.91 × 10-9 W/Hz1/2
4 dB1.21 × 10-9 W/Hz1/2
10 dB6.24 × 10-10 W/Hz1/2
16 dB3.48 × 10-10 W/Hz1/2
22 dB2.27 × 10-10 W/Hz1/2
28 dB1.83 × 10-10 W/Hz1/2
34 dB1.63 × 10-10 W/Hz1/2
40 dB1.49 × 10-10 W/Hz1/2

d. 帯域幅1600 kHzならびに50 Ωの抵抗においてλP で測定。

Item #PDA10PT(-EC)
Optical Specifications
Wavelength Range1.0 - 5.8 μm
Peak Wavelength (λP)4.9 μm
Peak Responsivity0.8 A/W (Min) at Peak Wavelength
1.6 A/W (Typ.) at Peak Wavelength
Electrical Specifications
Gain Adjustment Range40 dB
Gain Settings0, 4, 10, 16, 22, 28, 34, 40 dB
(8 Steps)
Bandwidth Settings12.5, 25, 50, 100, 200, 400, 800, or 1600 kHz
(8 Steps)
Output Voltagea0 - 5 V at 50 Ω
0 - 10 V at High Z
Output Impedance50 Ω
Output Current100 mA (Max)
Load Impedance50 Ω to High Z
Output Offsetb20 mV (Typ.)
45 mV (Max)
Offset Drift2.7 mV/°C (at 40 dB Gain)
TEC Temperature-30 °C
Physical Specifications
Detector ElementInAsSb
Window MaterialSapphire
Active AreaØ1 mm
Surface Depth0.12" (3.1 mm)
OutputBNC
Detector Size3" × 2.2" × 2.2"
(76.2 mm × 55.9 mm × 55.9 mm)
WeightDetector: 0.42 lbs (191 g)
Storage Temperature0 to 60 °C
Operating Temperature0 to 30 °C
  • 出力電圧の飽和はInAsSb検出素子にダメージを与える恐れがあります。
  • 各利得で温度が安定後のオフセット電圧。 オフセットの最悪値は、利得が40 dBの時。
PDA10PT Wavelength Sensitivity
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生データはこちらからダウンロードいただけます。
上のグラフの利得設定は0 dB。
PDA10PT Bandwidth
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生データはこちらからダウンロードいただけます。
PDA10PT Noise Comparison
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利得と帯域幅が最小値の時のノイズレベルと最大値の時のノイズレベルを比較しています。

 

PDA10PT Detectivity
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上のグラフの利得設定は0 dB。

検知能D*は下記の数式で表します:

Detectivity Equation

ここでAはディテクタの光検出面積、Δf は有効ノイズ帯域幅、そしてNEP はノイズ等価電力です。PDA10PTでは、以下となります。

Detectivity Equation

詳細については、取扱説明書をご参照ください。

出力信号

BNCメス型

BNC Female

50 Ωで0~ 5 V
High Zで0~ 10 V
最大電流100 mA

パワー入力

4ピンメス型

BNC Female
PinConnection
1-12 V
2Ground
3+5 V
4+12 V

フォトダイオードのチュートリアル

動作原理

接合型フォトダイオードは、通常の信号ダイオードと似た動作をする部品ですが、接合半導体の空乏層が光を吸収すると、光電流を生成する性質があります。 フォトダイオードは、高速なリニアデバイスで、高量子効率を達成し、様々な異なる用途で利用することが可能です。

入射光の強度に応じた、出力電流レベルと受光感度を正確に把握することが必要とされます。 図1は、接合型フォトダイオードのモデル図で、基本的な部品が個別に図示されており、フォトダイオードの動作原理が説明されています。

 

Equation 1
Photodiode Circuit Diagram
図1: フォトダイオードの概略図

フォトダイオード関連用語

受光感度
フォトダイオードの受光感度は、規定の波長における、生成光電流 (IPD)と入射光パワー(P)の比であると定義できます:

Equation 2

動作モード(Photoconductive vs. Photovoltaic)
フォトダイオードは、Photoconductiveモード(逆バイアス) またはPhotovoltaicモード(ゼロバイアス)で動作できます。 モードの選択は、使用用途で求められる速度と、許容される暗電流(漏れ電流)の量で決まります。

Photoconductive
Photoconductiveモードでは、逆バイアスが印加されますが、これが当社のDETシリーズディテクタの基本です。 回路で測定できる電流量は、デバイスが曝される光の量に対応し、測定される出力電流は、入射される光パワーに対し直線的に比例します。 逆バイアスを印加すると、空乏層を広げて反応領域が広くなる一方で、接合静電容量が小さくなり、明瞭な線形応答が得られます。 このような動作条件下では、暗電流が大きくなりがちですが、フォトダイオードの種類によって、暗電流を低減することもできます。
(注: 当社のDETディテクタは逆バイアスで、順方向バイアスでは動作できません)

Photovoltaic
Photovoltaicモードでは、フォトダイオードはゼロバイアス状態です。 デバイスからの電流が制限され、電位が蓄積されていきます。 このモードでは光電池効果が引き出されますが、これが太陽電池の基本です。 光電池モードでは、暗電流量は最小限に抑制されます。

暗電流
フォトダイオードにバイアス電圧が付加されている時に流れる漏れ電流のこと。 Photoconductiveモードで使用する場合に暗電流の値は高くなりがちで、温度の影響で変動します。 暗電流は、温度が10°C上昇するたびに約2倍となり、シャント抵抗は6°C の上昇に伴い倍になります。 高いバイアスを付加すれば、接合静電容量は減少しますが、暗電流の量は増大してしまいます。

暗電流の量はフォトダイオードの材料や検出部の寸法によっても左右されます。ゲルマニウム製のデバイスでは暗電流は高くなり、それと比較するとシリコン製のデバイスは一般的には低い暗電流となります。下表では、いくつかのフォトダイオードに使用される材料の暗電流の量と共に、速度、感度とコストを比較しています。

MaterialDark CurrentSpeedSpectral RangeCost
Silicon (Si)LowHigh SpeedVisible to NIRLow
Germanium (Ge)HighLow SpeedNIRLow
Gallium Phosphide (GaP)LowHigh SpeedUV to VisibleModerate
Indium Gallium Arsenide (InGaAs)LowHigh SpeedNIRModerate
Indium Arsenide Antimonide (InAsSb)HighLow SpeedNIR to MIRHigh
Extended Range Indium Gallium Arsenide (InGaAs)HighHigh SpeedNIRHigh
Mercury Cadmium Telluride (MCT, HgCdTe)HighLow SpeedNIR to MIRHigh

接合静電容量
接合静電容量(Cj)は、フォトダイオードの帯域幅と応答特性に大きな影響を与えるので、フォトダイオードの重要な特性であると言えます。 ダイオード部分が大きいと、接合容量が大きくなり、電荷容量は大きくなります。 逆バイアスの用途では、接合部の空乏層が大きくなるので、接合静電容量が低減し、応答速度が速くなります。

帯域幅と応答性
負荷抵抗とフォトディテクタの接合静電容量により帯域幅が制限されます。 最善の周波数応答を得るには、50Ωの終端装置を50Ωの同軸ケーブルと併用します。 接合静電容量(Cj)と負荷抵抗値(RLOAD)を用いて、帯域幅(fBW)と立ち上がり時間応答(tr)の概算値が得られます:

Equation 3

 

ノイズ等価電力
ノイズ等価電力(NEP)とは、信号対雑音比が1であるときに生成されるRMS信号電圧の値です。NEPによって、ディテクタが低レベルの光を検知する能力を知ることができるので、この数値は便利です。一般には、NEPはディテクタの検出部の面積増加に伴って大きくなり、下記の数式で求めることができます:

Photoconductor NEP

この数式において、S/Nは信号対雑音比、Δf はノイズの帯域幅で、入射エネルギ単位はW/cm2となっています。詳細は、当社のホワイトペーパ「NEP – Noise Equivalent Power」をご参照ください。

終端抵抗
負荷抵抗は、オシロスコープでの測定を可能にするために、生成された光電流を電圧(VOUT)へ変換して用いられます:

Equation 4

フォトダイオードの種類によっては、負荷抵抗が応答速度に影響を与える場合があります。 最大帯域幅を得るには、50Ωの同軸ケーブルを使用して、ケーブルの反対側の終端部で50Ωの終端抵抗器の使用を推奨しています。 このようにすることで、ケーブルの特性インピーダンスとマッチングできて共鳴が最小化できます。 帯域幅が重要ではない特性の場合は、RLOADを増大させることで、所定の光レベルに対して電圧を増大させることができます。 終端部が不整合の場合、同軸ケーブルの長さが応答特性に対して大きな影響を与えます。したがってケーブルはできるだけ短くしておくことが推奨されます。

シャント抵抗
シャント抵抗は、ゼロバイアスフォトダイオード接合の抵抗を表します。 理想的なフォトダイオードでは、シャント抵抗は無限大となりますが、実際の数値はフォトダイオードの材料の種類によって、10Ωのレベルから数千MΩの範囲となる場合があります。 例えばInGaAsディテクタのシャント抵抗は、10MΩのレベルですが、GeディテクタはkΩのレベルです。 このことは、フォトダイオードの電流雑音に大きく影響を与える可能性があります。 しかしながらほとんどの用途では、このような高抵抗値の影響は小さく、無視できる程度です。

直列抵抗
直列抵抗は半導体材料の抵抗値で、この低い抵抗値は、通常は無視できる程度です。 直列抵抗は、フォトダイオードの接触端子とワイヤの接合部で発生し、主にゼロバイアスの条件下でのフォトダイオードの直線性の評価に用いられます。

一般的な動作回路

Reverse Biased DET Circuit
図2: 逆バイアス回路(DETシリーズディテクタ)

上図の回路はDETシリーズのディテクタをモデル化したものです。 ディテクタは、適用される入射光に対して線形の応答を生成するために逆バイアス状態になっています。 ここで生成された光電流の量は、入射光に依存し、負荷抵抗を出力端子に接続すると、波形をオシロスコープで確認することができます。 RCフィルタの機能は、出力に雑音を載せてしまう可能性のある供給電力からの高周波雑音のフィルタリングです。

Amplified Detector Circuit
図3: 増幅ディテクタ回路

高利得用途でアンプとともにフォトディテクタを使用できます。動作時には、PhotovoltaicまたはPhotoconductiveモードのいずれも選択可能です。この能動回路はいくつかの利点があります:

  • Photovoltaicモード:オペアンプで、点Aと点Bの電位が同じに維持されているので、フォトダイオードでは回路全体ではゼロボルトに保たれています。このことで暗電流は発生しなくなります。
  • Photoconductiveモード: フォトダイオードは逆バイアス状態であるので、接合静電容量を低下させながら帯域幅の状態を改善します。 ディテクタの利得は、フィードバック素子(Rf)に依存します。 ディテクタの帯域幅は、下記の数式で計算することができます:

Equation 5

GBPは利得帯域幅積であり、接合静電容量CDは増幅器静電容量と利得静電容量との和です。

チョッパ入力周波数の影響

光導電体は時定数以内では一定の応答となりますが、PbS、 PbSe、HgCdTe (MCT)、InAsSbなどのディテクタにおいては、1/fゆらぎ(チョッパ入力周波数が大きいほどゆらぎは小さくなる)を持つため、低い周波数の入力の場合は影響が大きくなります。

低いチョッパ入力周波数の場合は、ディテクタの受光感度は小さくなります。周波数応答や検出性能は下記の条件の場合において最大となります。

Photoconductor Chopper Equation


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下表は、当社のフォトダイオードおよびフォトコンダクタなどフォトディテクタの一覧です。 同一の列に記載されている型番の検出素子は同じです。

Photodetector Cross Reference
WavelengthMaterialUnmounted
Photodiode
Mounted
Photodiode
Biased
Detector
Amplified
Detector
Amplified Detector,
OEM Package
200 - 1100 nmSiFDS010SM05PD2A
SM05PD2B
DET10A2PDA10A2-
Si-SM1PD2A---
320 - 1000 nmSi---PDA8A2-
320 - 1100 nmSiFD11ASM05PD3APDF10A2-
Si- a-DET100A2 aPDA100A2 aPDAPC2 a
340 - 1100 nmSiFDS10X10----
350 - 1100 nmSiFDS100
FDS100-CAL b
SM05PD1A
SM05PD1B
DET36A2PDA36A2PDAPC1
SiFDS1010
FDS1010-CAL b
SM1PD1A
SM1PD1B
---
400 - 1000 nmSi---PDA015A(/M)
FPD310-FS-VIS
FPD310-FC-VIS
FPD510-FC-VIS
FPD510-FS-VIS
FPD610-FC-VIS
FPD610-FS-VIS
-
400 - 1100 nmSiFDS015 c----
SiFDS025 c
FDS02 d
-DET02AFC(/M)
DET025AFC(/M)
DET025A(/M)
DET025AL(/M)
--
400 - 1700 nmSi & InGaAsDSD2----
500 - 1700 nmInGaAs--DET10N2--
750 - 1650 nmInGaAs---PDA8GS-
800 - 1700 nmInGaAsFGA015--PDA015C(/M)-
InGaAsFGA21
FGA21-CAL b
SM05PD5ADET20C2PDA20C2
PDA20CS2
-
InGaAsFGA01 c
FGA01FC d
-DET01CFC(/M)--
InGaAsFDGA05 c--PDA05CF2-
InGaAs--DET08CFC(/M)
DET08C(/M)
DET08CL(/M)
--
InGaAs---PDF10C2-
800 - 1800 nmGeFDG03
FDG03-CAL b
SM05PD6ADET30B2PDA30B2-
GeFDG50-DET50B2PDA50B2-
GeFDG05----
900 - 1700 nmInGaAsFGA10SM05PD4ADET10C2PDA10CS2-
900 - 2600 nmInGaAsFD05D-DET05D2--
FD10D-DET10D2PDA10D2-
950 - 1650 nmInGaAs---FPD310-FC-NIR
FPD310-FS-NIR
FPD510-FC-NIR
FPD510-FS-NIR
FPD610-FC-NIR
FPD610-FS-NIR
-
1.0 - 5.8 µmInAsSb---PDA10PT(-EC)-
2.0 - 8.0 µmHgCdTe (MCT)VML8T0
VML8T4 e
--PDAVJ8-
2.0 - 10.6 µmHgCdTe (MCT)VML10T0
VML10T4 e
--PDAVJ10-
2.7 - 5.0 µmHgCdTe (MCT)VL5T0--PDAVJ5-
2.7 - 5.3 µmInAsSb---PDA07P2-
  • こちらのディテクタに内蔵されているフォトダイオード(PD)のみを電子回路基板なしでの購入をご検討の場合は、当社までお問い合わせください。
  • 校正済みマウント無しフォトダイオード 
  • マウント無しTO-46 Can型フォトダイオード
  • マウント無しTO-46 Can型フォトダイオード、 FC/PCバルクヘッド付き
  • TEC付き光起電力型ディテクタ

TEC付きInAsSbディテクタ: 1.0~5.8 µm

Item #PDA10PT(-EC)
Click Image to EnlargePDA10JT
Detector Element
(Click for Image)
InAsSb
Wavelength Range1.0 - 5.8 µm
Peak Wavelength (λP)4.9 µm
Peak Responsivity0.8 A/W (Min) at λP
1.6 A/W (Typ.) at λP
Active AreaØ1 mm
Window MaterialSapphire
Gain Settings8 Steps: 0, 4, 10, 16,
22, 28, 34, or 40 dB
Bandwidth Settings8 Steps from 12.5 kHz to 1600 kHz
Noise-Equivalent Power (NEP)1.49 x 10-10 W/Hz1/2
(for 40 dB Gain and
1600 kHz Bandwidth)

仕様の詳細については「仕様」タブをご覧ください。

  • 1.0~5.8 µmの中赤外域のチョップ光またはパルス光を検知
  • 熱ノイズを低減するためにディテクタを-30°Cに冷却
  • 検出部はØ1 mm
  • 可変利得(100 V/A~10 000 V/A)
  • 可変帯域幅(12.5 kHz~1600 kHz)
  • SM1内ネジ付き
  • 電源は付属しません*
PDA10PT Wavelength Sensitivity
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生データはこちらからダウンロードいただけます。
上のグラフの利得設定は0 dB。
PDA10PT Bandwidth
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生データはこちらからダウンロードいただけます。

*【電源について】 本製品(PDA10xTシリーズ)は、日本国内では付属電源を販売することが出来ないため、電源なしでのご提供となりますのでご了承ください。電源は次の仕様をカバーしたものをご用意ください。

  • +12V、0.3A、-12V、0.3A、+5V、1A の3出力リニア電源 (トランスタイプ電源)

なお、本体と電源をつなぐケーブルは付属しております。詳しくは当社へお問い合わせください。

+1 数量 資料 型番 - インチ規格 定価(税抜) 出荷予定日
PDA10PT Support Documentation
PDA10PTTEC付きInAsSb増幅ディテクタ、1.0~5.8 µm、Ø1 mm (インチ規格)
CALL
Lead Time
+1 数量 資料 型番 - ミリ規格 定価(税抜) 出荷予定日
PDA10PT-EC Support Documentation
PDA10PT-ECTEC付きInAsSb増幅ディテクタ、1.0~5.8 µm、Ø1 mm (ミリ規格)
CALL
7-10 Days
Last Edited: Jul 25, 2013 Author: Dan Daranciang