Semiconductor Group
1
1998-08-27
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-Sterilisierungs-
geräten
· 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
SFH 530
Semiconductor Group
2
1998-08-27
Grenzwerte
Maximum Ratings
Typ
Type
Bestellnummer
Ordering Code
SFH 530
Q62702-P1706
Bezeichnung
Description
Symbol
Symbol
Wert
Value
Einheit
Unit
Betriebs- und Lagertemperatur
Operating and storage temperature range
T
op
;
T
stg
20 ... + 80
°
C
Versorgungsspannung
Supply voltage
V
S
8
V
Kennwerte
(T
A
= 25
°
C)
Characteristics
Bezeichnung
Description
Symbol
Symbol
Wert
Value
Einheit
Unit
min.
typ.
max.
Versorgungsstrom
Supply current
5 V, 20
°
C, dark, no load
I
S
50
65
90
µ
A
Max. Ausgangsstrom
Max. output current
5 V, 20
°
C, saturation, 1.4 k
load
I
out
35
51
72
µ
A
Schwingungsbreite für die Ausgangsspannung
Output swing
5 V, 20
°
C, saturation, no load
5 V, 20
°
C, dark, no load
2.1
0
2.6
0.2
3.1
1
V
mV
PSRR (50 ... 100 Hz)
5 V, 20
°
C, no load
40
62
dB
Offsetspannung
Offset voltage
5 V, 25
°
C, no load
5 V, 60
°
C, no load
5 V, 80
°
C, no load
V
off
5
10
60
0
2
10
1
0
1
mV
Halbwinkel
Half angle
±
7.5
Grad
Deg.
NEP at 310 nm
5 V, 20
°
C, no load
NEP
7
×
10
-14
W
/
Hz
SFH 530
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3
1998-08-27
(1)
Aufgrund der Lichtbündelung der Linse.
Due to the light concentration of the lens.
(2)
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. 1
Typ. spektr. Verhalten des UV Sensors
Typ. spectr. response of the UV sensor
Nachweisgrenze,
= 310 nm
Detection limit
5 V, 20
°
C, no load
D
*
5
×
10
11
m ·
Hz
W
Aktive Fläche
Active area (1)
A
10
11
12
mm
2
Empfindlichkeit bei 310 nm
Responsivity at 310 nm
5 V, 20
°
C, no load
135
mV
nW/mm
2
Selectivity (2)
5 V, 20
°
C, no load
10
-4
Responsivity to a 2856 K quartz-halogen lamp
without UV (glass filter GG400)
5 V, 20
°
C, no load
0.5
mV/lx
Transimpedanz
Transimpedance
1.1
1.3
1.5
G
Kennwerte
(T
A
= 25
°
C)
Characteristics (cont'd)
Bezeichnung
Description
Symbol
Symbol
Wert
Value
Einheit
Unit
Wavelength
OHF00262
200
10
-4
10
2
-3
10
-2
10
1
10
0
10
10
-1
Responsivity
-1
10
10
0
10
1
10
-2
10
-3
2
10
-4
10
Quantum Efficiency
400
600
800
1000
nm 1300
mV
%
nW
OHF00425
0
out rel
V
-15
-10
-5
0
5
10
15
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
)
(
Fig. 2
Empfangscharakteristik
Response characteristic
V
out
=
f
(
)
SFH 530
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Ultraviolet Selective Sensor
Allgemeines
Der SFH 530, ein ultraviolett (UV)-selektiver op-
tischer Sensor, wurde speziell für die hohen An-
forderungen an die Flammenüberwachung in
Ölbrennern (Blaubrenner) entwickelt und ist für
viele weitere anspruchsvolle Meßaufgaben im
Bereich der UV-Detektion einsetzbar. Die Foto-
diode und die Verstärkerschaltung (Verstär-
kung des Fotostromes, Umsetzung in ein Span-
nungssignal) befinden sich in einem hermetisch
dichten TO-39 Gehäuse mit drei Anschlußpins
(GND,
V
s
: Betriebsspannung, OUT: Ausgangs-
spannung). Das Gehäuse bietet besonderen
Schutz vor Störungen durch elektromagneti-
sche Felder und vor Feuchtigkeit über den ge-
samten Betriebstemperaturbereich von 20 °C
bis + 80 °C.
Optisches Verhalten
Das optische Verhalten des SFH 530 wird
durch die Kombination aus einer UV-durchlässi-
gen Sammellinse, einem UV-Filterglas und ei-
ner Si-Fotodiode mit hoher Selektivität für
UV-Strahlung bestimmt. Die Selektivität im Wel-
lenlängenbereich von 290 nm bis 350 nm wird
durch eine definierte Dotierung der Fotodiode
und ein aufgedampftes Interferenzfilter erreicht.
Dadurch wird der Einfluß sichtbarer und infraro-
ter Strahlung auf das Nutzsignal stark unter-
drückt. Die Empfindlichkeit für Wellenlängen
400 nm ist stets kleiner als ein Zehntausend-
stel der maximalen Empfindlichkeit bei
ca. 310 nm.
Ultraviolet Selective Sensor
General
The SFH 530, an ultraviolet (UV) selective opti-
cal sensor has been specially developed for the
exacting requirements placed on flame monitor-
ing in oil burners and can be used for many oth-
er important measuring tasks in the UV detec-
tion area. The photodiode and the amplifier cir-
cuit (amplification of the photocurrent, conver-
sion to a voltage signal) are housed in a hermet-
ically sealed TO-39 package with three terminal
pins (GND,
V
s
: operating voltage, OUT: output
voltage). The package is specially protected
against electromagnetic interference and mois-
ture over the entire operating temperature
range of 20 °C to + 80 °C.
Optical Characteristics
The optical behavior of the SFH 530 is deter-
mined by the combination of a UV-permeable
focusing lens, a UV filter glass and a Si photo-
diode with high selectivity for UV radiation. The
selectivity in the wavelength range 290 to
350 nm is achieved by means of a defined dop-
ing of the photodiode and a vapor-deposited in-
terference filter. This heavily suppresses the ef-
fect of visible and infrared radiation on the sig-
nal. The sensitivity to wavelengths
400 nm is
always less than one ten-thousandth of the
maximum sensitivity at approximately 310 nm.
SFH 530
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Elektrisches Verhalten
· Betrieb mit nur einer Versorgungsspannung
· Der Fotostrom der UV-Diode liegt typischer-
weise bei
I
ph
= 100 pA. Für ein hohes Aus-
gangssignal muß der Rückkopplungswider-
stand
R
1
der Verstärkerschaltung sehr hoch-
ohmig typ.1 G
sein.
Die wesentlichen elektrischen Funktionen des
UV-Sensors zeigt das Ersatzschaltbild (Bild 3).
Bild 3
·
V
out
= (
I
ph
-
I
L
)
R
k
+
V
off
(1 +
R
1
/
R
d
)
· Für oszillierende Beleuchtungsstärken stellt
die Schaltung einen Tiefpaß erster Ordnung
mit einer Grenzfrequenz von typisch 100 Hz
dar.
Temperaturverhalten:
I
L
: ist bei Raumtemperatur typisch < 1 pA
und verdoppelt sich alle 12 °C
R
d
: ist bei Raumtemperatur typisch > 10 G
,
besteht aus der Parallelschaltung der ent-
sprechenden Widerstände des
Rekombinationsstromes
(verdoppelt sich alle 12 °C),
Diffusionsstromes
(verdoppelt sich alle 5.6 °C)
Electrical Characteristics
· Operated from a single supply voltage.
· The photocurrent of the UV diode is typically
I
ph
= 100 pA. For a high output signal the val-
ue of the feedback resistor
R
1
in the amplifier
circuit must be very high typ. 1 G
.
The main electrical functions of the UV sensor
are shown in the equivalent circuit diagram
(Figure 3).
Figure 3
·
V
out
= (
I
ph
-
I
L
)
R
k
+
V
off
(1 +
R
1
/
R
d
)
· For oscillating illuminances the circuit consti-
tutes a first-order lowpass filter with a cutoff
frequency of typically 100 Hz.
Temperature behavior:
I
L
: is typically < 1 pA at room temperature
and doubles every 12 °C
R
d
: is typically > 10 G
(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)
SFH 530
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1998-08-27
· Das Temperaturverhalten zeigt großen Ein-
fluß auf das Ausgangssignal des Sensors.
Der ASIC ist so ausgelegt, daß er bei Raum-
temperatur 0 ... 1 mV Offset und einen ne-
gativen Temperaturkoeffizienten aufweist.
Auch auftretende Leckströme würden das
Nutzsignal nur verringern (der Leckstrom ist
stets subtraktiv bezüglich des Ausgangssig-
nals).
· 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 al-
ways subtractive with respect to the output
signal).
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