onsemi C-Series SiPM传感器：低噪声、蓝光敏感的高性能选择

在电子工程领域，低光传感器的性能对众多应用至关重要。onsemi的C-Series SiPM传感器凭借其出色的特性，在低光检测领域展现出强大的竞争力。

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一、C-Series SiPM传感器概述

C-Series低光传感器具有行业领先的低暗计数率和高光子探测效率（PDE）。对于超快定时应用，它有快速输出，上升时间可达300 ps，脉冲宽度为600 ps。该系列有1 mm、3 mm和6 mm不同的传感器尺寸，采用4侧可拼接的表面贴装（SMT）封装，兼容行业标准的无铅回流焊接工艺。

它是一系列高增益、单光子敏感的紫外到可见光传感器，性能与传统光电倍增管（PMT）相似，同时具备固态技术的实际优势，如低工作电压、出色的温度稳定性、坚固性、紧凑性、输出均匀性和低成本。

二、性能参数

1. 基本参数

• 击穿电压（Vbr）：不同尺寸和微单元尺寸的传感器，Vbr有所不同。例如1 mm传感器，微单元尺寸为10μ、20μ、35μ时，Vbr在24.2 - 24.7 V之间。
• 推荐过电压范围：一般在Vbr之上1.0 V。
• 光谱范围：为300 - 950 nm，峰值波长在420 nm左右。

2. 关键性能指标

• 光子探测效率（PDE）：在不同过电压和微单元尺寸下，PDE有所差异。如1 mm传感器，微单元尺寸为35μ，在Vbr + 5.0 V时，PDE可达41%。
• 增益：不同微单元尺寸的增益不同，例如10μ微单元尺寸的增益在一定条件下有特定值。
• 暗计数率：随传感器尺寸和微单元尺寸变化。如1 mm传感器，微单元尺寸为10、20、35时，在Vbr + 2.5 V下，暗计数率为30 - 96 kHz；3 mm传感器对应值为300 - 860 kHz；6 mm传感器（35μ微单元尺寸）为1200 - 3400 kHz。
• 上升时间和信号脉冲宽度：上升时间方面，1 mm传感器（10、20、35微单元尺寸）的快速输出上升时间为0.3 ns，3 mm为0.6 ns，6 mm为1.0 ns；信号脉冲宽度（FWHM），1 mm为0.6 ns，3 mm为1.5 ns，6 mm为3.2 ns。
• 微单元充电时间常数：不同微单元尺寸和传感器尺寸下数值不同，如1 mm传感器，10微单元尺寸为5 ns，20为23 ns，35为82 ns。
• 电容：包括阳极 - 阴极电容和快速终端到阴极电容，不同尺寸和微单元尺寸下电容值不同。
• 温度依赖性：Vbr的温度依赖性为21.5 mV/°C，增益的温度依赖性为 -0.8 %/°C。
• 串扰和后脉冲：串扰和后脉冲在不同传感器尺寸和微单元尺寸下有不同的值，例如1 mm传感器，10微单元尺寸在Vbr + 2.5 V下，串扰为0.6 %，后脉冲为0.2 %。

三、通用参数

1. 有源面积和微单元数量

不同尺寸的传感器有源面积不同，1 mm传感器为1 × 1 mm²，3 mm为3 × 3 mm²，6 mm为6 × 6 mm²。微单元数量也因尺寸和微单元尺寸而异，如10010型号（1 mm）有2880个微单元，30020型号（3 mm）有10998个微单元，60035型号（6 mm）有18980个微单元。

2. 微单元填充因子

不同型号的微单元填充因子不同，如10010为28%，10020为48%等。

3. 封装参数

• 封装尺寸：1 mm传感器封装尺寸为1.5 × 1.8 mm²，3 mm为4 × 4 mm²，6 mm为7 × 7 mm²。
• 工作和存储温度范围：推荐工作温度范围为 -40 °C到 +85 °C，最大存储温度为 +105 °C。
• 焊接条件：兼容无铅回流焊接工艺。
• 封装材料：采用透明传递模塑化合物，封装材料在420 nm处的折射率为1.59。

4. 最大电流水平

1 mm传感器最大电流为6 mA，3 mm为15 mA，6 mm为20 mA。

四、电路原理图

SiPM由大量（数百或数千）微单元组成，每个微单元是一个带有自身淬灭电阻和电容耦合快速输出的雪崩光电二极管。这些微单元紧密排列成阵列，所有相同的端子（如所有阳极）连接在一起。整个微单元阵列可视为一个具有三个端子（阳极、阴极和快速输出）的单个光电二极管传感器。

五、性能表现

通过一系列图表展示了PDE与波长、响应度与波长、PDE在420 nm与电压、暗计数率与过电压、增益与过电压、暗电流与电压和温度的关系，为工程师在实际应用中提供了参考。

六、评估板选项

1. SMA偏置板（MicroFC - SMA - XXXXX）

这是一块印刷电路板（PCB），可方便对C - Series SMT传感器进行评估。它有三个母SMA连接器，用于连接偏置电压、阳极的标准输出和快速输出信号。输出信号可直接连接到50终端示波器进行观察。该板适合需要即插即用设置以快速评估C - Series SMT传感器最佳定时性能的用户，同时可同时观察阳极 - 阴极读出的标准输出和快速输出，但可能需要外部前置放大器来增强信号。

2. 引脚适配器（MicroFC - SMTPA - XXXXX）

这是一个小的PCB板，用于容纳SMT传感器，并带有通孔引脚，可用于标准插座或探针夹。对于需要快速评估C - Series SMT传感器而无需专业表面贴装焊接的用户很有用，但该板的定时性能未经过优化，若需要最佳定时性能，建议使用MicroFC - SMA - XXXXX。

七、订购信息

提供了不同型号的产品代码、微单元尺寸、传感器有源面积、封装类型和交付选项等信息。所有设备均为无铅且符合RoHS标准，交付选项包括ESD封装（PK）、磁带（TR1）和磁带和卷轴（TR），其中磁带和卷轴有最小订购量要求。

在实际设计中，工程师需要根据具体应用需求，综合考虑C - Series SiPM传感器的各项性能参数，合理选择传感器尺寸、微单元尺寸和评估板等，以实现最佳的设计效果。你在使用这类传感器时，有没有遇到过什么特别的问题呢？欢迎在评论区分享。