Semiconductor Group
1
1998-08-27
Ultraviolet Selective Sensor
SFH 530
Mae in mm, wenn nicht anders angegeben/Dimensions in mm, unless otherwise specified.
Wesentliche Merkmale
Hohe UV-Empfindlichkeit
Speziell geeignet fr 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 -berwachung
Umwelt-Kartierung
Hautbestrahlungsforschung
berwachung von UV-Sterilisierungs-
gerten
Medizinische Fehlerdiagnose
Schweiprozeberwachung
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
A
Max. Ausgangsstrom
Max. output current
5 V, 20
C, saturation, 1.4 k
load
I
out
35
51
72
A
Schwingungsbreite fr 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
Semiconductor Group
3
1998-08-27
(1)
Aufgrund der Lichtbndelung der Linse.
Due to the light concentration of the lens.
(2)
Selektivitt =
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 Flche
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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1998-08-27
Ultraviolet Selective Sensor
Allgemeines
Der SFH 530, ein ultraviolett (UV)-selektiver op-
tischer Sensor, wurde speziell fr die hohen An-
forderungen an die Flammenberwachung in
lbrennern (Blaubrenner) entwickelt und ist fr
viele weitere anspruchsvolle Meaufgaben im
Bereich der UV-Detektion einsetzbar. Die Foto-
diode und die Verstrkerschaltung (Verstr-
kung des Fotostromes, Umsetzung in ein Span-
nungssignal) befinden sich in einem hermetisch
dichten TO-39 Gehuse mit drei Anschlupins
(GND,
V
s
: Betriebsspannung, OUT: Ausgangs-
spannung). Das Gehuse bietet besonderen
Schutz vor Strungen durch elektromagneti-
sche Felder und vor Feuchtigkeit ber 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-durchlssi-
gen Sammellinse, einem UV-Filterglas und ei-
ner Si-Fotodiode mit hoher Selektivitt fr
UV-Strahlung bestimmt. Die Selektivitt im Wel-
lenlngenbereich von 290 nm bis 350 nm wird
durch eine definierte Dotierung der Fotodiode
und ein aufgedampftes Interferenzfilter erreicht.
Dadurch wird der Einflu sichtbarer und infraro-
ter Strahlung auf das Nutzsignal stark unter-
drckt. Die Empfindlichkeit fr Wellenlngen
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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1998-08-27
Elektrisches Verhalten
Betrieb mit nur einer Versorgungsspannung
Der Fotostrom der UV-Diode liegt typischer-
weise bei
I
ph
= 100 pA. Fr ein hohes Aus-
gangssignal mu der Rckkopplungswider-
stand
R
1
der Verstrkerschaltung 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
)
Fr oszillierende Beleuchtungsstrken stellt
die Schaltung einen Tiefpa 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 Widerstnde 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 groen Ein-
flu auf das Ausgangssignal des Sensors.
Der ASIC ist so ausgelegt, da er bei Raum-
temperatur 0 ... 1 mV Offset und einen ne-
gativen Temperaturkoeffizienten aufweist.
Auch auftretende Leckstrme wrden das
Nutzsignal nur verringern (der Leckstrom ist
stets subtraktiv bezglich 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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