Diodos Zener en paquete axial de vidrio: ¿no están inherentemente protegidos del efecto fotoeléctrico?

Hoy descubrí que un diodo Zener de 5V con plomo axial empaquetado en vidrio se convertirá en una fuente de aproximadamente 0.450 voltios cuando el paquete de vidrio se sostenga en el haz de un puntero láser púrpura de baja potencia (405 nm).

La configuración de prueba: sonda de alcance (con clip de tierra) conectada a través del zener. Con el láser apagado, el osciloscopio lee cero voltios como se esperaba. Al encender el láser y apuntarlo al paquete de vidrio del diodo, el telescopio lee 450 mv bastante estable (aunque ruidoso: 30 mv pp ~ 100 kHz). (Editar: este ruido podría ser un producto del circuito elevador del controlador láser)

El láser es económico y pretende tener una potencia de 1 mW.

La interrupción del haz con materiales opacos detiene instantáneamente la lectura de voltaje del diodo. La modulación del láser con una onda cuadrada de 5 kHz hace que el diodo exhiba una respuesta de 5 kHz (en fase con la modulación del láser hasta donde mi alcance puede decir).

Me doy cuenta de que esto es poco científico, pero mi pregunta es esta:

¿Es esto típico de los zeners de vidrio? De ser así, un diseñador debe evitar el uso de zeners de vidrio en circuitos analógicos sensibles. ¿O es esto demasiado específico para ser un problema del mundo real?

diodes zener laser

— Wossname
fuente

Relacionado: los EPROMS borrables con UV de ventana de cuarzo utilizados en entornos de oficina perdieron su programa a tiempo debido a la luz de los tubos fluorescentes estándar. Mucho antes de que el funcionamiento del programa de falla grave detectable del programa pudiera verse alterado cambiando la luz que ingresa a la EPROM, por ejemplo, simplemente moviendo una mano sobre ella en una oficina iluminada. Pregúntame cómo lo sé :-). REVISIÓN: aplique pegatinas a prueba de luz como se suponía que debía hacer.

— Russell McMahon

Las personas informaron haber intentado el borrado de EPROM de cuerpo cerámico con XRays, pero nunca escuché que esto fuera exitoso. Sin embargo, se descubrió que esta era una forma de implementar un reemplazo para el muy difícil de obtener Signeics 25120 WOM

— Russell McMahon el

@RussellMcMahon, un amigo me dijo la razón por la que nunca había tenido una sola falla de UV-EPROM en el campo, porque colocó dos capas de cinta gruesa de cobre autoadhesiva sobre las ventanas de cuarzo y escribió "NO QUITE LA CINTA" en la parte superior en marcador permanente. :)

— Wossname

Hace mucho tiempo solíamos borrarlos al sol. Bastante efectivo: el sol de Nueva Zelanda es una de las nieblas ricas en los EE. UU. En la Tierra (en realidad), pero cualquier sol viejo servirá si aplicas suficiente. AFAIR 20-30 minutos fue el mínimo, pero usamos ~ = medio día soleado a través de una ventana de la oficina. El edificio tenía alféizares de ventanas de ladrillo acristalado en el interior y colocaríamos los EPROMS sobre eso para borrarlos. Un% de edad sustancial (¿10%?) Se convirtió en memorias de solo escritura en el proceso. Después de pensarlo bien, comenzamos a ponerlos en espuma conductora mientras borramos y no tuvimos más pérdidas. ESD? Oh si. Mire la hoja de datos de WOM arriba, y luego vea ...

— Russell McMahon

.... La verdadera historia de Signetics 25120 Write Only Memory

— Russell McMahon

Respuestas:

Los diodos de todo tipo, incluido el omnipresente 1N4148, empaquetados en paquetes transparentes tienden a tener cierta sensibilidad a la luz (tanto fotoconductora como fotovoltaica, como ha observado). El 1N4148 aparentemente puede producir 10nA a la luz solar directa .

Sospecho que su diodo zener cuando se usa normalmente con varios mA de flujo tendría una respuesta insignificante a la luz ambiental normal. Los Zeners no son dispositivos terriblemente precisos en primer lugar. Sin embargo, supongamos que lo está utilizando como fuente de ruido, por ejemplo, para audio o criptografía, es posible que desee mantenerlo oscuro o utilizar un dispositivo de plástico.

Vale la pena considerar tales efectos si tiene un circuito muy sensible y está expuesto a la luz, ya sea por aberturas en el gabinete o porque algún diseñador ha salpicado la PCB con LED altamente luminosos que están modulados o parpadean.

Eso incluye paquetes de vidrio MELF, así como paquetes de plomo axial (foto de Digikey).

— Spehro Pefhany
fuente

"tienden a tener cierta sensibilidad a la luz" Todos los diodos PN son potencialmente fotodiodos. En algunos circuitos sensibles, esto puede aparecer durante la prueba ya que la placa de circuito se ilumina con la iluminación de la habitación. El fluorescente es peor debido a su componente de 60 Hz.

— WhatRoughBeast

@WhatRoughBeast ITYM 120Hz (o 100Hz), suponiendo que tenga antiguos balastos magnéticos.

— Spehro Pefhany

@SpehroPefhany, no estaba tratando deliberadamente de usarlo como fuente de ruido, sino simplemente experimentando por pura curiosidad. Me alegro de haberlo hecho. :)

— Wossname

"¿ O es esto demasiado específico para ser un problema del mundo real? " Es un problema para mí, ya que los uso para la generación de números aleatorios criptográficos. Recientemente he estado usando diodos Zener BZX85C24. Ejecutarlo a 30uA puede crear un nivel de ruido de 1V pico a pico (si lo mide suficientes veces). Pero eso está en la oscuridad total. Obtenga algo de luz solar y el ruido disminuirá drásticamente a una cuarta parte o menos. Peor aún es conseguir que la luz de la red eléctrica funcione como incandescentes. Simplemente recoges una masa de zumbido de red en toda la señal que destruye totalmente la salida de entropía.

Espero que no muchas personas usen fuentes de ruido analógicas para las pruebas, ya que las fuentes generadas digitalmente están disponibles. Pero para la criptografía, necesitas absolutamente la variedad analógica. Puede usar recintos herméticos, pero prefiero usar tubos termocontraíbles en los diodos. Si no toma precauciones contra el efecto fotoeléctrico en estas aplicaciones, todo el dispositivo puede fallar al proporcionar números aleatorios seguros.

— Paul Uszak
fuente

Muy interesante. Durante mucho tiempo he estado interesado en la criptografía y también en el campo relacionado de la síntesis aleatoria de ruido. En mi trabajo diario, he visto fuentes de ruido de diodo utilizadas en laboratorios de EMC como estímulo de banda ancha en pruebas de inmunidad. La aleatoriedad es uno de esos objetivos etéreos (como la generación de frecuencia estable) que nos evade a cada paso. Física maldita!

— Wossname

@Wossname: bueno, la aleatoriedad como tal es fácil de obtener. Aleatoriedad con una distribución bien controlada, eso es más difícil. Afortunadamente, puede "reparar" distribuciones desiguales bastante bien siguiendo una fuente de entropía física con algún paso pseudoaleatorio digital, pero supongo que esto puede no estar a la altura de algunos estándares de criptografía.

— Leftaroundabout

Lo que me pregunto es: si el ruido de disparo de diodo tiene tales problemas, ¿por qué no se usa el ruido Johnston en su lugar? Las resistencias seguramente no son fotosensibles de esta manera, y las variaciones de temperatura no deberían ser lo suficientemente rápidas como para causar muchos problemas.

— Leftaroundabout

@leftaroundabout - tiende a ser un problema de "no es suficiente" - es un dolor en el culo obtener suficiente ruido de resistencia para no ser abrumado por otras fuentes de ruido ...

— ThreePhaseEel

@leftaroundabout En realidad, es bastante fácil obtener una aleatoriedad completa distribuida uniformemente desde cualquier fuente de entropía. El truco consiste en comprimir la entropía más allá de un umbral medido para que su entropía sea> 2 veces mayor que la entropía. Es como la destilación de whisky. Comienza con una entropía de origen de 2 bits / byte, comprime (refina) 5 veces y obtendrá una entropía de 8 bits / byte. Esa es una distribución aleatoria pura y uniforme de calidad criptográfica. Para la compresión, utilizo un hash de Pearson, pero las funciones SHA tradicionales también lo harán.

— Paul Uszak el

Todos los semiconductores

... tienen un efecto fotoeléctrico que incluye LED que se pueden utilizar como detectores de luz ambiental.

Entonces, si está operando con luz ambiental alta y la corriente baja afecta su operación, simplemente bloquee la luz.

Los arcos inducidos por láser son posibles en pequeños espacios de aire que también tienen resistencia negativa como un semiconductor durante la ionización.

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
fuente

Una vez demostramos cómo se podía usar una EPROM UV para capturar un código de barras a corta distancia con buena iluminación al escanear la memoria en busca de voltaje de carga. Luego, poco después, salieron chips de cámaras digitales

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

eso suena fascinante, ¿tienes algún vínculo relacionado con eso? Por una extraña coincidencia, tengo una marca ST "M27C2001-12F1" (vintage de 1994) como adorno, ya que es muy hermosa.

— Wossname

no, hicimos esto antes de que naciera Internet

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

Sí, especialmente las DRAM en paquetes de cerámica fueron útiles para esos fines: tenían pequeñas cubiertas de metal que se podían quitar fácilmente exponiendo el dado a la luz. Las celdas de memoria dispuestas regularmente podrían usarse como sensor de imagen (mucho antes de que los CCD estuvieran disponibles o fueran baratos).

— Cuajada

Recuerdo un proyecto en una de las revistas de electrónica de hobby a finales de los 80 que usaba una copita como cámara y cronometraba la descomposición de las celdas después de una actualización para producir resultados. Y sí, el ruido de calidad criptográfica es difícil.

— Dan Mills el