Diodi Zener in confezione assiale di vetro - non intrinsecamente schermati dall'effetto fotoelettrico?

Ho scoperto oggi che un diodo Zener a 5 V con piombo assiale impacchettato in vetro diventerà una fonte di circa 0,450 Volt quando il pacchetto di vetro viene tenuto nel raggio di un puntatore laser viola a bassa potenza (405 nm).

L'impostazione del test: sonda per oscilloscopio (con clip di messa a terra) fissata attraverso lo zener. Con il laser spento, l'oscilloscopio legge zero volt come previsto. Accendendo il laser e puntandolo sul pacchetto di vetro del diodo, l'oscilloscopio legge 450mv abbastanza stabile (rumoroso però: 30mv pp ~ 100kHz). (modifica: questo rumore potrebbe essere un prodotto del circuito step-up del driver laser)

Il laser è economico e pretende di essere valutato 1mW.

L'interruzione del raggio con materiali opachi interrompe immediatamente la lettura della tensione dal diodo. La modulazione del laser con un'onda quadra a 5kHz fa sì che il diodo mostri una risposta a 5kHz (in fase con la modulazione del laser, per quanto il mio ambito può dire).

Mi rendo conto che questo è piuttosto poco scientifico ma la mia domanda è questa:

È tipico degli zener di vetro e, in tal caso, un progettista dovrebbe evitare l'uso di zener di vetro in circuiti analogici sensibili. O è troppo specifico per essere un problema nel mondo reale?

diodes zener laser

— Wossname
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Correlati: le EPROM cancellabili UV al quarzo con finestre utilizzate negli ambienti d'ufficio hanno perso il loro programma nel tempo a causa della luce proveniente dai tubi fluorescenti standard. Molto prima che il rilevamento di un errore grave del programma rilevabile potesse essere disturbato cambiando la luce che entrava nella EPROM, ad esempio semplicemente agitando una mano su di esso in un ufficio illuminato. Chiedimi come lo so :-). FIX: applicare adesivi a prova di luce come si pensava.

— Russell McMahon,

Le persone hanno riferito di aver tentato la cancellazione della EPROM corposa in ceramica con XRays ma non ho mai sentito parlare di questo successo. È stato tuttavia riscontrato che questo era un modo per implementare un sostituto per Signeics 25120 WOM,

— Russell McMahon,

@RussellMcMahon, un amico mi ha detto il motivo per cui non aveva mai avuto un singolo guasto UV-EPROM sul campo - perché ha messo due strati di nastro di rame autoadesivo spesso sulle finestre al quarzo e ha scritto "NON RIMUOVERE IL NASTRO" in cima in pennarello indelebile. :)

— Wossname il

Lonnnnnng fa li cancellavamo al sole. Abbastanza efficace: il sole neozelandese è una delle nebbie ricche degli Stati Uniti sulla terra (davvero) ma qualsiasi vecchio sole lo farà se ne applichi abbastanza. AFAIR 20-30 minuti era il minimo ma abbiamo usato ~ = mezza giornata di sole attraverso una finestra dell'ufficio. L'edificio aveva davanzali di finestre vetrate all'interno e dovevamo posizionare le EPROM per cancellarle. Una sostanziale% di età (10%?) Trasformata in memorie di sola scrittura nel processo. Dopo il dovuto pensiero, abbiamo iniziato a metterli in schiuma conduttiva durante la cancellazione e non abbiamo avuto più perdite. ESD? Oh si. Guarda il foglio dati WOM sopra e poi vedi ...

— Russell McMahon,

.... La vera storia di Signetics 25120 Scrivi solo memoria

— Russell McMahon,

Risposte:

Diodi di ogni genere, incluso l'onnipresente 1N4148, confezionati in pacchetti trasparenti tendono ad avere una certa sensibilità alla luce (sia fotoconduttiva che fotovoltaica come hai osservato). Apparentemente l'1N4148 può produrre 10nA alla luce solare diretta .

Piuttosto sospetto che il tuo diodo zener se usato normalmente con diversi mA fluenti avrebbe una risposta trascurabile alla normale luce ambientale. Gli Zeners non sono dispositivi estremamente precisi in primo luogo. Tuttavia, supponi di utilizzarlo come fonte di rumore, ad esempio per l'audio o la crittografia, potresti voler mantenerlo buio o utilizzare un dispositivo imballato in plastica.

Vale la pena prendere in considerazione tali effetti se si dispone di un circuito molto sensibile ed è esposto alla luce, sia dalle aperture nella custodia o perché alcuni designer hanno riempito il PCB con LED altamente luminosi che sono modulati o lampeggianti.

Ciò include pacchetti MELF di vetro e pacchetti di piombo assiale (foto di Digikey).

— Spehro Pefhany
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"tendono ad avere una certa sensibilità alla luce" Tutti i diodi PN sono potenzialmente fotodiodi. In alcuni circuiti sensibili questo può apparire durante il test poiché il circuito stampato è illuminato dall'illuminazione della stanza. La fluorescenza è peggio a causa della sua componente 60 Hz.

— WhatRoughBeast

@WhatRoughBeast ITYM 120Hz (o 100Hz), assumendo vecchi reattori magnetici.

— Spehro Pefhany,

@SpehroPefhany, non stavo deliberatamente cercando di usarlo come fonte di rumore, ma piuttosto solo sperimentando per pura curiosità. Sono contento di averlo fatto. :)

— Wossname

" O è troppo specifico per essere un problema nel mondo reale? " Niente affatto. È un problema per me poiché li uso per la generazione di numeri casuali crittografici. Di recente ho usato i diodi Zener BZX85C24. Eseguendolo a 30uA è possibile creare un livello di rumore da 1 V picco a picco (se lo si misura abbastanza volte). Ma questo è nell'oscurità totale. Prendi un po 'di luce solare e il rumore diminuisce drasticamente a un quarto o meno. Ancora peggio sta ottenendo l'illuminazione alimentata da rete elettrica come le lampadine a incandescenza. Basta raccogliere una massa di ronzio su tutto il segnale che distrugge totalmente l'entropia.

Mi aspetto che non molte persone utilizzino fonti di rumore analogiche per i test, poiché sono disponibili fonti generate digitalmente. Ma per la crittografia, hai assolutamente bisogno della varietà analogica. È possibile utilizzare custodie a tenuta leggera, ma preferisco utilizzare tubi termorestringenti sui diodi stessi. Se non si prendono precauzioni contro l'effetto fotoelettrico in queste applicazioni, l'intero dispositivo potrebbe non fornire numeri casuali sicuri.

— Paul Uszak
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Molto interessante. Sono stato a lungo interessato alla crittografia e anche al campo correlato della sintesi casuale del rumore. Nel mio lavoro quotidiano ho visto le fonti di rumore da diodi utilizzate nei laboratori EMC come stimolo a larga banda nei test di immunità. La casualità è uno di quegli obiettivi eterei (come la generazione di frequenza stabile) che ci sfugge ad ogni giro. Fisica maledetta!

— Wossname

@Wossname: beh, la casualità in quanto tale è facile da ottenere. La casualità con una distribuzione ben controllata, è più difficile. Fortunatamente puoi "riparare" le distribuzioni irregolari abbastanza bene seguendo una fonte di entropia fisica con qualche passo pseudocasuale digitale, ma suppongo che questo potrebbe non essere all'altezza di alcuni standard di crittografia.

— circa il

Quello che mi chiedo è: se il rumore da sparo di diodi ha tali problemi, allora perché non viene usato il rumore di Johnston? I resistori sicuramente non sono fotosensibili in questo modo e le variazioni di temperatura non dovrebbero essere abbastanza veloci da causare molti problemi.

— circa il

@leftaroundabout - tende ad essere un problema di "non abbastanza" - è un dolore nel culo ottenere abbastanza rumore da resistore per non essere sommerso da altre fonti di rumore ...

— ThreePhaseEel

@leftaroundabout In realtà è abbastanza facile ottenere una casualità distribuita uniformemente da qualsiasi fonte entropica. Il trucco è comprimere l'entropia oltre una soglia misurata in modo che l'entropia sia> 2x l'entropia fuori. È come la distillazione di whisky. Si inizia con l'entropia di origine a 2 bit / byte, si comprime (perfeziona) 5 volte e si ottiene l'entropia di 8 bit / byte. Questa è una distribuzione casuale uniforme pura di qualità crittografica. Per la compressione uso un hash Pearson, ma lo faranno anche le tradizionali funzioni SHA.

— Paul Uszak,

Tutti i semiconduttori

... hanno un effetto fotoelettrico compresi i LED che possono essere utilizzati come rilevatori di luce ambientale.

Pertanto, se si opera in condizioni di luce ambientale elevata e bassa corrente influisce sul funzionamento, è sufficiente bloccare la luce.

Gli archi indotti dal laser sono possibili in piccoli spazi d'aria che hanno anche una resistenza negativa come un semiconduttore durante la ionizzazione.

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
fonte

Una volta abbiamo dimostrato come una UV-EPROM potesse essere utilizzata per acquisire un codice a barre a distanza ravvicinata con una buona illuminazione proveniente dalla scansione della memoria per la tensione di carica. Poi poco dopo sono usciti i chip per le fotocamere digitali

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

sembra affascinante, hai qualche link a riguardo? Per una strana coincidenza ho un marchio ST "M27C2001-12F1" (1994 vintage) sulla mia scrivania come ornamento in quanto è così bello.

— Wossname

no, l'abbiamo fatto prima della nascita di Internet

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75,

Sì, specialmente le DRAM nelle confezioni di ceramica erano utili per quegli scopi: avevano piccole coperture metalliche che potevano essere facilmente rimosse esponendo la matrice alla luce. Le celle di memoria sistemate regolarmente potrebbero essere utilizzate come sensore di immagine (molto prima che i CCD fossero disponibili o economici).

— Cagliata del

Ricordo un progetto in una delle riviste di elettronica per hobby alla fine degli anni '80 o giù di lì che utilizzava un dramma come una macchina fotografica e ha cronometrato il decadimento delle celle a seguito di un aggiornamento per produrre output. E sì, il rumore di qualità crittografica è difficile.

— Dan Mills,