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?
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).
fuente
"¿ 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.
fuente
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.
fuente