Descobri hoje que um diodo Zener de 5V com chumbo axial empacotado em vidro se tornará uma fonte de cerca de 0,450 Volts quando a embalagem de vidro for mantida no feixe de um ponteiro laser roxo de baixa potência (405 nm).
A configuração do teste: sonda de escopo (com clipe de aterramento) conectada ao zener. Com o laser desligado, o osciloscópio lê zero volts conforme o esperado. Ligando o laser e apontando-o para a embalagem de vidro do diodo, o osciloscópio lê 450mv razoavelmente estáveis (embora com ruído: 30mv pp ~ 100kHz). (editar: esse ruído pode ser um produto do circuito de avanço do driver a laser)
O laser é barato e pretende ser avaliado em 1mW.
A interrupção do feixe com materiais opacos interrompe instantaneamente a leitura de tensão do diodo. Modular o laser com uma onda quadrada de 5kHz faz com que o diodo exiba uma resposta de 5kHz (em fase com a modulação do laser, tanto quanto meu escopo pode dizer).
Sei que isso não é científico, mas minha pergunta é a seguinte:
Isso é típico dos zeners de vidro e, nesse caso, um projetista deve evitar o uso de zeners de vidro em circuitos analógicos sensíveis. Ou isso é específico demais para ser um problema do mundo real?
Respostas:
Diodos de todos os tipos, incluindo o onipresente 1N4148, embalado em embalagens transparentes, tendem a ter alguma sensibilidade à luz (fotocondutora e fotovoltaica, como você observou). Aparentemente, o 1N4148 pode produzir 10nA sob luz solar direta .
Eu suspeito que seu diodo zener, quando usado normalmente com vários mA fluindo, teria uma resposta insignificante à luz ambiente normal. Os Zeners não são dispositivos terrivelmente precisos em primeiro lugar. No entanto, digamos que você esteja usando-o como fonte de ruído, por exemplo, para áudio ou criptografia, você pode mantê-lo escuro ou usar um dispositivo de plástico.
Vale a pena considerar esses efeitos se você tiver um circuito muito sensível e for exposto à luz, de aberturas no gabinete ou porque algum projetista encheu o PCB de LEDs altamente luminosos que são modulados ou piscam.
Isso inclui pacotes de vidro MELF e pacotes de chumbo axial (foto de Digikey).
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“ Ou isso é específico demais para ser um problema do mundo real? ” De maneira alguma. É um problema para mim, pois os uso na geração de números aleatórios criptográficos. Recentemente, tenho usado diodos BZX85C24 Zener. Executá-lo a 30uA pode criar um nível de ruído de 1V pico a pico (se você medir o suficiente). Mas isso está na escuridão total. Coloque um pouco de luz solar e o ruído cai drasticamente para um quarto ou menos. Pior ainda é fazer com que a rede elétrica a ilumine como incandescentes. Você apenas capta uma massa de zumbido principal em todo o sinal que destrói totalmente a saída de entropia.
Espero que poucas pessoas usem fontes de ruído analógicas para teste, pois fontes geradas digitalmente estão disponíveis. Mas para criptografia, você precisa absolutamente da variedade analógica. Você pode usar gabinetes à prova de luz, mas eu prefiro usar tubos termo-retráteis nos próprios diodos. Se você não tomar precauções contra o efeito fotoelétrico nessas aplicações, todo o dispositivo poderá falhar ao fornecer números aleatórios seguros.
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Todos os semicondutores
... têm um efeito fotoelétrico, incluindo LEDs, que podem ser usados como detectores de luz ambiente.
Portanto, se você estiver operando com luz ambiente alta e baixa corrente afetando sua operação, basta bloquear a luz.
Os arcos induzidos por laser são possíveis em pequenos espaços de ar que também apresentam resistência negativa como um semicondutor durante a ionização.
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