J'ai découvert aujourd'hui qu'une diode Zener 5V à plomb axial emballée dans du verre deviendra une source d'environ 0,450 Volts lorsque le boîtier en verre est maintenu dans le faisceau d'un pointeur laser violet (405 nm) de faible puissance.
La configuration de test: sonde de portée (avec clip de mise à la terre) fixée sur le zener. Lorsque le laser est éteint, l'oscilloscope lit zéro volt comme prévu. En allumant le laser et en le dirigeant vers le boîtier en verre de la diode, l'oscilloscope lit un 450mv assez stable (bruyant cependant: 30mv pp ~ 100kHz). (modifier: ce bruit pourrait être un produit du circuit élévateur du pilote laser)
Le laser est bon marché et prétend être évalué à 1 mW.
L'interruption du faisceau avec des matériaux opaques arrête instantanément la lecture de tension de la diode. Moduler le laser avec une onde carrée de 5 kHz fait que la diode présente une réponse de 5 kHz (en phase avec la modulation du laser pour autant que je puisse en juger).
Je me rends compte que c'est plutôt non scientifique mais ma question est la suivante:
Est-ce typique des zeners en verre et si oui, un concepteur devrait-il éviter d'utiliser des zeners en verre dans des circuits analogiques sensibles. Ou est-ce trop spécifique pour être un problème réel?
Réponses:
Les diodes de toutes sortes, y compris l'omniprésent 1N4148, emballées dans des emballages transparents ont tendance à avoir une certaine sensibilité à la lumière (à la fois photoconductrice et photovoltaïque comme vous l'avez observé). Le 1N4148 peut apparemment produire 10nA en plein soleil .
Je soupçonne plutôt que votre diode Zener, lorsqu'elle est utilisée normalement avec plusieurs mA s'écoulant, aurait une réponse négligeable à la lumière ambiante normale. Les zeners ne sont pas des appareils terriblement précis en premier lieu. Cependant, supposons que vous l'utilisiez comme source de bruit, par exemple pour l'audio ou la cryptographie, vous voudrez peut-être la garder sombre ou utiliser un appareil en plastique.
Cela vaut la peine d'envisager de tels effets si vous avez un circuit très sensible et qu'il est exposé à la lumière, soit à partir des ouvertures dans le boîtier, soit parce qu'un concepteur a parsemé le PCB de LED très lumineuses qui sont modulées ou clignotent.
Cela comprend les emballages en verre MELF ainsi que les emballages à plomb axial (photo de Digikey).
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" Ou est-ce trop spécifique pour être un problème réel? " Pas du tout. C'est un problème pour moi car je les utilise pour la génération de nombres aléatoires cryptographiques. J'ai récemment utilisé des diodes Zener BZX85C24. Le faire fonctionner à 30 uA peut créer un niveau de bruit de 1 V crête à crête (si vous le mesurez suffisamment de fois). Mais c'est dans l'obscurité totale. Obtenez un peu de soleil dessus et le bruit chute de façon spectaculaire à un quart ou moins. Pire encore, il reçoit un éclairage alimenté par le secteur comme des incandescentes. Vous venez de capter une masse de ronflement sur tout le signal qui sape totalement la sortie d'entropie.
Je m'attends à ce que peu de gens utilisent des sources de bruit analogiques pour les tests, car des sources générées numériquement sont disponibles. Mais pour la cryptographie, vous avez absolument besoin de la variété analogique. Vous pouvez utiliser des boîtiers étanches à la lumière, mais je préfère utiliser des tubes thermorétractables sur les diodes elles-mêmes. Si vous ne prenez pas de précautions contre l'effet photoélectrique dans ces applications, l'ensemble de l'appareil peut ne pas fournir de nombres aléatoires sécurisés.
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Tous les semi-conducteurs
... ont un effet photoélectrique, y compris des LED qui peuvent être utilisées comme détecteurs de lumière ambiante.
Donc, si vous travaillez dans une lumière ambiante élevée et qu'un faible courant affecte votre fonctionnement, bloquez simplement la lumière.
Les arcs induits par laser sont possibles dans de petits espaces d'air qui ont également une résistance négative comme un semi-conducteur pendant l'ionisation.
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