Ich entdeckte heute, dass eine glasverpackte axial bedrahtete 5-V-Zenerdiode eine Quelle von etwa 0,450 Volt wird, wenn das Glasgehäuse im Strahl eines violetten (405 nm) Laserzeigers geringer Leistung gehalten wird.
Der Testaufbau: Zielfernrohrsonde (mit Erdungsclip) über dem Zener angebracht. Bei ausgeschaltetem Laser liest das Oszilloskop erwartungsgemäß null Volt. Wenn Sie den Laser einschalten und auf das Glasgehäuse der Diode zielen, wird ein recht stabiles 450-mV-Signal angezeigt (Rauschen: 30 mV pp ~ 100 kHz). (edit: Dieses Rauschen könnte ein Produkt der Lasertreiber-Aufwärtsschaltung sein.)
Der Laser ist billig und soll eine Nennleistung von 1 mW haben.
Das Unterbrechen des Strahls mit undurchsichtigen Materialien stoppt sofort den Spannungsmesswert von der Diode. Das Modulieren des Lasers mit einer 5-kHz-Rechteckwelle führt dazu, dass die Diode eine 5-kHz-Reaktion zeigt (in Phase mit der Lasermodulation, soweit mein Umfang dies erkennen lässt).
Mir ist klar, dass dies eher unwissenschaftlich ist, aber meine Frage lautet:
Ist dies typisch für Glas-Zenere und wenn ja, sollte ein Entwickler die Verwendung von Glas-Zeneren in empfindlichen analogen Schaltkreisen vermeiden. Oder ist das zu spezifisch, um ein reales Problem zu sein?
Antworten:
Dioden aller Art, einschließlich der allgegenwärtigen 1N4148, die in transparenten Gehäusen verpackt sind, neigen zu einer gewissen Lichtempfindlichkeit (sowohl photoleitend als auch photovoltaisch, wie Sie beobachtet haben). Der 1N4148 kann bei direkter Sonneneinstrahlung anscheinend 10nA erzeugen .
Ich vermute eher Ihre Zenerdiode bei normaler Verwendung mit mehreren fließenden mA eine vernachlässigbare Reaktion auf normales Raumlicht hat. Zener sind in erster Linie keine besonders präzisen Geräte. Angenommen, Sie verwenden es als Geräuschquelle, z. B. für Audio oder Kryptografie. Sie möchten es jedoch möglicherweise dunkel halten oder ein Gerät in Kunststoffverpackung verwenden.
Es lohnt sich, solche Effekte in Betracht zu ziehen, wenn Sie einen sehr empfindlichen Stromkreis haben und dieser Licht ausgesetzt ist, entweder durch Öffnungen im Gehäuse oder weil einige Designer die Leiterplatte mit hochleuchtenden LEDs übersät haben, die moduliert sind oder blinken.
Dazu gehören Glas-MELF-Pakete sowie Axial-Blei-Pakete (Foto von Digikey).
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" Oder ist das zu spezifisch, um ein echtes Problem zu sein? " Überhaupt nicht. Das ist ein Problem für mich, da ich sie für die Erzeugung kryptografischer Zufallszahlen verwende. Ich habe kürzlich BZX85C24 Zener-Dioden verwendet. Wenn Sie das Gerät bei 30 uA betreiben, kann ein Geräuschpegel von 1 V von Spitze zu Spitze auftreten (wenn Sie es genügend oft messen). Aber das ist in völliger Dunkelheit. Wenn Sie etwas Sonnenlicht darauf legen, sinkt das Rauschen dramatisch auf ein Viertel oder weniger. Noch schlimmer ist es, wenn die Beleuchtung wie Glühlampen mit Netzstrom betrieben wird. Sie nehmen einfach eine Menge Netzbrummen über das gesamte Signal auf, das den Entropieausgang völlig zerstört.
Ich gehe davon aus, dass nicht viele Menschen zum Testen analoge Rauschquellen verwenden, da digital erzeugte Quellen verfügbar sind. Für die Kryptographie benötigen Sie jedoch unbedingt die analoge Variante. Sie können lichtdichte Gehäuse verwenden, aber ich bevorzuge es, Wärmeschrumpfschläuche an den Dioden selbst zu verwenden. Wenn Sie in diesen Anwendungen keine Vorsichtsmaßnahmen gegen den fotoelektrischen Effekt treffen, kann es sein, dass das gesamte Gerät keine sicheren Zufallszahlen liefert.
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Alle Halbleiter
... haben einen fotoelektrischen Effekt, einschließlich LEDs, die als Umgebungslichtdetektoren verwendet werden können.
Wenn Sie also bei starkem Umgebungslicht arbeiten und ein geringer Strom Ihre Arbeit beeinträchtigt, blockieren Sie einfach das Licht.
In kleinen Luftspalten, die auch während der Ionisation wie ein Halbleiter einen negativen Widerstand haben, sind laserinduzierte Lichtbögen möglich.
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