Diodes Zener dans un boîtier axial en verre - pas intrinsèquement protégé contre l'effet photoélectrique?

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?

diodes zener laser

— Wossname
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Connexes: Les EPROMS effaçables aux UV à fenêtre en quartz utilisées dans les environnements de bureau ont perdu leur programme à temps en raison de la lumière des tubes fluorescents standard. Bien avant que la défaillance du programme ne soit détectée, le fonctionnement du programme pourrait être perturbé en changeant la lumière entrant dans la mémoire EPROM, par exemple en agitant simplement la main dessus dans un bureau éclairé. Demandez-moi comment je sais :-). CORRECTIF: appliquez des autocollants à l'épreuve de la lumière comme on devait le faire.

— Russell McMahon

Les gens ont signalé avoir tenté d'effacer une fois l'EPROM avec un corps en céramique en utilisant des rayons X, mais je n'ai jamais entendu parler de succès. Il a cependant été constaté que c'était une façon de mettre en œuvre un remplacement pour le très difficile à trouver Signeics 25120 WOM

— Russell McMahon

@RussellMcMahon, un ami m'a dit pourquoi il n'avait jamais eu une seule panne UV-EPROM sur le terrain - parce qu'il a mis deux couches de ruban de cuivre auto-adhésif épais sur les fenêtres en quartz et a écrit "NE PAS ENLEVER LE RUBAN" sur le dessus en marqueur permanent. :)

— Wossname

Il y a longtemps, nous les effacions au soleil. Assez efficace - le soleil néo-zélandais est une partie de la brume américaine riche sur terre (vraiment) mais tout vieux soleil fera l'affaire si vous en appliquez suffisamment. AFAIR 20-30 minutes était le minimum mais nous avons utilisé ~ = une demi-journée ensoleillée à travers une fenêtre de bureau. Le bâtiment avait des appuis de fenêtre en briques vitrées à l'intérieur et nous plaçions les EPROMS dessus pour les effacer. Un pourcentage important d'âge (10%?) A transformé les mémoires en écriture seule au cours du processus. Après mûre réflexion, nous avons commencé à les mettre dans de la mousse conductrice pendant l'effacement et nous n'avons plus eu de pertes. ESD? Oh oui. CONSULTEZ la fiche technique WOM ci-dessus, puis voyez ....

— Russell McMahon

.... La vraie histoire de la mémoire d'écriture unique Signetics 25120

— Russell McMahon

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).

— Spehro Pefhany
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"ont tendance à avoir une certaine sensibilité à la lumière" Toutes les diodes PN sont potentiellement des photodiodes. Dans certains circuits sensibles, cela peut apparaître pendant le test car la carte de circuit imprimé est éclairée par l'éclairage de la pièce. Fluorescent est pire en raison de sa composante de 60 Hz.

— WhatRoughBeast

@WhatRoughBeast ITYM 120 Hz (ou 100 Hz), en supposant que vous utilisez d'anciens ballasts magnétiques.

— Spehro Pefhany

@SpehroPefhany, je n'essayais pas délibérément de l'utiliser comme source de bruit, mais plutôt d'expérimenter uniquement par curiosité. Je suis content de l'avoir fait. :)

— Wossname

" 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.

— Paul Uszak
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Très intéressant. Je m'intéresse depuis longtemps à la cryptographie et également au domaine connexe de la synthèse de bruit aléatoire. Dans mon travail de jour, j'ai vu des sources de bruit de diode utilisées dans les laboratoires CEM comme stimulus à large bande dans les tests d'immunité. L'aléatoire est l'un de ces objectifs éthérés (comme la génération de fréquences stables) qui nous échappe à chaque tour. Physique maudite!

— Wossname

@Wossname: eh bien, le caractère aléatoire en tant que tel est facile à obtenir. L'aléatoire avec une distribution bien contrôlée, c'est plus difficile. Heureusement, vous pouvez "réparer" les distributions inégales assez bien en suivant une source d'entropie physique avec une étape pseudo-aléatoire numérique, mais je suppose que cela ne résiste pas à certaines normes de cryptographie.

— leftaroundabout

Ce que je me demande, c'est: si le bruit de tir de diode a de tels problèmes, alors pourquoi le bruit Johnston n'est-il pas utilisé à la place? Les résistances ne sont certainement pas photosensibles de cette manière, et les variations de température ne devraient pas être assez rapides pour causer beaucoup de problèmes.

— leftaroundabout

@leftaroundabout - cela a tendance à être un problème de "pas assez" - c'est une douleur dans le cul de recevoir suffisamment de bruit de résistance pour ne pas être submergé par d'autres sources de bruit ...

— ThreePhaseEel

@leftaroundabout Il est en fait assez facile d'obtenir un caractère aléatoire réparti uniformément à partir de n'importe quelle source d'entropie. L'astuce consiste à comprimer l'entropie au-delà d'un seuil mesuré de sorte que votre entropie soit> 2x l'entropie à l'extérieur. C'est comme la distillation du whisky. Vous commencez avec une entropie source à 2 bits / octet, vous compressez (affinez) 5 fois et vous obtenez une entropie à 8 bits / octet. C'est une distribution aléatoire pure et uniforme de la qualité cryptographique. Pour la compression, j'utilise un hachage Pearson, mais les fonctions SHA traditionnelles feront de même.

— Paul Uszak

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.

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
source

Nous avons démontré une fois comment une UV-EPROM pouvait être utilisée pour capturer un code à barres à courte portée avec un bon éclairage provenant du balayage de la mémoire pour la tension de charge. Peu de temps après, des puces d'appareils photo numériques sont sorties

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

cela semble fascinant, avez-vous des liens à ce sujet? Par une étrange coïncidence, j'ai une marque ST "M27C2001-12F1" (millésime 1994) sur mon bureau comme ornement car elle est si belle.

— Wossname

non, nous l'avons fait avant la naissance d'Internet

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

Oui, en particulier les DRAM dans des emballages en céramique étaient utiles à ces fins: ils avaient de petits couvercles métalliques qui pouvaient être facilement retirés, exposant la matrice à la lumière. Les cellules de mémoire régulièrement disposées pouvaient être utilisées comme capteur d'image (bien avant que les CCD soient disponibles ou bon marché).

— Curd

Je me souviens d'un projet dans l'un des magazines d'électronique amateur à la fin des années 80 qui utilisait un dram comme caméra et chronométrait la décroissance des cellules après un rafraîchissement pour produire une sortie. Et oui, le bruit de qualité cryptographique est difficile.

— Dan Mills