¿Los transistores con polarización inversa son estables?

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El circuito habitual (que se encuentra ampliamente en Internet) para la fuente de entropía de un verdadero generador de números aleatorios (TRNG) es un transistor de polarización inversa, como por ejemplo: -

Q1estípicamenteun2N3904yaquesehaencontradoqueesbastanteruidosoalrevésejecutándoseenmododedesglose.+veestípicamentedelordende11V.Estatopologíafuncionabieninicialmente.

MeencontréconalguienquehabíacreadounTRNGyhabíaexperimentado problemas , por lo que "después de aproximadamente 3 meses de uso, la señal de ruido deriva". He visto otras referencias a la degradación a largo plazo de una topología de este tipo, pero parece que no las puedo encontrar en la actualidad. Tengo la sensación de que empujar los electrones continuamente de manera incorrecta por un transistor puede ser perjudicial, pero no he encontrado ninguna referencia para probar esto de una manera u otra. Después de todo, este no es el caso de uso principal de un transistor. ¿Podría la unión sufrir daños graduales e irreversibles, alterando así sus características de ruido? Los diodos Zener son otra situación, ya que al descomponerse es su modus operandi.

Tres referencias sobre E.SE discuten la polarización inversa, pero no la estabilidad a largo plazo: -

Comprensión de la unión PN con polarización inversa

¿La unión PN con polarización inversa crea un cuanto ruido?

¿Mi ruido de avalancha es "aleatorio?"

¿Un transistor con polarización inversa es estable a largo plazo?

    
pregunta Paul Uszak

1 respuesta

1

No, no son estables.

  • pero la estabilidad se mejora a corrientes más bajas < = 10uA de mi investigación. *

La ganancia de corriente Ic / Ib de los transistores bipolares disminuye considerablemente cuando el óxido sobre la unión emisor-base está dañado. Los resultados obtenidos con diferentes condiciones de estrés llevan a señalar dos procesos de degradación: el proceso principal consiste en el aumento de la recombinación en la vecindad de la región de carga espacial en la unión de la base del emisor.

Ref. DEGRADACIÓN DE LOS PARÁMETROS DE UNIÓN DE UN TRANSISTOR BIPOLAR NPN TENSADO ELÉCTRICAMENTE

N. TOUFIK, F. PILANCHON y P. MIALHE *

El informe anterior se basó en el 2N2222, que tiene un umbral de ruptura inversa más bajo que el 2N3904 y también una mayor tensión de ruido, pero quizás una degradación más rápida. Todavía tengo que encontrar un informe sobre el 2N3904, por lo que una corriente de avalancha no controlada es inestable con una resistencia pequeña

Transistor I=1μA 10μA  100μA   Noise(I=10μA) For I=[5-50]μA noise:
BC107B  9.30V   9.30V   9.28V   200mVpp     inc., max=10μA, dec.
BC548A  8.44V   8.46V   8.45V   100mVpp     constant
BC547B  8.23V   8.22V   8.23V   100mVpp     decreases
BC547C  8.36V   8.35V   8.34V   120mVpp     decreases
BC546B  8.19V   8.21V   8.19V   120mVpp     inc., max=10μA, dec.
2N3904  10.82V  10.80V  10.76V  400mVpp     constant
2N2222A 7.20V   7.25V   7.23V   440mVpp     constant

Ref. enlace

 Loanteriorusaunafuentedecorrienteconstante,adiferenciadelrng2.0dePaulCampbell,quesebasaenlacorrientedeavalanchaenbase*hFElimitadaporelcolectorR=3.3ka20V,porloquesihFEessolode100,eldiodopuedeser(20V-1Vsat)/3.3k/100(hfe)=58uAqueseríaexcesivo.

Dado el diseño de la pregunta inicial, el ruido se satura en una señal digital y el ruido puede variar en la corriente con la temperatura y el ancho de banda espectral, no es estable y el umbral por encima de 10uA, donde la falla se degrada rápidamente, se desconoce, limitando la corriente inversa a Los criterios de prueba de Mfg para Vr tendrían más sentido.

La siguiente pregunta es ¿qué tan estable debe ser? ¿Qué son los criterios de vida útil y la repetibilidad de los puntajes NIST? ¿Cuáles son los resultados de las pruebas en el rango ambiental?

El aumento del tamaño del condensador de acoplamiento puede aumentar el número máximo de 1 consecutivos, una cifra de mérito al extender el número de décadas del rango de frecuencia a expensas del retraso de inicio o la sensibilidad a la deriva de la regulación de suministro.

    
respondido por el Tony EE rocketscientist

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