穩壓二極管工作原理

　　穩壓二極管聽(tīng)名字就能想到它是二極管集合里邊的一部分，沒(méi)錯他正是二極管里邊的不可割舍的一部分，讓我們撥開(kāi)它的真面目看他與普通二極管到底有什么聯(lián)系和區別。

穩壓二極管工作原理——穩壓原理

　　什么是穩壓二極管?穩壓二極管(又叫齊納二極管)它的電路符號如上，穩壓二極管是一種用于穩定電壓的單PN結二極管。此二極管是一種直到臨界反向擊穿電壓前都具有很高電阻的半導體器件。在這臨界擊穿點(diǎn)上，反向電阻降低到一個(gè)很少的數值，在這個(gè)低阻區中電流增加而電壓則保持恒定，穩壓二極管是根據擊穿電壓來(lái)分檔的，因這種特性，穩壓管主要被作為穩壓器或電壓基準元件使用。從而工程師們制造了更多種穩壓值的穩壓管，以供市場(chǎng)需求。

穩壓二極管工作原理——伏安特性

　　穩壓管是利用反向擊多區的穩壓特性進(jìn)行工作的，因此，穩壓管在電路中要與電源電壓反向連接。穩壓管的反向擊穿電壓稱(chēng)為穩定電壓，不同類(lèi)型穩壓管的穩定電壓也不一樣，某一型號的穩壓管的穩壓值固定在口定范圍。例如：2CW11的穩壓值是3.2伏到4.5伏，其中某一只管子的穩壓值可能是3.5伏，另一只管子則可能是4，2伏。

　　穩壓管的質(zhì)量好壞可以用動(dòng)態(tài)電阻r表示：

　　從上式可以看出電壓變化量一定時(shí)，動(dòng)態(tài)電阻r的變化有電流的變化決定。工作電流越大動(dòng)態(tài)電阻r越小，在實(shí)際電路中為了使穩壓效果好，追求工作電流大使得動(dòng)態(tài)電阻小。但不能超過(guò)管子的最大允許電流。

　　在實(shí)際應用中，如果選擇不到穩壓值符合需要的穩壓管，可以選用穩壓值較低的穩壓管，然后串聯(lián)幾只硅二極管“枕墊”，把穩定電壓提高到所需值。這是利用硅二極管的正向壓降為0.6～0.7伏的特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行穩壓的。但是這種二極管在電路中必須正向連接，這是與穩壓管使用時(shí)的區別的。穩壓二極管的正向導通電壓由制造時(shí)的材料決定，鍺管0.3V，硅管0.7V，

　　從圖中可以看出穩壓二極管和普通二極管并無(wú)太大區別，工作的區域不同，制造工藝亦不相同。在溫度特性中，穩壓二極管和普通二極管同樣受到較大的溫度影響。

穩壓二極管工作原理——識別與檢測

　　身邊有各種各樣的二極管，我們怎么從眾多二極管中找出穩壓二極管呢?

　　如下圖：對于穩壓值小于20V的穩壓二極管，R1取3.3k R2取10K，電源電壓取24V 萬(wàn)用表置于10V或50V檔位。慢慢調節R2當待測電壓小于穩壓電壓時(shí)，穩壓二極體反向阻抗很大，幾乎沒(méi)有電流通過(guò)，萬(wàn)用表電壓讀數慢慢上升，當待測電壓大于穩壓電壓時(shí)，穩壓二極體反向阻抗很小，變?yōu)閾舸顟B(tài)，此時(shí)萬(wàn)用表電壓讀數突然下降，穩壓值就讀取電壓突然下降之前的最高電壓，就是穩壓二極管穩壓值，同時(shí)也確定了它是穩壓二極管。

穩壓二極管工作原理——主要參數

　　1)穩定電壓Uz

　　穩定電壓就是穩壓二極管在反向擊穿區時(shí)的工作電壓，管子兩端的電壓值。這個(gè)數值隨工作電流和溫度的不同略有改變，即使同一型號的穩壓二極管，穩定電壓值也有一定的分散性，例如2CW14硅穩壓二極管的穩定電壓為6～7.5V。

　　2)耗散功率Pz

　　反向電流通過(guò)穩壓二極管的PN結時(shí)，要產(chǎn)生一定的功率損耗，PN結的溫度也將升高。根據允許的PN結工作溫度決定出管子的耗散功率。通常小功率管約為幾百毫瓦至幾瓦。最大耗散功率Pzm：是穩壓管的最大功率損耗取決于PN結的面積和散熱等條件。反向工作時(shí)，PN結的功率損耗為：Pz=Vz*Iz，由Pzm和Vz可以決定Izmax。

　　3)穩定電流Iz

　　最小穩定電流Izmin、大穩定電流Izmax穩定電流：工作電壓等于穩定電壓時(shí)的反向電流;最小穩定電流：穩壓二極管工作于穩定電壓時(shí)所需的最小反向電流;最大穩定電流：穩壓二極管允許通過(guò)的最大反向電流。

　　動(dòng)態(tài)電阻rz其概念與一般二極管的動(dòng)態(tài)電阻相同，只不過(guò)穩壓二極管的動(dòng)態(tài)電阻是從它的反向特性上求取的。rz愈小，反映穩壓管的擊穿特性愈陡。 rz=△Vz/△Iz

　　4)溫度系數

　　溫度的變化將使VZ改變，在穩壓管中，當|VZ|>7V時(shí)，Vz具有正溫度系數，反向擊穿是雪崩擊穿。 當|Vz|<4V時(shí)，VZ具有負溫度系數，反向擊穿是齊納擊穿。

　　當4V<|Vz|<7V時(shí)，穩壓管可以獲得接近零的溫度系數。這樣的穩壓二極管可以作為標準穩壓管使用

穩壓二極管工作原理——與二極管的區別

　　第一：二極管一般在正向電壓下工作，穩壓管則在反向擊穿狀態(tài)下工作，二者用法不同;

　　第二：普通二極管的反向擊穿電壓一般在40V以上，高的可達幾百伏至上千伏，而且在伏安特性曲線(xiàn)反向擊穿的一段不陡，即反向擊穿電壓的范圍較大，動(dòng)態(tài)電阻也比較大。對于穩壓管，當反向電壓超過(guò)其工作電壓Vz(亦稱(chēng)齊納電壓或穩定電壓)時(shí)，反向電流將突然增大，而器件兩端的電壓基本保持恒定。對應的反向伏安特性曲線(xiàn)非常陡，動(dòng)態(tài)電阻很小。穩壓管可用作穩壓器、電壓基準、過(guò)壓保護、電平轉換器等。本書(shū)用ZD符號表示穩壓管。

穩壓二極管工作原理——應用

　　1、浪涌保護電路：穩壓管在準確的電壓下?lián)舸?，這就使得它可作為限制或保護之元件來(lái)使用，因為各種電壓的穩壓二極管都可以得到，故對于這種應用特別適宜。穩壓二極管D是作為過(guò)壓保護器件。只要電源電壓VS超過(guò)二極管的穩壓值D就導通，使繼電器J吸合負載RL就與電源分開(kāi)。

　　2、電視機里的過(guò)壓保護電路：EC是電視機主供電壓。當EC電壓過(guò)高時(shí)，D導通，三極管BG導通，其集電極電位將由原來(lái)的高電平(5V)變?yōu)榈碗娖?，通過(guò)待機控制線(xiàn)的控制使電視機進(jìn)入待機保護狀態(tài).。

　　3、電弧抑制電路：在電感線(xiàn)圈上并聯(lián)接入一只合適的穩壓二極管(也可接入一只普通二極管一樣)的話(huà)，當線(xiàn)圈在導通狀態(tài)切斷時(shí)，由于其電磁能釋放所產(chǎn)生的高壓就被二極管所吸收，所以當開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，開(kāi)關(guān)的電弧也就被消除了。這個(gè)應用電路在工業(yè)上用得比較多，如一些較大功率的電磁吸控制電路就用到它。

　　4、串聯(lián)穩壓電路：在此電路中，串聯(lián)穩壓管BG的基極被穩壓二極管D鉗定在13V，那么其發(fā)射極就輸出恒定的12V電壓了。這個(gè)電路在很多場(chǎng)合下都有應用。

穩壓二極管工作原理——注意事項

　　穩壓二極管用途廣泛，使用極多?？雌饋?lái)應用很簡(jiǎn)單，但如果不注意，也極易損壞。以下是選用時(shí)的幾點(diǎn)注意事項：

　　1：可將多只穩壓二極管串聯(lián)使用，但由于二極管參數的離散性比較大，不得并聯(lián)使用。

　　2：溫度對半導體器件的特性影響較大，當環(huán)境溫度超過(guò)50℃時(shí)，溫度每升高1℃，應將最大耗散功率降低1%。

　　3：穩壓二極管管腳必須在離管殼5mm以上處進(jìn)行焊接，最好使用30W以下的電烙鐵進(jìn)行焊接。若使用40～75W電烙鐵焊接時(shí)，焊接時(shí)間應不超過(guò)8～10s。盡量使用內裝焊料的焊錫絲焊接，不要使用大塊焊錫加松香的方法。

　　4：為了使穩壓二極管的電壓溫度系數得到補償，可以將穩壓二極管與硅二極管(包括硅穩壓二極管)串聯(lián)使用，所串的正向二極管不得超過(guò)三個(gè)，也可與特殊的溫度補償管串聯(lián)使用。