穩(wěn)壓二極管 瀏覽 2291 次 發(fā)布時(shí)間 2017-07-27 09:37:37
導(dǎo)語(yǔ)
穩(wěn)壓二極管，顧名思義，就是用來(lái)穩(wěn)定電壓的二極管，那么既然要穩(wěn)定電壓，這個(gè)穩(wěn)壓二極管的工作原理是怎么樣的呢？
什么是穩(wěn)壓二極管
穩(wěn)壓二極管(又叫齊納二極管)它的電路符號(hào)是:，穩(wěn)壓二極管是一種用于穩(wěn)定電壓的單PN結(jié)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(dǎo)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(shù)值，在這個(gè)低阻區(qū)中電流增加而電壓則保持恒定，穩(wěn)壓二極管是根據(jù)擊穿電壓來(lái)分檔的，因?yàn)檫@種特性，穩(wěn)壓管主要被作為穩(wěn)壓器或電壓基準(zhǔn)元件使用。
穩(wěn)壓二極管可以串聯(lián)起來(lái)以便在較高的電壓上使用，通過串聯(lián)就可獲得更多的穩(wěn)定電壓。
穩(wěn)壓管的應(yīng)用：
國(guó)產(chǎn)穩(wěn)壓二極管產(chǎn)品的分類
（1）雪崩擊穿
對(duì)于摻雜濃度較低的PN結(jié)，結(jié)較厚，當(dāng)外加反向電壓高到一定數(shù)值時(shí)，因外電場(chǎng)過強(qiáng)，使PN結(jié)內(nèi)少數(shù)載流子獲得很大的動(dòng)能而直接與原子碰撞，將原子電離，產(chǎn)生新的電子空穴對(duì)，由于鏈鎖反應(yīng)的結(jié)果，使少數(shù)載流子數(shù)目急劇增多，反向電流雪崩式地迅速增大，這種現(xiàn)象叫雪崩擊穿。雪崩擊穿通常發(fā)生在高反壓、低摻雜的情況下。
（3）熱擊穿
在使用二極管的過程中，如由于PN結(jié)功耗（反向電流與反向電壓之積）過大，使結(jié)溫升高，電流變大，循環(huán)反復(fù)的結(jié)果，超過PN結(jié)的允許功耗，使PN結(jié)擊穿的現(xiàn)象叫熱擊穿。熱擊穿后二極管將發(fā)生永久性損壞。
穩(wěn)壓管的主要參數(shù)
（1） 穩(wěn)定電壓VZ
Vz穩(wěn)壓管反向擊穿后其電流為規(guī)定值時(shí)它兩端的電壓值。不同型號(hào)的穩(wěn)壓管其Vz的范圍不同；同種型號(hào)的穩(wěn)壓管也常因工藝上的差異而有一定的分散性。所以，Vz一般給出的是范圍值，例如2CW11的Vz在3.2～4.5V （測(cè)試電流為10mA）。當(dāng)然，二極管（包括穩(wěn)壓管）的正向?qū)ㄌ匦砸灿蟹€(wěn)壓作用，但穩(wěn)定電壓只有0.6～0. 8V，且隨溫度的變化較大，故一般不常用。
（2）穩(wěn)定電流IZ
IZ是指穩(wěn)壓管正常工作時(shí)的參考電流。Iz 通常在最小穩(wěn)定電流IZmin與最大穩(wěn)定電流IZmax之間。其中IZmin 是指穩(wěn)壓管開始起穩(wěn)壓作用時(shí)的最小電流，電流低于此值時(shí)，穩(wěn)壓效果差；IZmax是指穩(wěn)壓管穩(wěn)定工作時(shí)的最大允許電流，超過此電流時(shí)，只要超過額定功耗，穩(wěn)壓管將發(fā)生永久性擊穿。故一般要求 IZmin＜ Iz ＜ IZmax 。
（3）動(dòng)態(tài)電阻rZ
rZ是指在穩(wěn)壓管正常工作的范圍內(nèi)，電壓的微變量與電流的微變量之比。rZ 越小，表明穩(wěn)壓管性能越好。
（4）額定功耗PZ
Pz是由管子溫升所決定的參數(shù)， Pz＝Vz IZmax 。
（5）溫度系數(shù)α
α是指Vz受溫度影響的程度。硅穩(wěn)壓管在VZ＜4V時(shí)α＜0；在VZ＞7V時(shí)，α＞0；在VZ = 4～7V時(shí)，α很小
穩(wěn)壓二極管工作原理：
穩(wěn)壓二極管的特點(diǎn)就是擊穿后，其兩端的電壓基本保持不變。 這樣，當(dāng)把穩(wěn)壓管接入電路以后，若由于電源電壓發(fā)生波動(dòng)，或其它原因造成電路中各點(diǎn)電壓變動(dòng)時(shí)，負(fù)載兩端的電壓將基本保持不變。
穩(wěn)壓二極管在電路中常用“ZD”加數(shù)字表示，如：ZD5表示編號(hào)為5的穩(wěn)壓管。
故障特點(diǎn)：
穩(wěn)壓二極管的故障主要表現(xiàn)在開路、短路和穩(wěn)壓值不穩(wěn)定。在這3種故障中，前一種故障表現(xiàn)出電源電壓升高；后2種故障表現(xiàn)為電源電壓變低到零伏或輸出不穩(wěn)定。
常用穩(wěn)壓二極管的型號(hào)及穩(wěn)壓值如下表：
型號(hào) 1N4728 1N4729 1N4730 1N4732 1N4733 1N4734 1N4735 1N4744 1N4750 1N4751 1N4761
穩(wěn)壓值 3.3V 3.6V 3.9V 4.7V 5.1V 5.6V 6.2V 15V 27V 30V 75V
穩(wěn)壓管也是一種晶體二極管，它是利用PN結(jié)的擊穿區(qū)具有穩(wěn)定電壓的特性來(lái)工作的。穩(wěn)壓管在穩(wěn)壓設(shè)備和一些電子電路中獲得廣泛的應(yīng)用。我們把這種類型的二極管稱為穩(wěn)壓管，以區(qū)別用在整流、檢波和其他單向?qū)щ妶?chǎng)合的二極管。如圖畫出了穩(wěn)壓管的伏安特性及其符號(hào)。
(1)穩(wěn)定電壓Uz Uz就是PN結(jié)的擊穿電壓，它隨工作電流和溫度的不同而略有變化。對(duì)于同一型號(hào)的穩(wěn)壓管來(lái)說(shuō)，穩(wěn)壓值有一定的離散性。
(2)穩(wěn)定電流Iz 穩(wěn)壓管工作時(shí)的參考電流值。它通常有一定的范圍，即Izmin——Izmax。
(3)動(dòng)態(tài)電阻rz 它是穩(wěn)壓管兩端電壓變化與電流變化的比值，如上圖所示，即這個(gè)數(shù)值隨工作電流的不同而改變。通常工作電流越大，動(dòng)態(tài)電阻越小，穩(wěn)壓性能越好。
(4)電壓溫度系數(shù) 它是用來(lái)說(shuō)明穩(wěn)定電壓值受溫度變化影響的系數(shù)。不同型號(hào)的穩(wěn)壓管有不同的穩(wěn)定電壓的溫度系數(shù)，且有正負(fù)之分。穩(wěn)壓值低于4v的穩(wěn)壓管，穩(wěn)定電壓的溫度系數(shù)為負(fù)值；穩(wěn)壓值高于6v的穩(wěn)壓管，其穩(wěn)定電壓的溫度系數(shù)為正值；介于4V和6V之間的，可能為正，也可能為負(fù)。在要求高的場(chǎng)合，可以用兩個(gè)溫度系數(shù)相反的管子串聯(lián)進(jìn)行補(bǔ)償(如2DW7)。
(5)額定功耗Pz 前已指出，工作電流越大，動(dòng)態(tài)電阻越小，穩(wěn)壓性能越好，但是最大工作電流受到額定功耗Pz的限制，超過P2將會(huì)使穩(wěn)壓管損壞。
選擇穩(wěn)壓管時(shí)應(yīng)注意：流過穩(wěn)壓管的電流Iz不能過大，應(yīng)使Iz≤Izmax，否則會(huì)超過穩(wěn)壓管的允許功耗，Iz也不能太小，應(yīng)使Iz≥Izmin，否則不能穩(wěn)定輸出電壓，這樣使輸入電壓和負(fù)載電流的變化范圍都受到一定限制。下圖示出了穩(wěn)壓管工作時(shí)的動(dòng)態(tài)等效電路，圖中二極管為理想二極管。
講了那么多，大家對(duì)穩(wěn)壓二極管的工作原理以及其它的一些功能是否了解了呢。了解了穩(wěn)壓二極管的工作原理，以后再遇到什么問題或者什么故障的時(shí)候我們就可以迎送找出癥結(jié)所在然后予以解決了。
