穩(wěn)壓二極管工作原理
穩(wěn)壓二極管聽名字就能想到它是二極管集合里邊的一部分，沒錯他正是二極管里邊的不可割舍的一部分，讓我們撥開它的真面目看他與普通二極管到底有什么聯(lián)系和區(qū)別。
本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/269678.htm穩(wěn)壓二極管工作原理——穩(wěn)壓原理
什么是穩(wěn)壓二極管?穩(wěn)壓二極管(又叫齊納二極管)它的電路符號如上，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體器件。在這臨界擊穿點上，反向電阻降低到一個很少的數(shù)值，在這個低阻區(qū)中電流增加而電壓則保持恒定，穩(wěn)壓二極管是根據(jù)擊穿電壓來分檔的，因這種特性，穩(wěn)壓管主要被作為穩(wěn)壓器或電壓基準元件使用。從而工程師們制造了更多種穩(wěn)壓值的穩(wěn)壓管，以供市場需求。
穩(wěn)壓二極管工作原理——伏安特性
穩(wěn)壓管是利用反向擊多區(qū)的穩(wěn)壓特性進行工作的，因此，穩(wěn)壓管在電路中要與電源電壓反向連接。穩(wěn)壓管的反向擊穿電壓稱為穩(wěn)定電壓，不同類型穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓也不一樣，某一型號的穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值固定在口定范圍。例如：2CW11的穩(wěn)壓值是3.2伏到4.5伏，其中某一只管子的穩(wěn)壓值可能是3.5伏，另一只管子則可能是4，2伏。
穩(wěn)壓管的質(zhì)量好壞可以用動態(tài)電阻r表示：
從上式可以看出電壓變化量一定時，動態(tài)電阻r的變化有電流的變化決定。工作電流越大動態(tài)電阻r越小，在實際電路中為了使穩(wěn)壓效果好，追求工作電流大使得動態(tài)電阻小。但不能超過管子的最大允許電流。
在實際應用中，如果選擇不到穩(wěn)壓值符合需要的穩(wěn)壓管，可以選用穩(wěn)壓值較低的穩(wěn)壓管，然后串聯(lián)幾只硅二極管“枕墊”，把穩(wěn)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伏的特點來進行穩(wěn)壓的。但是這種二極管在電路中必須正向連接，這是與穩(wěn)壓管使用時的區(qū)別的。穩(wěn)壓二極管的正向?qū)妷河芍圃鞎r的材料決定，鍺管0.3V，硅管0.7V，
從圖中可以看出穩(wěn)壓二極管和普通二極管并無太大區(qū)別，工作的區(qū)域不同，制造工藝亦不相同。在溫度特性中，穩(wěn)壓二極管和普通二極管同樣受到較大的溫度影響。
穩(wěn)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(wěn)壓二極管呢?
如下圖：對于穩(wěn)壓值小于20V的穩(wěn)壓二極管，R1取3.3k R2取10K，電源電壓取24V 萬用表置于10V或50V檔位。慢慢調(diào)節(jié)R2當待測電壓小于穩(wěn)壓電壓時，穩(wěn)壓二極體反向阻抗很大，幾乎沒有電流通過，萬用表電壓讀數(shù)慢慢上升，當待測電壓大于穩(wěn)壓電壓時，穩(wěn)壓二極體反向阻抗很小，變?yōu)閾舸顟B(tài)，此時萬用表電壓讀數(shù)突然下降，穩(wěn)壓值就讀取電壓突然下降之前的最高電壓，就是穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓值，同時也確定了它是穩(wěn)壓二極管。
穩(wěn)壓二極管工作原理——主要參數(shù)
1)穩(wěn)定電壓Uz
穩(wěn)定電壓就是穩(wěn)壓二極管在反向擊穿區(qū)時的工作電壓，管子兩端的電壓值。這個數(shù)值隨工作電流和溫度的不同略有改變，即使同一型號的穩(wěn)壓二極管，穩(wěn)定電壓值也有一定的分散性，例如2CW14硅穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)定電壓為6～7.5V。
2)耗散功率Pz
反向電流通過穩(wěn)壓二極管的PN結(jié)時，要產(chǎn)生一定的功率損耗，PN結(jié)的溫度也將升高。根據(jù)允許的PN結(jié)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(wěn)壓管的最大功率損耗取決于PN結(jié)的面積和散熱等條件。反向工作時，PN結(jié)的功率損耗為：Pz=Vz*Iz，由Pzm和Vz可以決定Izmax。
3)穩(wěn)定電流Iz
最小穩(wěn)定電流Izmin、大穩(wěn)定電流Izmax穩(wěn)定電流：工作電壓等于穩(wěn)定電壓時的反向電流;最小穩(wěn)定電流：穩(wěn)壓二極管工作于穩(wěn)定電壓時所需的最小反向電流;最大穩(wěn)定電流：穩(wěn)壓二極管允許通過的最大反向電流。
動態(tài)電阻rz其概念與一般二極管的動態(tài)電阻相同，只不過穩(wěn)壓二極管的動態(tài)電阻是從它的反向特性上求取的。rz愈小，反映穩(wěn)壓管的擊穿特性愈陡。 rz=△Vz/△Iz
4)溫度系數(shù)
溫度的變化將使VZ改變，在穩(wěn)壓管中，當|VZ|>7V時，Vz具有正溫度系數(shù)，反向擊穿是雪崩擊穿。 當|Vz|<4V時，VZ具有負溫度系數(shù)，反向擊穿是齊納擊穿。
當4V<|Vz|<7V時，穩(wěn)壓管可以獲得接近零的溫度系數(shù)。這樣的穩(wěn)壓二極管可以作為標準穩(wěn)壓管使用
穩(wěn)壓二極管工作原理——與二極管的區(qū)別
第一：二極管一般在正向電壓下工作，穩(wěn)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反向擊穿的一段不陡，即反向擊穿電壓的范圍較大，動態(tài)電阻也比較大。對于穩(wěn)壓管，當反向電壓超過其工作電壓Vz(亦稱齊納電壓或穩(wěn)定電壓)時，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非常陡，動態(tài)電阻很小。穩(wěn)壓管可用作穩(wěn)壓器、電壓基準、過壓保護、電平轉(zhuǎn)換器等。本書用ZD符號表示穩(wěn)壓管。
穩(wěn)壓二極管工作原理——應用
1、浪涌保護電路：穩(wěn)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使用，因為各種電壓的穩(wěn)壓二極管都可以得到，故對于這種應用特別適宜。穩(wěn)壓二極管D是作為過壓保護器件。只要電源電壓VS超過二極管的穩(wěn)壓值D就導通，使繼電器J吸合負載RL就與電源分開。
2、電視機里的過壓保護電路：EC是電視機主供電壓。當EC電壓過高時，D導通，三極管BG導通，其集電極電位將由原來的高電平(5V)變?yōu)榈碗娖?，通過待機控制線的控制使電視機進入待機保護狀態(tài).。
3、電弧抑制電路：在電感線圈上并聯(lián)接入一只合適的穩(wěn)壓二極管(也可接入一只普通二極管一樣)的話，當線圈在導通狀態(tài)切斷時，由于其電磁能釋放所產(chǎn)生的高壓就被二極管所吸收，所以當開關斷開時，開關的電弧也就被消除了。這個應用電路在工業(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(wěn)壓電路：在此電路中，串聯(lián)穩(wěn)壓管BG的基極被穩(wěn)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。這個電路在很多場合下都有應用。
穩(wěn)壓二極管工作原理——注意事項
穩(wěn)壓二極管用途廣泛，使用極多。看起來應用很簡單，但如果不注意，也極易損壞。以下是選用時的幾點注意事項：
1：可將多只穩(wěn)壓二極管串聯(lián)使用，但由于二極管參數(shù)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50℃時，溫度每升高1℃，應將最大耗散功率降低1%。
3：穩(wěn)壓二極管管腳必須在離管殼5mm以上處進行焊接，最好使用30W以下的電烙鐵進行焊接。若使用40～75W電烙鐵焊接時，焊接時間應不超過8～10s。盡量使用內(nèi)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(wěn)壓二極管的電壓溫度系數(shù)得到補償，可以將穩(wěn)壓二極管與硅二極管(包括硅穩(wěn)壓二極管)串聯(lián)使用，所串的正向二極管不得超過三個，也可與特殊的溫度補償管串聯(lián)使用。
