稳压二极管工作原理

稳压二极管听名字就能想到它是二极管集合里边的一部分，没错他正是二极管里边的不可割舍的一部分，让我们拨开它的真面目看他与普通二极管到底有什么联系和区别。

稳压二极管工作原理——稳压原理

什么是稳压二极管?稳压二极管(又叫齐纳二极管)它的电路符号如上，稳压二极管是一种用于稳定电压的单PN结二极管。此二极管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件。在这临界击穿点上，反向电阻降低到一个很少的数值，在这个低阻区中电流增加而电压则保持恒定，稳压二极管是根据击穿电压来分档的，因这种特性，稳压管主要被作为稳压器或电压基准元件使用。从而工程师们制造了更多种稳压值的稳压管，以供市场需求。

稳压二极管工作原理——伏安特性

稳压管是利用反向击多区的稳压特性进行工作的，因此，稳压管在电路中要与电源电压反向连接。稳压管的反向击穿电压称为稳定电压，不同类型稳压管的稳定电压也不一样，某一型号的稳压管的稳压值固定在口定范围。例如：2CW11的稳压值是3.2伏到4.5伏，其中某一只管子的稳压值可能是3.5伏，另一只管子则可能是4，2伏。

稳压管的质量好坏可以用动态电阻r表示：

从上式可以看出电压变化量一定时，动态电阻r的变化有电流的变化决定。工作电流越大动态电阻r越小，在实际电路中为了使稳压效果好，追求工作电流大使得动态电阻小。但不能超过管子的最大允许电流。

在实际应用中，如果选择不到稳压值符合需要的稳压管，可以选用稳压值较低的稳压管，然后串联几只硅二极管“枕垫”，把稳定电压提高到所需值。这是利用硅二极管的正向压降为0.6～0.7伏的特点来进行稳压的。但是这种二极管在电路中必须正向连接，这是与稳压管使用时的区别的。稳压二极管的正向导通电压由制造时的材料决定，锗管0.3V，硅管0.7V，

从图中可以看出稳压二极管和普通二极管并无太大区别，工作的区域不同，制造工艺亦不相同。在温度特性中，稳压二极管和普通二极管同样受到较大的温度影响。

稳压二极管工作原理——识别与检测

身边有各种各样的二极管，我们怎么从众多二极管中找出稳压二极管呢?

如下图：对于稳压值小于20V的稳压二极管，R1取3.3k R2取10K，电源电压取24V 万用表置于10V或50V档位。慢慢调节R2当待测电压小于稳压电压时，稳压二极体反向阻抗很大，几乎没有电流通过，万用表电压读数慢慢上升，当待测电压大于稳压电压时，稳压二极体反向阻抗很小，变为击穿状态，此时万用表电压读数突然下降，稳压值就读取电压突然下降之前的最高电压，就是稳压二极管稳压值，同时也确定了它是稳压二极管。

稳压二极管工作原理——主要参数

1)稳定电压Uz

稳定电压就是稳压二极管在反向击穿区时的工作电压，管子两端的电压值。这个数值随工作电流和温度的不同略有改变，即使同一型号的稳压二极管，稳定电压值也有一定的分散性，例如2CW14硅稳压二极管的稳定电压为6～7.5V。

2)耗散功率Pz

反向电流通过稳压二极管的PN结时，要产生一定的功率损耗，PN结的温度也将升高。根据允许的PN结工作温度决定出管子的耗散功率。通常小功率管约为几百毫瓦至几瓦。最大耗散功率Pzm：是稳压管的最大功率损耗取决于PN结的面积和散热等条件。反向工作时，PN结的功率损耗为：Pz=Vz*Iz，由Pzm和Vz可以决定Izmax。

3)稳定电流Iz

最小稳定电流Izmin、大稳定电流Izmax稳定电流：工作电压等于稳定电压时的反向电流;最小稳定电流：稳压二极管工作于稳定电压时所需的最小反向电流;最大稳定电流：稳压二极管允许通过的最大反向电流。

动态电阻rz其概念与一般二极管的动态电阻相同，只不过稳压二极管的动态电阻是从它的反向特性上求取的。rz愈小，反映稳压管的击穿特性愈陡。 rz=△Vz/△Iz

4)温度系数

温度的变化将使VZ改变，在稳压管中，当|VZ|>7V时，Vz具有正温度系数，反向击穿是雪崩击穿。 当|Vz|<4V时，VZ具有负温度系数，反向击穿是齐纳击穿。

当4V<|Vz|<7V时，稳压管可以获得接近零的温度系数。这样的稳压二极管可以作为标准稳压管使用

稳压二极管工作原理——与二极管的区别

第一：二极管一般在正向电压下工作，稳压管则在反向击穿状态下工作，二者用法不同;

第二：普通二极管的反向击穿电压一般在40V以上，高的可达几百伏至上千伏，而且在伏安特性曲线反向击穿的一段不陡，即反向击穿电压的范围较大，动态电阻也比较大。对于稳压管，当反向电压超过其工作电压Vz(亦称齐纳电压或稳定电压)时，反向电流将突然增大，而器件两端的电压基本保持恒定。对应的反向伏安特性曲线非常陡，动态电阻很小。稳压管可用作稳压器、电压基准、过压保护、电平转换器等。本书用ZD符号表示稳压管。

稳压二极管工作原理——应用

1、浪涌保护电路：稳压管在准确的电压下击穿，这就使得它可作为限制或保护之元件来使用，因为各种电压的稳压二极管都可以得到，故对于这种应用特别适宜。稳压二极管D是作为过压保护器件。只要电源电压VS超过二极管的稳压值D就导通，使继电器J吸合负载RL就与电源分开。

2、电视机里的过压保护电路：EC是电视机主供电压。当EC电压过高时，D导通，三极管BG导通，其集电极电位将由原来的高电平(5V)变为低电平，通过待机控制线的控制使电视机进入待机保护状态.。

3、电弧抑制电路：在电感线圈上并联接入一只合适的稳压二极管(也可接入一只普通二极管一样)的话，当线圈在导通状态切断时，由于其电磁能释放所产生的高压就被二极管所吸收，所以当开关断开时，开关的电弧也就被消除了。这个应用电路在工业上用得比较多，如一些较大功率的电磁吸控制电路就用到它。

4、串联稳压电路：在此电路中，串联稳压管BG的基极被稳压二极管D钳定在13V，那么其发射极就输出恒定的12V电压了。这个电路在很多场合下都有应用。

稳压二极管工作原理——注意事项

稳压二极管用途广泛，使用极多。看起来应用很简单，但如果不注意，也极易损坏。以下是选用时的几点注意事项：

1：可将多只稳压二极管串联使用，但由于二极管参数的离散性比较大，不得并联使用。

2：温度对半导体器件的特性影响较大，当环境温度超过50℃时，温度每升高1℃，应将最大耗散功率降低1%。

3：稳压二极管管脚必须在离管壳5mm以上处进行焊接，最好使用30W以下的电烙铁进行焊接。若使用40～75W电烙铁焊接时，焊接时间应不超过8～10s。尽量使用内装焊料的焊锡丝焊接，不要使用大块焊锡加松香的方法。

4：为了使稳压二极管的电压温度系数得到补偿，可以将稳压二极管与硅二极管(包括硅稳压二极管)串联使用，所串的正向二极管不得超过三个，也可与特殊的温度补偿管串联使用。