稳压二极管,英文名称Zener diode,又叫齐纳二极管。

1.稳压二极管电路作用

 

利用pn结反向击穿状态,其电流可在很大范围内变化而电压基本不变的现象,制成的起稳压作用的二极管。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小的数值,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,因为这种特性,稳压管主要被作为稳压器或电压基准原件使用。稳压二极管可以串联起来以便在较高的电压上使用,通过串联就可获得更高的稳定电压。

1.稳压二极管被作为稳压器或电压基准元件使用。

2.稳压二极管可以串联起来以便在较高的电压上使用,通过串联就可获得更高的稳定电压。

3.稳压二极管可以保护电路中的电子元器件,防止其被高电流击穿。

 

2.稳压二极管电路图

 

稳压二极管电路图

1.Uz— 稳定电压

指稳压管通过额定电流时两端产生的稳定电压值。该值随工作电流和温度的不同而略有改变。由于制造工艺的差别,同一型号稳压管的稳压值也不完全一致。例如,2CW51型稳压管的Vzmin为3.0V, Vzmax则为3.6V。

2.Iz— 额定电流

指稳压管产生稳定电压时通过该管的电流值。低于此值时,稳压管虽然也能稳压,但稳压效果会变差;高于此值时,只要不超过额定功率损耗,也是允许的,而且稳压性能会好一些,但要多消耗电能。

3.Rz—动态电阻

指稳压管两端电压变化与电流变化的比值。该比值随工作电流的不同而改变,一般是工作电流愈大,动态电阻则愈小。例如,2CW7C稳压管的工作电流为 5mA时,Rz为18Ω;工作电流为1OmA时,Rz为8Ω;为20mA时,Rz为2Ω;大于20mA则基本维持此数值。

4.Pz— 额定功耗

由芯片允许温升决定,其数值为稳定电压Vz和允许最大电流Izm的乘积。例如2CW51稳压管的Vz为3V,Izm为20mA,则该管的Pz为60mWo

5.α---温度系数

如果稳压管的温度变化,它的稳定电压也会发生微小变化,温度变化1℃所引起管子两端电压的相对变化量即是温度系数(单位:﹪/℃)。一般说来稳压值低于6V属于齐纳击穿,温度系数是负的;高于6V的属雪崩击穿,温度系数是正的。温度升高时,耗尽层减小,耗尽层中,原子的价电子上升到较高的能量,较小的电场强度就可以把价电子从原子中激发出来产生齐纳击穿,因此它的温度系数是负的。雪崩击穿发生在耗尽层较宽电场强度较低时,温度增加使晶格原子振动幅度加大,阻碍了载流子的运动。这种情况下,只有增加反向电压,才能发生雪崩击穿,因此雪崩击穿的电压温度系数是正的。这就是为什么稳压值为15V的稳压管其稳压值随温度逐渐增大的,而稳压值为5V的稳压管其稳压值随温度逐渐减小的原因。例如2CW58稳压管的温度系数是+0.07%/°C,即温度每升高1°C,其稳压值将升高0.07%。

6.IR— 反向漏电流

指稳压二极管在规定的反向电压下产生的漏电流。例如2CW58稳压管的VR=1V时,IR=O.1uA;在VR=6V时,IR=10uA

 

3.稳压二极管电路原理

 

稳压二极管一种用于稳定电压的单伪结二极管。结构同整流二极管。加在稳压二极管的反向电压增加到一定数值时,将可能有大量载流子隧穿伪结的位垒,形成大的反向电流,此时电压基本不变,称为隧道击穿。当反向电压比较高时,在位垒区内将可能产生大量载流子,受强电场作用形成大的反向电流,而电压亦基本不变,为雪崩击穿。因此,反向电压临近击穿电压时,反向电流迅速增加,而反向电压几乎不变。这个近似不变的电压称为齐纳电压(隧道击穿)或雪崩电压(雪崩击穿)

当稳压管在反向接法时,当反向电压小于击穿电压时,反向电流很小,呈现的动态电阻很大。通常工作电流越大,动态电阻越小,稳压性能越好。

当反向电压大于击穿电压时,流过二极管的电流急剧增大,但是它两端的电压却基本不变,利用这一点可以用来稳压。

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。

稳压二极管的伏安特性曲线的正向特性和普通二极管差不多,反向特性是在反向电压低于反向击穿电压时,反向电阻很大,反向漏电流极小。但是,当反向电压临近反向电压的临界值时,反向电流骤然增大,称为击穿,在这一临界击穿点上,反向电阻骤然降至很小值。尽管电流在很大的范围内变化,而二极管两端的电压却基本上稳定在击穿电压附近,从而实现了二极管的稳压功能。