稳压二极管的作用

起到稳压的作用

 

稳压二极管的作用

 

 

基本释义

稳压二极管,是指利用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。

 

原理

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。 

硅稳压管特性曲线(3张)

 

主要参数

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 ; > 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%。

 

电源要求比较高的场合,可以用两个温度系数相反的稳压管串联起来作为补偿。由于相互补偿,温度系数大大减小,可使温度系数达到0.0005%/℃。

 

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。

 

故障特点

稳压二极管的故障主要表现在开路、短路和稳压值不稳定。在这3种故障中,前一种故障表现出电源电压升高;后2种故障表现为电源电压变低到零伏或输出不稳定。

 

识别判断

正负极识别

从外形上看,金属封装稳压二极管管体的正极一端为平面形,负极一端为半圆面形。塑封稳压二极管管体上印有彩色标记的一端为负极,另一端为正极。对标志不清楚的稳压二极管,也可以用万用表判别其极性,测量的方法与普通二极管相同,即用万用表R×1k档,将两表笔分别接稳压二极管的两个电极,测出一个结果后,再对调两表笔进行测量。在两次测量结果中,阻值较小那一次,黑表笔接的是稳压二极管的正极,红表笔接的是稳压二极管的负极。这里指的是指针式万用表。

 

色环稳压二极管识别

色环稳压二极管国内产品很少见,大多数来自国外,尤其以日本产品居多。一般色环稳压二极管都标有型号及参数,详细资料可在元件手册上查到。而色环稳压二极管体积小、功率小、稳压值大多在10V以内,极易击穿损坏。色环稳压二极管的外观与色环电阻十分相似,因而很容易弄错。色环稳压二极管上的色环代表两个含义:一是代表数字,二是代表小数点位数(通常色环稳压二极管都是取一位小数,用棕色表示。也可理解为倍率即:×10(的-1次方),具体颜色对应的数字同色环电阻)

 

由于小功率稳压二极管体积小,在管子上标注型号较困难,所以一些国外产品采用色环来表示它的标称稳定电压值。如同色环电阻一样,环的颜色有棕、红、橙、黄、绿、蓝、紫、灰、白、黑,它们分别用来表示数值1、2、3、4、5、6、7、8、9、0。

有的稳压二极管上仅有2道色环,而有的却有3道。最靠近负极的为第1环,后面依次为第2环和第3环。

 

仅有2道色环的。标称稳定电压为两位数,即“×× V”(几十几伏)。第1环表示电压十位上的数值,第2环表示个位上的数值。如:第1、2环颜色依次为红、黄,则为24V。

 

有3道色环,且第2、3两道色环颜色相同的。标称稳定电压为一位整数且带有一位小数,即“×.× V”(几点几伏)。第1环表示电压个位上的数值。第2、3两道色环(颜色相同)共同表示十分位(小数点后第一位)的数值。如:第1、2、3环颜色依次为灰、红、红,则为8.2V。

 

有3道色环,且第2、3两道色环颜色不同的。标称稳定电压为两位整数并带有一位小数,即“××.× V”(几十几点几伏)。第1环表示电压十位上的数值。第2环表示个位上的数值。第3环表示十分位(小数点后第一位)的数值。不过这种情况较少见,如:棕、黑、黄(10.4V)和棕、黑、灰(10.8V)常用稳压二极管的型号对照表(注:后面的二极管型号是以1开头的,如1N4728,1N4729等)

 

与普通整流二极管的区分

首先利用万用表R×1K挡,按把被测管的正、负电极判断出来。然后将万用表拨至R×10K挡上,黑表笔接被测管的负极,红表笔接被测管的正极,若此时测得的反向电阻值比用R×1K挡测量的反向电阻小很多,说明被测管为稳压管;反之,如果测得的反向电阻值仍很大,说明该管为整流二极管或检波二极管。这种识别方法的道理是,万用表R×1K挡内部使用的电池电压为1.5V,一般不会将被测管反向击穿,使测得的电阻值比较大。而R×10K挡测量时,万用表内部电池的电压一般都在9V以上,当被测管为稳压管,切稳压值低于电池电压值时,即被反向击穿,使测得的电阻值大为减小。但如果被测管是一般整流或检波二极管时,则无论用R×1K挡测量还是用R×10K挡测量,所得阻值将不会相差很悬殊。注意,当被测稳压二极管的稳压值高于万用表R×10K挡的电压值时,用这种方法是无法进行区分鉴别的。