穩壓二極體的電壓穩定及選型事項

2021-01-08 合晶芯城

穩壓二極體的形成

穩壓二極體由管芯、管殼和兩個電極構成。管芯就是一個PN結，在PN結的兩端各引出一個引線，並用塑料、玻璃或金屬材料作為封裝外殼，就構成了晶體二極體。P區的引出的電極稱為正極或陽極，N區的引出的電極稱為負極或陰極。

穩壓二極體工作原理

一般三極體都是正嚮導通，反向截止；加在二極體上的反向電壓如果超過二極體的承受能力，二極體就要擊穿損毀。但是有一種二極體，它的正向特性與普通二極體相同，而反向特性卻比較特殊：當反向電壓加到一定程度時，雖然管子呈現擊穿狀態，通過較大電流，卻不損毀，並且這種現象的重複性很好；只要管子處在擊穿狀態，儘管流過管子的電在變化很大， 而管子兩端的電壓卻變化極小起到穩壓作用。這種特殊的二極體叫穩壓管。

穩壓管是利用反向擊多區的穩壓特性進行工作的，因此，穩壓管在電路中要反向連接。穩壓管的反向擊穿電壓稱為穩定電壓，不同類型穩壓管的穩定電壓也不一樣，某一型號的穩壓管的穩壓值固定在口定範圍。

例 如：2CW11的穩壓值是3.2伏到4.5伏，其中某一隻管子的穩壓值可能是3.5伏，另一隻管子則可能是4.2伏。

在實際應用中，如果選擇不到穩壓值符合需要的穩壓管，可以選用穩壓值較低的穩壓管，然後串聯幾隻矽二極體「枕墊」，把穩定電壓提高到所需數值。這是利用矽二極體的正向壓降為0．6～0．7伏的特點來進行穩壓的。因此，二極體在電路中必須正向連接，這是與穩壓管不同的。

穩壓管穩壓性能的好壞，可以用它的動態電阻r來 表示：

r=電壓的變化量ΔU / 電流的變化量ΔI

顯然，對於同樣的電流變化量ΔI，穩壓管兩端的電壓變化量ΔU越小，動態電阻越小，穩壓管性能就越好。

穩壓管的動態電阻是隨工作電流變化的，工作電流越大，動態電阻越小。因此，為使穩壓效果好，工作電流要選得合適。工作電流選得大些，可以減小動態電阻，但不能超過管子的最大允許電流（或最大耗散功率）。 各種型號管子的工作電流和最大允許電流，可以從手冊中查到。

穩壓管的穩定性能受溫度影響，當溫度變化時，它的穩定電壓也要發生變化，常用穩定電壓的溫度係數來表示，這種性能例如2CW19型穩壓管的穩定電壓Uw= 12伏，溫度係數為0.095%℃ ，說明溫度每升高1℃，其穩定電壓升高11.4毫伏。為提高電路的穩定性能，往往採用適當的溫度補償措施。在穩定性能要求很高時，需使用具有溫度補償的穩 壓，如2DW7A、2DW7W、2DW7C 等。

穩壓二極體穩定電壓

在穩定電流（Iz）、溫度係數（Ctv）、動態電阻（Rz）、耗散功率（Pz）這些二極體參數中，穩定電壓（VZ, Zener Voltage Range）是表徵穩壓二極體的特徵參數。穩定電壓（VZ)通常以標準值表示，並帶有一定偏差範圍。

穩壓二極體參數——穩定電壓的具體數值用管子編號的後幾位數字表示。例如，HDZ18VD12穩壓二極體是按照合科泰半導體公司的企業標準編制，對應於市場BZT52C18穩壓管。在f=1kHz，穩定電流（Iz）為5mA時，穩定電壓為18V，範圍為11.2V至+1.1V。

需要注意的是，如同穩壓二極體的其他參數一樣，除非另有說明，穩定電壓（VZ）也是在25°C時測定的。隨著溫度高，該數字稍有升高，具體請查看廠家提供的數據表。

穩壓二極體選型注意事項

選用穩壓二極體時，應滿足應用電路中主要參數的要求。穩壓二極體的穩定電壓值需與應用電路的基準電壓值相同，其最大穩定電流應高於應用電路最大負載電流的50%。注意，穩壓二極體的穩壓值離散性很大時，即使同一廠家、同一型號的產品其穩定電壓值也不完全相同。對要求較高的電路，選用穩壓二極體前應對穩壓值進行檢測。

若無高穩壓值的穩壓二極體時，可用幾隻穩壓值較低的穩壓二極體串聯使用。若無低穩壓值穩壓二極體，則可用普通矽二極體正嚮導通代替穩壓二極體導通。需指出的是，穩壓二極體一般不得並聯使用。目前國產穩壓二極體有三個電極(如2DW7型穩壓二極體),其外形與電晶體相似，選用時需加以區分。

穩壓二極體的工作條件

1、穩壓二極體上的反向電壓要大於穩壓管的穩壓值。

2、通過穩壓管的電流要達到其工作條件（也就是反向電流要足夠大，一般至少是幾個mA）。

穩壓二極體應用環境

Vz— 穩定電壓

穩壓管通過額定電流時兩端產生的穩定電壓值。該值隨工作電流和溫度的不同而略有改變。由於製造工藝的差別，同一型號穩壓管的穩壓值也不完全一致。從上面的datasheet可以知道，1N4727的Vz=3V， 1n4728的Vz=3.3V。

IzT— 穩定電流

穩壓管產生穩定電壓時通過該管的電流值。低於此值時，穩壓管雖並非不能穩壓，但穩壓效果會變差;高於此值時，只要不超過額定功率損耗，也是允許的，而且穩壓性能會好一些，但要多消耗電能。

rzJ— 動態電阻

穩壓管兩端電壓變化與電流變化的比值。該比值隨工作電流的不同而改變，一般是工作電流愈大，動態電阻則愈小。上面的datasheet可以知道，1N4727在Iz=1mA的時候，rzJ=400Ω。

Pz— 額定功耗

由晶片允許溫升決定，其數值為穩定電壓Vz和允許最大電流Izm的乘積。例如2CW51穩壓管的Vz為3V，Izm為20mA，則該管的Pz為60mWo

Ctv— 電壓溫度係數

是說明穩定電壓值受溫度影響的參數。例如2CW58穩壓管的Ctv是+0.07%/°C，即溫度每升高 1°C，其穩壓值將升高0.07%。

IR— 反向漏電流

穩壓二極體在規定的反向電壓下產生的漏電流。例如2CW58穩壓管的VR=1V時，IR=O.1uA;在VR=6V時，IR=10uA。 對於穩壓二極體來說，穩壓二極體的反相就是二極體的正向，即穩壓二極體正端接正，負端接負，這樣的話與穩壓二極體的用法的接法相反，不起穩壓作用。

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