穩壓二極體的電壓穩定及選型事項

2020-12-04 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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    在這臨界擊穿點上，反向電阻降低到一個很小的數值，在這個低阻區中電流增加而電壓則保持恆定，穩壓二極體是根據擊穿電壓來分檔的，因為這種特性，穩壓管主要被作為穩壓器或電壓基準元件使用。穩壓二極體可以串聯起來以便在較高的電壓上使用，通過串聯就可獲得更高的穩定電壓。
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    ，本文簡單說說穩壓二極體的工作原理，參數以及動態電阻特性。穩壓二極體，英文名字Zener diode，又叫齊納二極體，利用PN結反向擊穿狀態，其電流可在很大範圍內變化而電壓基本不變的現象，製成的起穩壓作用的二極體。此二極體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。
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  • 穩壓二極體原理及使用
    而且還發現，管子反向擊穿後，電流從大往小變，電壓只有很微小的下降，一直降到某個電流值後電壓才隨電流的下降急劇下降。正是利用了這個特性人們才造出了穩壓二極體。使用穩壓二極體的關鍵是設計好它的電流值。穩壓二極體的特點就是擊穿後，其兩端的電壓基本保持不變。 這樣，當把穩壓管接入電路以後，若由於電源電壓發生波動，或其它原因造成電路中各點電壓變動時，負載兩端的電壓將基本保持不變。
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  • 穩壓二極體伏安特性
    穩壓管也是一種晶體二極體，它是利用PN結的擊穿區具有穩定電壓的特性來工作的。穩壓管在穩壓設備和一些電子電路中獲得廣泛的應用。我們把這種類型的二極體稱為穩壓管，以區別用在整流、檢波和其他單向導電場合的二極體。如圖畫出了穩壓管的伏安特性及其符號。
  • 如何測試穩壓二極體的穩壓值
    如果穩壓二極倍的穩定電壓VZ<9V，使用一隻萬用表就可以測量。Vz<9V穩壓二極體的穩壓值公式如下所示：式中E為萬用表內電池電壓，E=9V，RDW是測出的穩壓二極體的反向電阻，單位為Ω，R0是萬用表歐姆檔中心值，單位為Ω，n為電阻檔倍率數(這裡電阻檔為R×10k檔，所以n=10K=10000)。
  • 穩壓二極體與普通二極體有何區別,其用途如何?
    常見的二極體有整流二極體、肖特基二極體、穩壓二極體、發光二極體二極體有著單向導通的共通特性，但不同類型的二極體也有著不性能，它的作用也是不一樣的
  • 穩壓二極體使用電路圖
    利用pn結反向擊穿狀態，其電流可在很大範圍內變化而電壓基本不變的現象，製成的起穩壓作用的二極體。此二極體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小的數值，在這個低阻區中電流增加而電壓則保持恆定，穩壓二極體是根據擊穿電壓來分檔的，因為這種特性，穩壓管主要被作為穩壓器或電壓基準元件使用。
  • 穩壓二極體的識別判斷
    一般色環穩壓二極體都標有型號及參數，詳細資料可在元件手冊上查到。而色環穩壓二極體體積小、功率小、穩壓值大多在10V以內，極易擊穿損壞。色環穩壓二極體的外觀與色環電阻十分相似，因而很容易弄錯。色環穩壓二極體上的色環代表兩個含義：一是代表數字，二是代表小數點位數（通常色環穩壓二極體都是取一位小數，用棕色表示。