穩(wěn)壓二極管工作原理
一、穩(wěn)壓二極管原理及特性
一般三極管都是正向?qū)ǎ聪蚪刂?；加在二極管上的反向電壓如果超過二極管的承受能力，二極管就要擊穿損毀。但是有一種二極管，它的正向特性與普通二極管相同，而反向特性卻比較特殊：當(dāng)反向電壓加到一定程度時(shí)，雖然管子呈現(xiàn)擊穿狀態(tài)，通過較大電流，卻不損毀，并且這種現(xiàn)象的重復(fù)性很好；只要管子處在擊穿狀態(tài)，盡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(wěn)壓作用。這種特殊的二極管叫穩(wěn)壓管。
穩(wěn)壓管的型號(hào)有2CW、2DW 等系列，它的電路符號(hào)如圖5－17所示。
穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓特性，可用圖5一18所示伏安特性 曲線很清楚地表示出來。
穩(wěn)壓管是利用反向擊多區(qū)的穩(wěn)壓特性進(jìn)行工作的，因此，穩(wěn)壓管在電路中要反向連接。穩(wěn)壓管的反向擊穿電壓稱為穩(wěn)定電壓，不同類型穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓也不一
樣，某一型號(hào)的穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值固定在口定范圍。例 如：2CW11的穩(wěn)壓值是3.2伏到4．5伏，其中某一只管子的穩(wěn)壓值可能是3．5伏，另一只管子則可能是4，2伏。
在實(shí)際應(yīng)用中，如果選擇不到穩(wěn)壓值符合需要的穩(wěn)壓管，可以選用穩(wěn)壓值較低的穩(wěn)壓管，然后串聯(lián)幾只硅二極管“枕墊”，把穩(wěn)定電壓提高到所需數(shù)值。這是利用硅二極管的正向壓降為0．6～0．7伏的特點(diǎn)來進(jìn)行穩(wěn)壓的。因此，二極管在電路中必須正向連接，這是與穩(wěn)壓管不同的。
穩(wěn)壓管穩(wěn)壓性能的好壞，可以用它的動(dòng)態(tài)電阻r來 表示：
顯然，對(duì)于同樣的電流變化量ΔI，穩(wěn)壓管兩端的電壓變化量ΔU越小，動(dòng)態(tài)電阻越小，穩(wěn)壓管性能就越好。
穩(wěn)壓管的動(dòng)態(tài)電阻是隨工作電流變化的，工作電流越大，動(dòng)態(tài)電阻越小。因此，為使穩(wěn)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(dòng)態(tài)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(hào)管子的工作電流和最大允許電流，可以從手冊(cè)中查到。
穩(wěn)壓管的穩(wěn)定性能受溫度影響，當(dāng)溫度變化時(shí)，它的穩(wěn)定電壓也要發(fā)生變化，常用穩(wěn)定電壓的溫度系數(shù)來表示，這種性能例如2CW19型穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓Uw= 12伏，溫度系數(shù)為0.095%℃ ，說明溫度每升高1℃，其穩(wěn)定電壓升高11.4毫伏。為提高電路的穩(wěn)定性能，往往采用適當(dāng)?shù)臏囟妊a(bǔ)償措施。在穩(wěn)定性能要求很高時(shí)，需使用具有溫度補(bǔ)償?shù)姆€(wěn) 壓，如2DW7A、2DW7W、2DW7C 等。 二、穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路圖
由硅穩(wěn)壓管組成的簡(jiǎn)單穩(wěn)壓電路如圖5- l9（a）所示。硅穩(wěn)壓管DW與負(fù)載Rfz，并聯(lián)，R1為限流電阻。
這 個(gè)電路是怎樣進(jìn)行穩(wěn)壓的呢？
若電網(wǎng)電壓升高，整流電路的輸出電壓Usr也隨之升高，引起負(fù)載電壓Usc 升高。由于穩(wěn)壓管DW與負(fù)載Rfz并聯(lián)，Usc 只要有根少一點(diǎn)增長(zhǎng)，就會(huì)使流過穩(wěn)壓管的電流急劇增加，使得I1也增大，限流電阻R1上的電壓降增大，從而抵消了Usr的升高，保持負(fù)載電壓Usc 基本不變。反之，若電網(wǎng)電壓降低，引起Usr下降，造成Usc 也下降，則穩(wěn)壓管中的電流急劇減小，使得I1減小，R1上的壓降也減小，從而抵消了Usr的下降，保持負(fù)載電壓Usc 基本不變。
若Usr不變而負(fù)載電流增加，則R1上的壓降增加，造成負(fù)載電壓Usc 下降。Usc只要下降一點(diǎn)點(diǎn)，穩(wěn)壓管中的電流就迅速減小，使R1上的壓降再減小下來，從而保持R1上的壓降基本不變，使負(fù)載電壓Usc 得以穩(wěn)定。
綜上所述可以看出，穩(wěn)壓管起著電流的自動(dòng)調(diào)節(jié)作用，而限流電阻起著電壓調(diào)整作用。穩(wěn)壓管的動(dòng)態(tài)電阻越小，限流電阻越大，輸出電壓的穩(wěn)定性越好。
穩(wěn)壓二極管，英文名稱Zener diode，又叫齊納二極管。此二極管是一種直到臨界反向擊穿電壓前都具有很高電阻的半導(dǎo)體器件.在這臨界擊穿點(diǎn)上，反向電阻降低到一個(gè)很小的數(shù)值，在這個(gè)低阻區(qū)中電流增加而電壓則保持恒定，穩(wěn)壓二極管是根據(jù)擊穿電壓來分檔的，因?yàn)檫@種特性，穩(wěn)壓管主要被作為穩(wěn)壓器或電壓基準(zhǔn)元件使用.其伏安特性見圖1，穩(wěn)壓二極管可以串聯(lián)起來以便在較高的電壓上使用，通過串聯(lián)就可獲得更多的穩(wěn)定電壓。
穩(wěn)壓二極管工作原理一種用于穩(wěn)定電壓的單結(jié)二極管。它的伏安特性，穩(wěn)壓二極管符號(hào)如圖1所示。結(jié)構(gòu)同整流二極管。加在穩(wěn)壓二極管的反向電壓增加到一定數(shù)值時(shí)，將可能有大量載流子隧穿偽結(jié)的位壘，形成大的反向電流，此時(shí)電壓基本不變，稱為隧道擊穿。當(dāng)反向電壓比較高時(shí)，在位壘區(qū)內(nèi)將可能產(chǎn)生大量載流子，受強(qiáng)電場(chǎng)作用形成大的反向電流，而電壓亦基本不變，為雪崩擊穿。因此，反向電壓臨近擊穿電壓時(shí)，反向電流迅速增加，而反向電壓幾乎不變。這個(gè)近似不變的電壓稱為齊納電壓（隧道擊穿）或雪崩電壓（雪崩擊穿） 。
穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù) 1.Vz— 穩(wěn)定電壓。 指穩(wěn)壓管通過額定電流時(shí)兩端產(chǎn)生的穩(wěn)定電壓值。該值隨工作電流和溫度的不同而略有改變。由于制造工藝的差別，同一型號(hào)穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值也不完全一致。例如，2CW51型穩(wěn)壓管的Vzmin為3.0V, Vzmax則為3.6V。 2.Iz— 穩(wěn)定電流。 指穩(wěn)壓管產(chǎn)生穩(wěn)定電壓時(shí)通過該管的電流值。低于此值時(shí)，穩(wěn)壓管雖并非不能穩(wěn)壓，但穩(wěn)壓效果會(huì)變差;高于此值時(shí)，只要不超過額定功率損耗，也是允許的，而且穩(wěn)壓性能會(huì)好一些，但要多消耗電能。 3.Rz— 動(dòng)態(tài)電阻。 指穩(wěn)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，一般勝作電流愈大，動(dòng)態(tài)電阻則愈小。例如，2CW7C穩(wěn)壓管的工作電流為5mA時(shí)，Rz為18Ω;工作電流為1OmA時(shí)，Rz為8Ω;為20mA時(shí)，Rz為2Ω > 20mA則基本維持此數(shù)值。 4.Pz— 額定功耗。 由芯片允許溫升決定，其數(shù)值為穩(wěn)定電壓Vz和允許最大電流Izm的乘積。例如2CW51穩(wěn)壓管的Vz為3V，Izm為20mA，則該管的Pz為60mWo 5.Ctv— 電壓溫度系數(shù)。 是說明穩(wěn)定電壓值受溫度影響的參數(shù)。例如2CW58穩(wěn)壓管的Ctv是+0.07%/°C，即溫度每升高1°C，其穩(wěn)壓值將升高0.07%。 6.IR— 反向漏電流。 指穩(wěn)壓二極管在規(guī)定的反向電壓下產(chǎn)生的漏電流。例如2CW58穩(wěn)壓管的VR=1V時(shí)，IR=O.1uA;在VR=6V時(shí)，IR=10uA。 (三)選擇二極管的基本原則 1.要求導(dǎo)通電壓低時(shí)選鍺管;要求反向電流小時(shí)選硅管。 2.要求導(dǎo)通電流大時(shí)選面結(jié)合型;要求工作頻率高時(shí)選點(diǎn)接觸型。 3.要求反向擊穿電壓高時(shí)選硅管。 4.要求耐高溫時(shí)選硅管。
肖特基二極管是以其發(fā)明人肖特基博士（Schottky）命名的，SBD是肖特基勢(shì)壘二極管（SchottkyBarrierDiode,縮寫成SBD）的簡(jiǎn)稱。SBD不是利用P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體接觸形成PN結(jié)原理制作的，而是利用金屬與半導(dǎo)體接觸形成的金屬－半導(dǎo)體結(jié)原理制作的。因此，SBD也稱為金屬－半導(dǎo)體（接觸）二極管或表面勢(shì)壘二極管，它是一種熱載流子二極管。
肖特基二極管是以其發(fā)明人華特?肖特基博士（Walter Hermann Schottky，1886年7月23日—1976年3月4日）命名的，SBD是肖特基勢(shì)壘二極管
