電路設(shè)計：穩(wěn)壓二極管的應(yīng)用

一、穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管，又名齊納二極管，其工作原理一種用于穩(wěn)定電壓的單結(jié)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。在這臨界擊穿點上，反向電阻降低到一個很小的數(shù)值，在這個低阻區(qū)中電流增加而電壓則保持恒定，這樣，當(dāng)把穩(wěn)壓管接入電路以后，若由于電源電壓發(fā)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。穩(wěn)壓二極管是根據(jù)擊穿電壓來分檔的，因為這種特性，穩(wěn)壓管主要被作為穩(wěn)壓器或電壓基準元件使用。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。二、穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路圖分析D1為穩(wěn)壓二極管，與負載R2并聯(lián)，R1為限流電阻。若電網(wǎng)電壓升高，即電路的輸入電壓Vin也隨之升高，引起負載電壓Vout升高。由于穩(wěn)壓管D1與負載R2并聯(lián)，Vin只要有一點增長，就會使流過穩(wěn)壓管的電流急劇增加，使得I也增大，限流電阻R1上的電壓降增大，從而抵消了Vout的升高，保持負載電壓Vout基本不變。反之，若電網(wǎng)電壓降低，引起Vin下降，造成Vout也下降，則穩(wěn)壓管中的電流急劇減小，使得I減小，R1上的壓降也減小，從而抵消了Vin的下降，保持負載電壓Vout基本不變。若Vin不變而負載電流增加，則R1上的壓降增加，造成負載電壓Vout下降。Vout只要下降一點點，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，使負載電壓Vout得以穩(wěn)定。綜上所述可以看出，穩(wěn)壓管起著電流的自動調(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)壓二極管串聯(lián)使用：三、穩(wěn)壓二極管的性能穩(wěn)壓管穩(wěn)壓性能的好壞，可以用它的動態(tài)電阻r來表示：r=(電壓的變化量△U)/(電流的變化量△I)顯然，對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，動態(tài)電阻越小，穩(wěn)壓管性能就越好。穩(wěn)壓管的動態(tài)電阻是隨工作電流變化的，工作電流越大。動態(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）。各種型號管子的工作電流和最大允許電流，可以從手冊中查到。穩(wěn)壓管的穩(wěn)定性能受溫度影響，當(dāng)溫度變化時，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償措施。在穩(wěn)定性能要求很高時，需使用具有溫度補償?shù)姆€(wěn)壓，如2DW7A、2DW7W、2DW7C等。四、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)定電壓時通過該管的電流值。低于此值時，穩(wěn)壓管雖并非不能穩(wěn)壓，但穩(wěn)壓效果會變差;高于此值時，只要不超過額定功率損耗，也是允許的，而且穩(wěn)壓性能會好一些，但要多消耗電能。3.Rz—動態(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，一般是工作電流愈大，動態(tài)電阻則愈小。例如，2CW7C穩(wěn)壓管的工作電流為5mA時，Rz為18Ω;工作電流為1OmA時，Rz為8Ω;為20mA時，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60mW5.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，IR=O.1uA;在VR=6V時，IR=10uA。五、選擇穩(wěn)壓二極管的基本原則1.要求導(dǎo)通電壓低時選鍺管;要求反向電流小時選硅管。2.要求導(dǎo)通電流大時選面結(jié)合型;要求工作頻率高時選點接觸型。3.要求反向擊穿電壓高時選硅管。4.要求耐高溫時選硅管。注：穩(wěn)壓管與其它普通二極管不同之反向擊穿是可逆性的，當(dāng)去掉反向電壓穩(wěn)壓管又恢復(fù)正常，但如果反向電流超過允許范圍，二極管將會發(fā)熱擊穿，所以，與其配合的電阻往往起到限流作用。點擊閱讀熱文：穩(wěn)壓二極管的工作原理及應(yīng)用電路二極管其他7種應(yīng)用電路詳解你不可不知的15個功率二極管知識點二極管基礎(chǔ)知識-分類,應(yīng)用，特性，原理，參數(shù)肖特基二極管與TVS管TVS管的應(yīng)用原理,參