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穩(wěn)壓二極管
來源：作者：日期：2017-12-18 11:16:18點擊：8502次
穩(wěn)壓二極管是利用二極管的反向擊穿特性制成的，在電路中其兩端的電壓保持基本不變，起到穩(wěn)定電壓的作用。是代替穩(wěn)壓電子二極管的產(chǎn)品。被制作成為硅的擴散型或合金型。是反向擊穿特性曲線急驟變化的二極管。作為控制電壓和標準電壓使用而制作的。
| 中文名 | 外文名 | 別稱 | 類型 |
| 穩(wěn)壓二極管 | Zener diode | 齊納二極管 | 半導體器件 |
目錄
1、穩(wěn)壓二極管概述
2、穩(wěn)壓二極管的作用
3、穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)
4、穩(wěn)壓二極管工作原理
5、穩(wěn)壓二級管的應用
6、穩(wěn)壓二極管反向串聯(lián)作用
7、穩(wěn)壓二極管與普通二極管的區(qū)別
8、穩(wěn)壓二極管的特性
9、穩(wěn)壓二極管的識別
10、穩(wěn)壓二極管的故障特點
11、穩(wěn)壓二極管的檢測
穩(wěn)壓二極管概述：
穩(wěn)壓二極管(又叫齊納二極管)，穩(wěn)壓二極管是一種用于穩(wěn)定電壓的單PN結二極管。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體器件。在這臨界擊穿點上，反向電阻降低到一個很少的數(shù)值，在這個低阻區(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。
穩(wěn)壓二極管的作用：
穩(wěn)壓顧名思義就是穩(wěn)定電壓，穩(wěn)壓二極管的作用就是保護或限制電壓，使整體電壓保持基本不變，所以穩(wěn)壓二極管常被作為穩(wěn)壓器或電壓基準元件使用。
穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)：
3.1.穩(wěn)定電壓VZ
Vz穩(wěn)壓管反向擊穿后其電流為規(guī)定值時它兩端的電壓值。不同型號的穩(wěn)壓管其Vz的范圍不同;同種型號的穩(wěn)壓管也常因工藝上的差異而有一定的分散性。所以，Vz一般給出的是范圍值，例如2CW11的Vz在3.2～4.5V (測試電流為10mA)。當然，二極管(包括穩(wěn)壓管)的正向導通特性也有穩(wěn)壓作用，但穩(wěn)定電壓只有0.6～0. 8V，且隨溫度的變化較大，故一般不常用。
3.2.穩(wěn)定電流IZ
IZ是指穩(wěn)壓管正常工作時的參考電流。Iz 通常在最小穩(wěn)定電流IZmin與最大穩(wěn)定電流IZmax之間。其中IZmin 是指穩(wěn)壓管開始起穩(wěn)壓作用時的最小電流，電流低于此值時，穩(wěn)壓效果差;IZmax是指穩(wěn)壓管穩(wěn)定工作時的最大允許電流，超過此電流時，只要超過額定功耗，穩(wěn)壓管將發(fā)生永久性擊穿。故一般要求 IZmin< Iz < IZmax 。
3.3.動態(tài)電阻rZ
rZ是指在穩(wěn)壓管正常工作的范圍內，電壓的微變量與電流的微變量之比。rZ 越小，表明穩(wěn)壓管性能越好。
3.4.額定功耗PZ
Pz是由管子溫升所決定的參數(shù)， Pz=Vz IZmax 。
3.5.溫度系數(shù)α
α是指Vz受溫度影響的程度。硅穩(wěn)壓管在VZ<4V時α<0;在VZ>7V時，α>0;在VZ = 4～7V時，α很小
穩(wěn)壓二極管工作原理：
穩(wěn)壓二極管的特點就是擊穿后，其兩端的電壓基本保持不變。 這樣，當把穩(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)壓二極管在電路中常用“ZD”加數(shù)字表示，如：ZD5表示編號為5的穩(wěn)壓管。
穩(wěn)壓二級管的應用：
5.1.浪涌保護電路(如圖2)：穩(wěn)壓管在準確的電壓下?lián)舸?，這就使得它可作為限制或保護之元件來使用，因為各種電壓的穩(wěn)壓二極管都可以得到，故對于這種應用特別適宜。圖中的穩(wěn)壓二極管D是作為過壓保護器件。只要電源電壓VS超過二極管的穩(wěn)壓值D就導通。使繼電器J吸合負載RL就與電源分開。
5.2.電視機里的過壓保護電路(如圖3)：EC是電視機主供電壓，當EC電壓過高時，D導通，三極管BG導通，其集電極電位將由原來的高電平(5V)變?yōu)榈碗娖剑ㄟ^待機控制線的控制使電視機進入待機保護狀態(tài)。
5.3.電弧抑制電路如圖4：在電感線圈上并聯(lián)接入一只合適的穩(wěn)壓二極管(也可接入一只普通二極管原理一樣)的話，當線圈在導通狀態(tài)切斷時，由于其電磁能釋放所產(chǎn)生的高壓就被二極管所吸收，所以當開關斷開時，開關的電弧也就被消除了。這個應用電路在工業(yè)上用得比較多，如一些較大功率的電磁吸控制電路就用到它。
5.4.串聯(lián)型穩(wěn)壓電路(如圖5)：在此電路中。串聯(lián)穩(wěn)壓管BG的基極被穩(wěn)壓二極管D鉗定在13V，那么其發(fā)射極就輸出恒定的12V電壓了。這個電路在很多場合下都有應用
穩(wěn)壓二極管反向串聯(lián)作用：
6.1.通常在功率較大的放大電路，功率管的基極b與發(fā)射極e即發(fā)射結并聯(lián)兩個反向的穩(wěn)壓二極管，這是通過對發(fā)射結輸入電流的分流作用而起保護作用。
6.2.兩個穩(wěn)壓二極管反向串聯(lián)后對與之并聯(lián)的電路可起過壓保護作用，當電路過壓時，穩(wěn)壓二極管首先擊穿短路。
6.3.雙向過壓保護。這種雙向tvs，雙向過壓保護電路一般用于電子電路，與被保護的PN結并聯(lián)，保護該PN免遭反向過電壓的危害。
作用：過壓保護，靜電保護，電壓鉗位，阻尼作用。
穩(wěn)壓二極管與普通二極管的區(qū)別：
穩(wěn)壓二極管是利用pn結反向擊穿狀態(tài)，其電流可在很大范圍內變化而電壓基本不變的現(xiàn)象，制成的起穩(wěn)壓作用的二極管。 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，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。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)就可獲得更高的穩(wěn)定電壓。
普通極管在電子元件當中，一種具有兩個電極的裝置，只允許電流由單一方向流過，許多的使用是應用其整流的功能。而變容二極管(Varicap Diode)則用來當作電子式的可調電容器。大部分二極管所具備的電流方向性我們通常稱之為“整流(Rectifying)”功能。二極管最普遍的功能就是只允許電流由單一方向通過(稱為順向偏壓)，反向時阻斷 (稱為逆向偏壓)。
穩(wěn)壓二極管的特性：
反向擊穿狀態(tài)是指給二極管加反向電壓，加到一定值后被擊穿，此時流過二極管的電流雖在變化，但電壓的變化都很小，即電壓維持在一個恒定值范圍內，穩(wěn)壓管就是利用二極管此種特性進行穩(wěn)壓的。假如通過二極管的反向電流是在一定范圍內變化時則二極管兩真?zhèn)€反向電壓就能保持基本不變，但是反向電流超過答應值，穩(wěn)壓管就會燒毀。為此在使用時一定要在答應的工作電流內使用。
穩(wěn)壓二極管的參數(shù)除與前述二極管的相同之外，還有自己的特有參數(shù)，"穩(wěn)定電壓"，它是指穩(wěn)壓二極管在起穩(wěn)壓作用范圍內，其兩真?zhèn)€反向電壓值。穩(wěn)壓管型號不同，穩(wěn)壓值也不同。
隱壓管的種類很多，從封裝形式上分有塑料封裝穩(wěn)壓二極管、金屬封裝穩(wěn)壓二極管和玻璃封裝穩(wěn)壓二極管。目前應用較多的為塑料封裝穩(wěn)壓二極管。
穩(wěn)壓二極管從本身消耗的功率大小分有小功率穩(wěn)壓二極管(1W以下)和大功率穩(wěn)壓二極管。
根據(jù)內部結構分有普通穩(wěn)壓二極管和溫度互補型穩(wěn)壓管，溫度互補型穩(wěn)壓管，由于工作時，一個反向擊穿，一個正向導通，管壓溫度的變化特性正好相反，所以二者能起到互補的作用。
穩(wěn)壓二極管的識別：
9.1.穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓原理：穩(wěn)壓二極管的特點就是擊穿后，其兩端的電壓基本保持不變。這樣，當把穩(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。
9.2.故障特點：穩(wěn)壓二極管的故障主要表現(xiàn)在開路、短路和穩(wěn)壓值不穩(wěn)定。在這3種故障中，前一種故障表現(xiàn)出電源電壓升高;后2種故障表現(xiàn)為電源電壓變低到零伏或輸出不穩(wěn)定。
穩(wěn)壓二極管的故障特點：
穩(wěn)壓二極管的故障主要表現(xiàn)在開路、短路和穩(wěn)壓值不穩(wěn)定。在這3種故障中，前一種故障表現(xiàn)出電源電壓升高;后2種故障表現(xiàn)為電源電壓變低到零伏或輸出不穩(wěn)定。
穩(wěn)壓二極管的檢測：
11.1.正、負電極的判別 從外形上看，金屬封裝穩(wěn)壓二極管管體的正極一端為平面形，負極一端為半圓面形。塑封穩(wěn)壓二極管管體上印有彩色標記的一端為負極，另一端為正極。對標志不清楚的穩(wěn)壓二極管，也可以用萬用表判別其極性，測量的方法與普通二極管相同，即用萬用表R×1k檔，將兩表筆分別接穩(wěn)壓二極管的兩個電極，測出一個結果后，再對調兩表筆進行測量。在兩次測量結果中，阻值較小那一次，黑表筆接的是穩(wěn)壓二極管的正極，紅表筆接的是穩(wěn)壓二極管的負極。
若測得穩(wěn)壓二極管的正、反向電阻均很小或均為無窮大，則說明該二極管已擊穿或開路損壞。
11.2.穩(wěn)壓值的測量 用0~30V連續(xù)可調直流電源，對于13V以下的穩(wěn)壓二極管，可將穩(wěn)壓電源的輸出電壓調至15V，將電源正極串接1只1.5kΩ限流電阻后與被測穩(wěn)壓二極管的負極相連接，電源負極與穩(wěn)壓二極管的正極相接，再用萬用表測量穩(wěn)壓二極管兩端的電壓值，所測的讀數(shù)即為穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓值。若穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓值高于15V，則應將穩(wěn)壓電源調至20V以上。
也可用低于1000V的兆歐表為穩(wěn)壓二極管提供測試電源。其方法是：將兆歐表正端與穩(wěn)壓二極管的負極相接，兆歐表的負端與穩(wěn)壓二極管的正極相接后，按規(guī)定勻速搖動兆歐表手柄，同時用萬用表監(jiān)測穩(wěn)壓二極管兩端電壓值(萬用表的電壓檔應視穩(wěn)定電壓值的大小而定)，待萬用表的指示電壓指示穩(wěn)定時，此電壓值便是穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)定電壓值。
