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    • 發(fā)布時間:2021-04-20 17:51:49
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    穩(wěn)壓二極管的原理與特性介紹
    本文簡單說說穩(wěn)壓二極管的工作原理,參數(shù)以及動態(tài)電阻特性。
    穩(wěn)壓二極管——原理
    穩(wěn)壓二極管,英文名字 Zener diode,又叫齊納二極管,利用 PN 結(jié)反向擊穿狀態(tài),其電流可在很大范圍內(nèi)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(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,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(zhǔn)元件使用。
    下面是穩(wěn)壓管常見的電路圖。
    穩(wěn)壓效果和限流電阻 R 有關(guān)系,在之前的文章中,有提到這一點: 三極管穩(wěn)壓電路仿真分析
    穩(wěn)壓二極管
    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,兩個 5V 穩(wěn)壓管串聯(lián)起來,就能起到 10V 穩(wěn)壓的效果。
    下面的動圖很好的說明了穩(wěn)壓二極管的工作原理。
    穩(wěn)壓二極管
    而下面看一看穩(wěn)壓的參數(shù),了解參數(shù)后,才能更好的進行選型。
    穩(wěn)壓二極管——參數(shù)解讀
    下圖是穩(wěn)壓管的伏安特性曲線,你可以叫他 U-I 曲線,反應(yīng)電壓和電流之間的關(guān)系。
    Y 軸右側(cè)是正向曲線,左側(cè)是反向曲線,穩(wěn)壓管的工作區(qū)域一般就是在左側(cè),因為穩(wěn)壓管工作原理就是 PN 結(jié)反向擊穿,正接時和一般二極管一樣,也有正向?qū)妷骸?br /> 穩(wěn)壓二極管
    穩(wěn)壓二極管的伏安特性曲線
    下圖是某一穩(wěn)壓管的 SPEC 截圖,可以一起來看一看這些參數(shù)。
    穩(wěn)壓二極管
    某一 5.1V 穩(wěn)壓管參數(shù)
    Vz:穩(wěn)壓值,高于 Vz,電壓穩(wěn)定在 Vz,低于 Vz,穩(wěn)壓管不工作,電路處于開路狀態(tài),這個參數(shù)也是最重要的。
    Zzt 和 Zzk:動態(tài)電阻,單位電流變化引起的電壓的變化 dv/dt。
    這個值越小,代表穩(wěn)壓管性能越好,意思就是電流變化很大時,電壓變化也很?。ù矸€(wěn)壓值恒定不變,要的就是這個效果)。
    同一個穩(wěn)壓管時,這個動態(tài)電阻也是隨著電流變化而變化的,電流變化大時,動態(tài)電阻小;電流變化小時,動態(tài)電阻大。
    Zzt@Izt,Izt 在 5mA 時,測試的 Zzt 最大 50 歐姆。Zzk@Izk,Izk 在 0.5mA 時,測試的 Zzk 最大 500 歐姆。
    Ir@Vr:反向漏電流,指在特定的反向電壓下測試得到的電流,從 SPEC 上看,Vr=4.2V 時,Ir=5uA,這個電流很重要,穩(wěn)壓管沒進穩(wěn)壓狀態(tài)也就是沒工作時消耗的電流,Ir 越小越好。
    Vf@If:正向電壓,指在特定的正向電流下測試得到的正向電壓,一般正向電流不同,測試得到的正向電壓也不同,If=100mA 時,Vf=1.25V。
    Pd:耗散功率,流進穩(wěn)壓管的功率不能超過這個值,否則會損壞穩(wěn)壓管,公式 Pd=I*Vz。
    下面再來看一下二極管的動態(tài)電阻特性。
    穩(wěn)壓二極管——動態(tài)電阻
    二極管的正向?qū)娮柙谛‰娏鲿r比較大,在大電流時比較小。
    穩(wěn)壓二極管
    二極管的反向動態(tài)電阻在擊穿前很大,在擊穿后動態(tài)電阻很小,穩(wěn)壓二極管就是利用擊穿時動態(tài)電阻很小進行穩(wěn)壓的。
    穩(wěn)壓二極管
    二極管的正向?qū)娮栊?,反向?qū)娮璐螅馕吨驅(qū)ㄐ阅芎茫聪蚵╇娏餍?,這種二極管是比較好的。
    如果動態(tài)電阻大,則 dv 變化很大時,di 才有很小的變化,起到恒流的作用,利用這一特性,有恒流二極管和恒流三極管。
    恒流二極管英文 CRD(Current Regulative Diode),可以再看看 CRD 的伏安特性曲線。
    在下圖中可以看到:在電流為 Ip 對應(yīng)的橫坐標(biāo)電壓以后,電流都是恒定不變的,因為動態(tài)電阻大,在一定變化范圍內(nèi),電壓都是幾乎不變的,直到二極管被擊穿。
    穩(wěn)壓二極管
    恒流二極管的伏安特性曲線
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