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        穩(wěn)壓二極管的原理與特性介紹
        • 發(fā)布時(shí)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(dòng)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(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。
        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(diǎn): 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(gè) 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(dòng)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(jìn)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?yàn)榉€(wěn)壓管工作原理就是 PN 結(jié)反向擊穿,正接時(shí)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(gè)參數(shù)也是最重要的。
        Zzt 和 Zzk:動(dòng)態(tài)電阻,單位電流變化引起的電壓的變化 dv/dt。
        這個(gè)值越小,代表穩(wěn)壓管性能越好,意思就是電流變化很大時(shí),電壓變化也很?。ù矸€(wěn)壓值恒定不變,要的就是這個(gè)效果)。
        同一個(gè)穩(wěn)壓管時(shí),這個(gè)動(dòng)態(tài)電阻也是隨著電流變化而變化的,電流變化大時(shí),動(dòng)態(tài)電阻?。浑娏髯兓r(shí),動(dòng)態(tài)電阻大。
        Zzt@Izt,Izt 在 5mA 時(shí),測(cè)試的 Zzt 最大 50 歐姆。Zzk@Izk,Izk 在 0.5mA 時(shí),測(cè)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(cè)試得到的電流,從 SPEC 上看,Vr=4.2V 時(shí),Ir=5uA,這個(gè)電流很重要,穩(wěn)壓管沒進(jìn)穩(wěn)壓狀態(tài)也就是沒工作時(shí)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(cè)試得到的正向電壓,一般正向電流不同,測(cè)試得到的正向電壓也不同,If=100mA 時(shí),Vf=1.25V。
        Pd:耗散功率,流進(jìn)穩(wěn)壓管的功率不能超過這個(gè)值,否則會(huì)損壞穩(wěn)壓管,公式 Pd=I*Vz。
        下面再來看一下二極管的動(dòng)態(tài)電阻特性。
        穩(wěn)壓二極管——動(dòng)態(tài)電阻
        二極管的正向?qū)娮柙谛‰娏鲿r(shí)比較大,在大電流時(shí)比較小。
        穩(wěn)壓二極管
        二極管的反向動(dòng)態(tài)電阻在擊穿前很大,在擊穿后動(dòng)態(tài)電阻很小,穩(wěn)壓二極管就是利用擊穿時(shí)動(dòng)態(tài)電阻很小進(jìn)行穩(wěn)壓的。
        穩(wěn)壓二極管
        二極管的正向?qū)娮栊。聪驅(qū)娮璐?,意味著正向?qū)ㄐ阅芎?,反向漏電流小,這種二極管是比較好的。
        如果動(dòng)態(tài)電阻大,則 dv 變化很大時(shí),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(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)電壓以后,電流都是恒定不變的,因?yàn)閯?dòng)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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