齊納二極管的工作原理，如何制作齊納二極管穩(wěn)壓器？

什么是齊納二極管？

齊納二極管是一種常用于穩(wěn)壓器和整形波形的二極管。

它的符號是一個指向彎曲線的箭頭。實際上有三種不同的方法可以在原理圖中繪制齊納二極管符號：

繪制齊納二極管符號的三種方法

普通二極管只允許電流在正向偏置（電流從陽極流向陰極）時流過電路，而齊納二極管在反向偏置（電流朝相反方向流）時也工作。

使用標準二極管時，如果將其反向放置，則不會有電流流動。

至少，看起來是這樣。但實際上，如果你反向施加足夠的電壓，電流就會開始流動。

該電壓稱為二極管的擊穿電壓。

例如，整流二極管1N4001的擊穿電壓為50V。

齊納二極管與標準PN結(jié)二極管基本相同。但是，它專門設計用于反向偏置，具有低且指定的反向擊穿電壓。

那么，為什么這很有趣呢？

因為您不限于0.7V的標準正向電壓。您可以將擊穿電壓設計為例如 3.3V 或 12V – 或許多其他電壓。制造商稱之為齊納電壓（Vz）。

這意味著齊納二極管可以充當穩(wěn)壓器，因為它將各端子的擊穿電壓保持在幾乎恒定的值。

如何制作齊納二極管穩(wěn)壓器

使用齊納器可以輕松制作穩(wěn)壓器：只需添加一個電阻器！

以下是它的工作原理：

當在電阻和齊納二極管兩端施加電壓（必須高于齊納電壓）時，二極管開始反向?qū)?，并將兩端的壓降保持?.3V的恒定值。

其余電壓在電阻兩端壓降。這意味著電阻器充當限流電阻器，因此您可以使用歐姆定律輕松計算電流。

電阻（RS） 限制可以流過電路的最大電流。如果沒有負載連接到電路，則所有電流都流過齊納二極管，導致其耗散其最大功率。

電阻R值較小S為您提供更高的最大電流。但與此同時，您必須確保不超過齊納的最大額定功率。因此，選擇合適的串聯(lián)電阻值非常重要。

示例：為12V至3.3V穩(wěn)壓器選擇電阻器

在本例中，您將使用可以處理高達2W功率的齊納二極管。電阻器的合適值是多少（RS）？

齊納波浪整形

在前面的示例中，您了解了齊納如何與直流電源配合使用。但是，當它與交流電源一起使用時會發(fā)生什么？它將如何對不斷變化的信號（如音頻信號）做出反應？

查看以下電路：

在上圖中，齊納二極管的V形Z5V，因此如果波形超過此限制，二極管將“削斷”輸入端的多余電壓，從而產(chǎn)生頂部平坦的波形，保持5V的恒定輸出。

正向偏置時，齊納二極管的行為類似于常規(guī)二極管。因此，當波形達到低于0.7V的負值時，齊納二極管的作用類似于典型的整流二極管，導致輸出削波為-0.7V。

齊納二極管示例：失真吉他踏板

二極管削波和箝位電路可以對波形進行整形，以產(chǎn)生具有不同形狀的輸出波形。限波電路削掉交流信號的正極或負極部分，這就是為什么它們通常用作波形整形電路的原因。

當您切斷音頻信號的頂部時，它聽起來會失真。這正是您想要的失真吉他踏板！

但是電吉他的輸出信號不夠高，無法被削波。因此，為了剪輯它，您必須先放大它。這是一個基本的吉他失真踏板電路，它使用齊納二極管來扭曲聲音：

因此，如果構(gòu)建高于輸出波形的電路將在V處削波Z電壓加0.7V，這是另一個二極管的正向壓降。

齊納二極管特性（I-V 圖）

齊納二極管的I-V特性曲線如上圖所示。通過研究該圖，可以清楚地了解為什么齊納二極管用于反向偏置。

通過觀察齊納二極管的行為，您可以注意到，隨著反向電壓的升高，反向電流也會逐漸增加，直到達到齊納拐電流，IZ（分鐘）。此時，擊穿效應開始，齊納阻抗（ZZ），即二極管的內(nèi)阻，隨著反向電流的增加而開始迅速減小。

一般來說，齊納的擊穿電壓（VZ） 相當恒定，盡管它隨著齊納電流的增加而略有增加（IZ）.VZ通常設置為齊納電流的值，稱為IZ（分鐘）。

齊納二極管能夠在其擊穿區(qū)域保持幾乎恒定的電壓，使其即使在最簡單的穩(wěn)壓器應用中也適合調(diào)節(jié)電壓。

穩(wěn)壓器的主要作用是向并聯(lián)的負載提供穩(wěn)定的輸出電壓。即使電源電壓有紋波或負載電流變化，也是如此。齊納二極管可以保持恒定的電壓輸出，只要其反向擊穿區(qū)域保持電流不低于IZ（分鐘）。