什么是穩(wěn)壓二極管？穩(wěn)壓二極管的應(yīng)用電路和原理分析

穩(wěn)壓二極管比較特殊，基本結(jié)構(gòu)與普通二極管一樣，也有一個PN結(jié)。由于制造工藝的不同，當(dāng)這種PN結(jié)處于反向擊穿狀態(tài)時，PN結(jié)不會損壞(普通二極管的PN結(jié)是會損壞)，在穩(wěn)壓二極管用來穩(wěn)定電壓時就是利用它的這一擊穿特性。由于穩(wěn)壓二極管具有穩(wěn)壓作用，因此在很多電路當(dāng)中均有應(yīng)用，如穩(wěn)壓電源、限幅電路、過壓保護(hù)電路、補(bǔ)償電路等等。

一、什么是穩(wěn)壓二極管

01.穩(wěn)壓管工作原理

如下圖是穩(wěn)壓二極管伏安特性曲線圖，當(dāng)電壓達(dá)到穩(wěn)壓值Uz時，曲線很陡，說明流過穩(wěn)壓二極管的電流在大小變化時，穩(wěn)壓二極管兩端的電壓大小基本不變，也就是說在一定電壓范圍內(nèi)，隨著流過穩(wěn)壓二極管的電流變化，穩(wěn)壓二極管兩端電壓大小基本保持不變，這就是穩(wěn)壓二極管的工作原理，它利用的是它的反向工作特性。

02.穩(wěn)壓管主要參數(shù)

①穩(wěn)定電壓Uz：穩(wěn)壓管反向擊穿后穩(wěn)定工作時的電壓值稱為穩(wěn)定電壓;

②穩(wěn)定電流Iz：穩(wěn)壓管反向擊穿后穩(wěn)定工作時的反向電流稱為穩(wěn)定電流。穩(wěn)壓管允許通過的最大反向電流稱為最大穩(wěn)定電流，使用穩(wěn)壓管時,工作電流不能超過，一般按大于2倍輸出電壓來設(shè)計;

③動態(tài)電阻Rz：穩(wěn)壓管在反向擊穿的曲線工作時,電壓變化量△Uz與電流變化量△I之比稱為動態(tài)電阻，動態(tài)電阻越小說明穩(wěn)壓性能越好;

④額定功耗Pz：由芯片允許溫升決定，它的額定值為穩(wěn)定電壓Uz和允許最大電流Iz的乘積。

⑤溫度系數(shù)α：穩(wěn)壓管的溫度變化會導(dǎo)致穩(wěn)定電壓發(fā)生微小變化，因此溫度變化1℃所引起管子兩端電壓的相對變化量即是溫度系數(shù)，溫度系數(shù)越小越好，說明穩(wěn)壓管受溫度影響很小。

二、穩(wěn)壓二極管的應(yīng)用電路和原理

1、典型的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路

在此電路中，三極管T的基極被穩(wěn)壓二極管D穩(wěn)定在13V，那么其發(fā)射極就輸出恒定的13-0.7=12.3V電壓了，在一定范圍內(nèi)，無論輸入電壓升高還是降低，無論負(fù)載電阻大小變化，輸出電壓都保持不變，這個電路在很多場合下都有應(yīng)用。

2、電視機(jī)里的過壓保護(hù)電路

115V是電視機(jī)主供電電壓，當(dāng)電源輸出電壓過高時，D導(dǎo)通，三極管T導(dǎo)通，其集電極電位將由原來的高電平(5V)變?yōu)榈碗娖?，通過待機(jī)控制線的電壓使電視機(jī)進(jìn)入待機(jī)保護(hù)狀態(tài)。

3、電弧抑制電路

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(dāng)線圈在導(dǎo)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(dāng)開關(guān)斷開時，開關(guān)的電弧也就被消除了。這個應(yīng)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。

4、浪涌保護(hù)電路

穩(wěn)壓管在準(zhǔn)確的電壓下?lián)舸?，這就使得它可作為限制或保護(hù)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(yīng)用特別適宜。圖中的穩(wěn)壓二極管D是作為過壓保護(hù)器件。只要電源電壓VS超過二極管的穩(wěn)壓值D就導(dǎo)通，使繼電器J吸合負(fù)載RL就與電源分開。

正反向串聯(lián)的作用

如果是兩個穩(wěn)壓二極管反向串聯(lián)，正、反方向電壓到達(dá)穩(wěn)壓值時，電壓被鉗位（即不能再升高）。

1、經(jīng)常在功率較大的放大電路，功率管的柵極G與源極S即發(fā)射結(jié)一個穩(wěn)壓二極管，這是通過限制電壓對G-S起保護(hù)作用，防止G-S之間的絕緣層被過高的電壓擊穿。

2、兩個二極管反向串聯(lián)后對與之并聯(lián)的電路可起過壓保護(hù)作用，當(dāng)電路過壓時，二極管首先擊穿短路。

審核編輯：湯梓紅