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穩(wěn)壓二極管是如何穩(wěn)壓_穩(wěn)壓二極管工作原理是什么

2018年01月03日 16:37 電子發(fā)燒友整理 作者: 用戶評論(0

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(jié)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半導(dǎo)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。從而工程師們制造了更多種穩(wěn)壓值的穩(wěn)壓管,以供市場需求。

穩(wěn)壓二極管是如何穩(wěn)壓----穩(wěn)壓二極管的工作原理

晶體二極管為一個由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體形成的p-n結(jié),在其界面處兩側(cè)形成空間電荷層,并建有自建電場。當(dāng)不存在外加電壓時,由于p-n結(jié)兩邊載流子濃度差引起的擴散電流和自建電場引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。當(dāng)外界有正向電壓偏置時,外界電場和自建電場的互相抑消作用使載流子的擴散電流增加引起了正向電流。當(dāng)外界有反向電壓偏置時,外界電場和自建電場進(jìn)一步加強,形成在一定反向電壓范圍內(nèi)與反向偏置電壓值無關(guān)的反向飽和電流I0。當(dāng)外加的反向電壓高到一定程度時,p-n結(jié)空間電荷層中的電場強度達(dá)到臨界值產(chǎn)生載流子的倍增過程,產(chǎn)生大量電子空穴對,產(chǎn)生了數(shù)值很大的反向擊穿電流,稱為二極管的擊穿現(xiàn)象。

穩(wěn)壓二極管是如何穩(wěn)壓_穩(wěn)壓二極管工作原理是什么

穩(wěn)壓二極管電路圖

若電網(wǎng)電壓升高,整流電路的輸出電壓Usr也隨之升高,引起負(fù)載電壓Usc升高。由于穩(wěn)壓管DW與負(fù)載Rfz并聯(lián),Usc只要有根少一點增長,就會使流過穩(wěn)壓管的電流急劇增加,使得I1也增大,限流電阻R1上的電壓降增大,從而抵消了Usr的升高,保持負(fù)載電壓Usc基本不變。反之,若電網(wǎng)電壓降低,引起Usr下降,造成Usc也下降,則穩(wěn)壓管中的電流急劇減小,使得I1減小,R1上的壓降也減小,從而抵消了Usr的下降,保持負(fù)載電壓Usc基本不變。

若Usr不變而負(fù)載電流增加,則R1上的壓降增加,造成負(fù)載電壓Usc下降。Usc只要下降一點點,穩(wěn)壓管中的電流就迅速減小,使R1上的壓降再減小下來,從而保持R1上的壓降基本不變,使負(fù)載電壓Usc得以穩(wěn)定。

穩(wěn)壓二極管是如何穩(wěn)壓----主要參數(shù)

1)穩(wěn)定電壓Uz

穩(wěn)定電壓就是穩(wěn)壓二極管在反向擊穿區(qū)時的工作電壓,管子兩端的電壓值。這個數(shù)值隨工作電流和溫度的不同略有改變,即使同一型號的穩(wěn)壓二極管,穩(wěn)定電壓值也有一定的分散性,例如2CW14硅穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)定電壓為6~7.5V。

2)耗散功率Pz

反向電流通過穩(wěn)壓二極管的PN結(jié)時,要產(chǎn)生一定的功率損耗,PN結(jié)的溫度也將升高。根據(jù)允許的PN結(jié)工作溫度決定出管子的耗散功率。通常小功率管約為幾百毫瓦至幾瓦。最大耗散功率Pzm:是穩(wěn)壓管的最大功率損耗取決于PN結(jié)的面積和散熱等條件。反向工作時,PN結(jié)的功率損耗為:Pz=Vz*Iz,由Pzm和Vz可以決定Izmax。

3)穩(wěn)定電流Iz

最小穩(wěn)定電流Izmin、大穩(wěn)定電流Izmax穩(wěn)定電流:工作電壓等于穩(wěn)定電壓時的反向電流;最小穩(wěn)定電流:穩(wěn)壓二極管工作于穩(wěn)定電壓時所需的最小反向電流;最大穩(wěn)定電流:穩(wěn)壓二極管允許通過的最大反向電流。

動態(tài)電阻rz其概念與一般二極管的動態(tài)電阻相同,只不過穩(wěn)壓二極管的動態(tài)電阻是從它的反向特性上求取的。rz愈小,反映穩(wěn)壓管的擊穿特性愈陡。rz=△Vz/△Iz

4)溫度系數(shù)

溫度的變化將使VZ改變,在穩(wěn)壓管中,當(dāng)|VZ|》7V時,Vz具有正溫度系數(shù),反向擊穿是雪崩擊穿。當(dāng)|Vz|<4V時,VZ具有負(fù)溫度系數(shù),反向擊穿是齊納擊穿。

當(dāng)4V<|Vz|<7V時,穩(wěn)壓管可以獲得接近零的溫度系數(shù)。這樣的穩(wěn)壓二極管可以作為標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)壓管使用。

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( 發(fā)表人:李建兵 )

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