稳压二极管的定义
稳压二极管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件。
稳压二极管,英文名称Zener diode,又叫齐纳二极管 。它的电路符号是:此二极管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件.在这临界击穿点上,反向电阻降低到一个很小的数值,在这个低阻区中电流增加而电压则保持恒定,稳压二极管是根据击穿电压来分档的,因为这种特性,稳压管主要被作为稳压器或电压基准元件使用,稳压二极管可以串联起来以便在较高的电压上使用,通过串联就可获得更多的稳定电压。
稳压二极管的特点就是反向通电尚未击穿前,其两端的电压基本保持不变。这样,当把稳压管接入电路以后,若由于电源电压发生波动,或其它原因造成电路中各点电压变动时,负载两端的电压将基本保持不变。
稳压二极管在电路中常用“ZD”加数字表示,如:ZD5表示编号为5的稳压管。
稳压二极管的参数
⑴稳定电压
⑵电压温度系数
⑶动态电阻
⑷稳定电流,最大、最小稳定电流
⑸最大允许功耗
稳压二极管的温度系数
如果稳压管的温度变化,它的稳定电压也会发生微小变化,温度变化1℃所引起管子两端电压的相对变化量即是温度系数。一般说来稳压值低于6V属于齐纳击穿,温度系数是负的;高于6V的属雪崩击穿,温度系数是正的。温度升高时,耗尽层减小,耗尽层中,原子的价电子上升到较高的能量,较小的电场强度就可以把价电子从原子中激发出来产生齐纳击穿,因此它的温度系数是负的。雪崩击穿发生在耗尽层较宽电场强度较低时,温度增加使晶格原子振动幅度加大,阻碍了载流子的运动。这种情况下,只有增加反向电压,才能发生雪崩击穿,因此雪崩击穿的电压温度系数是正的。这就是为什么稳压值为15V的稳压管其稳压值随温度逐渐增大的,而稳压值为5V的稳压管其稳压值随温度逐渐减小的原因。
对电源要求比较高的场合,可以用两个温度系数相反的稳压管串联起来作为补偿。由于相互补偿,温度系数大大减小,可使温度系数达到0?0005%/℃。
齐纳二极管不同于锗二极管的是:如果反向电压,有时简称为“偏压”增加到某个特殊值,对于一个微小偏压的变化,就会使电流产生一个可观的增加。引起这种效应的电压称为“击穿电压”或“齐纳电压”。2DW7型管的击穿电压在5.8-6.5V之间,极大电流是30mA。
稳压二极管的工作原理
一般二极管处于逆向偏压时,若电压超过PIV(逆向峰值电压)值时二极管将受到破坏,这是因为一般二极管在两端的电位差既高之下又要通过大量的电流,此时所产生的功率所衍生的热量足以使二极管烧毁。
稳压二极管就是专门被设计在崩溃区操作,是一个具有良好的功率散逸装置,可以当做电压参考或定电压组件。若利用稳压二极管作为电压调节器,将使附载电压保持在Vz附近且几乎唯一定值,不受附载电流或电源上电压变动影响。
一般二极管之崩溃电压,在制作时可以随意加以控制,所以一般稳压二极管之崩电压(Vz)从数伏特至上百伏特都有。一般稳压二极管在特性表或电路上除了标住 Vz外,均会注明Pz也就是稳压二极管所能承汉字显示屏受之做大功率,也可由Pz=Vz*Iz换算出稳压二极管可通过最大电流Iz。
稳压二极管主要工作于逆向偏压区,在二极管工作于逆向偏压区时,当电压未达崩溃电压以前,二极管上并不会有电流产生,但当逆向电压达到崩溃电压时,每一微小电压的增加就会产生相当大的电流,此时二极管两端的电压就会保持于一个变化量相当微小的电压值(几乎等于崩溃电压),下图为齐纳二极管之电压电流曲线,可由此应证上述说明。
一般应用线路设计说明
当使用稳压二极管作稳压时,通常需串联一降压电阻( R )后才接至电源,但电压源(E)一定要高于稳压二极管的崩溃电压,否则就无法发挥稳压二极管的稳压作用。