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穩(wěn)壓二極管
來源：作者：日期：2017-12-18 11:16:18點(diǎn)擊：8476次
穩(wěn)壓二極管是利用二極管的反向擊穿特性制成的，在電路中其兩端的電壓保持基本不變，起到穩(wěn)定電壓的作用。是代替穩(wěn)壓電子二極管的產(chǎn)品。被制作成為硅的擴(kuò)散型或合金型。是反向擊穿特性曲線急驟變化的二極管。作為控制電壓和標(biāo)準(zhǔn)電壓使用而制作的。
| 中文名 | 外文名 | 別稱 | 類型 |
| 穩(wěn)壓二極管 | Zener diode | 齊納二極管 | 半導(dǎo)體器件 |
目錄
1、穩(wěn)壓二極管概述
2、穩(wěn)壓二極管的作用
3、穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)
4、穩(wěn)壓二極管工作原理
5、穩(wěn)壓二級(jí)管的應(yīng)用
6、穩(wěn)壓二極管反向串聯(lián)作用
7、穩(wěn)壓二極管與普通二極管的區(qū)別
8、穩(wěn)壓二極管的特性
9、穩(wěn)壓二極管的識(shí)別
10、穩(wěn)壓二極管的故障特點(diǎn)
11、穩(wěn)壓二極管的檢測(cè)
穩(wěn)壓二極管概述：
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)很少的數(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。
穩(wěn)壓二極管的作用：
穩(wěn)壓顧名思義就是穩(wěn)定電壓，穩(wěn)壓二極管的作用就是保護(hù)或限制電壓，使整體電壓保持基本不變，所以穩(wěn)壓二極管常被作為穩(wěn)壓器或電壓基準(zhǔn)元件使用。
穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)：
3.1.穩(wěn)定電壓VZ
Vz穩(wěn)壓管反向擊穿后其電流為規(guī)定值時(shí)它兩端的電壓值。不同型號(hào)的穩(wěn)壓管其Vz的范圍不同;同種型號(hào)的穩(wěn)壓管也常因工藝上的差異而有一定的分散性。所以，Vz一般給出的是范圍值，例如2CW11的Vz在3.2～4.5V (測(cè)試電流為10mA)。當(dāng)然，二極管(包括穩(wěn)壓管)的正向?qū)ㄌ匦砸灿蟹€(wěn)壓作用，但穩(wěn)定電壓只有0.6～0. 8V，且隨溫度的變化較大，故一般不常用。
3.2.穩(wěn)定電流IZ
IZ是指穩(wěn)壓管正常工作時(shí)的參考電流。Iz 通常在最小穩(wěn)定電流IZmin與最大穩(wěn)定電流IZmax之間。其中IZmin 是指穩(wěn)壓管開始起穩(wěn)壓作用時(shí)的最小電流，電流低于此值時(shí)，穩(wěn)壓效果差;IZmax是指穩(wěn)壓管穩(wěn)定工作時(shí)的最大允許電流，超過此電流時(shí)，只要超過額定功耗，穩(wěn)壓管將發(fā)生永久性擊穿。故一般要求 IZmin< Iz < IZmax 。
3.3.動(dòng)態(tài)電阻rZ
rZ是指在穩(wěn)壓管正常工作的范圍內(nèi)，電壓的微變量與電流的微變量之比。rZ 越小，表明穩(wěn)壓管性能越好。
3.4.額定功耗PZ
Pz是由管子溫升所決定的參數(shù)， Pz=Vz IZmax 。
3.5.溫度系數(shù)α
α是指Vz受溫度影響的程度。硅穩(wěn)壓管在VZ<4V時(shí)α<0;在VZ>7V時(shí)，α>0;在VZ = 4～7V時(shí)，α很小
穩(wěn)壓二極管工作原理：
穩(wěn)壓二極管的特點(diǎn)就是擊穿后，其兩端的電壓基本保持不變。 這樣，當(dāng)把穩(wěn)壓管接入電路以后，若由于電源電壓發(fā)生波動(dòng)，或其它原因造成電路中各點(diǎn)電壓變動(dòng)時(shí)，負(fù)載兩端的電壓將基本保持不變。
穩(wěn)壓二極管在電路中常用“ZD”加數(shù)字表示，如：ZD5表示編號(hào)為5的穩(wěn)壓管。
穩(wěn)壓二級(jí)管的應(yīng)用：
5.1.浪涌保護(hù)電路(如圖2)：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?yàn)楦鞣N電壓的穩(wěn)壓二極管都可以得到，故對(duì)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。
5.2.電視機(jī)里的過壓保護(hù)電路(如圖3)：EC是電視機(jī)主供電壓，當(dāng)EC電壓過高時(shí)，D導(dǎo)通，三極管BG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)控制線的控制使電視機(jī)進(jìn)入待機(jī)保護(hù)狀態(tài)。
5.3.電弧抑制電路如圖4：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(shí)，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(shí)，開關(guān)的電弧也就被消除了。這個(gè)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。
5.4.串聯(lián)型穩(wěn)壓電路(如圖5)：在此電路中。串聯(lián)穩(wěn)壓管BG的基極被穩(wěn)壓二極管D鉗定在13V，那么其發(fā)射極就輸出恒定的12V電壓了。這個(gè)電路在很多場(chǎng)合下都有應(yīng)用
穩(wěn)壓二極管反向串聯(lián)作用：
6.1.通常在功率較大的放大電路，功率管的基極b與發(fā)射極e即發(fā)射結(jié)并聯(lián)兩個(gè)反向的穩(wěn)壓二極管，這是通過對(duì)發(fā)射結(jié)輸入電流的分流作用而起保護(hù)作用。
6.2.兩個(gè)穩(wěn)壓二極管反向串聯(lián)后對(duì)與之并聯(lián)的電路可起過壓保護(hù)作用，當(dāng)電路過壓時(shí)，穩(wěn)壓二極管首先擊穿短路。
6.3.雙向過壓保護(hù)。這種雙向tvs，雙向過壓保護(hù)電路一般用于電子電路，與被保護(hù)的PN結(jié)并聯(lián)，保護(hù)該P(yáng)N免遭反向過電壓的危害。
作用：過壓保護(hù)，靜電保護(hù)，電壓鉗位，阻尼作用。
穩(wěn)壓二極管與普通二極管的區(qū)別：
穩(wěn)壓二極管是利用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。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。
普通極管在電子元件當(dāng)中，一種具有兩個(gè)電極的裝置，只允許電流由單一方向流過，許多的使用是應(yīng)用其整流的功能。而變?nèi)荻O管(Varicap Diode)則用來當(dāng)作電子式的可調(diào)電容器。大部分二極管所具備的電流方向性我們通常稱之為“整流(Rectifying)”功能。二極管最普遍的功能就是只允許電流由單一方向通過(稱為順向偏壓)，反向時(shí)阻斷 (稱為逆向偏壓)。
穩(wěn)壓二極管的特性：
反向擊穿狀態(tài)是指給二極管加反向電壓，加到一定值后被擊穿，此時(shí)流過二極管的電流雖在變化，但電壓的變化都很小，即電壓維持在一個(gè)恒定值范圍內(nèi)，穩(wěn)壓管就是利用二極管此種特性進(jìn)行穩(wěn)壓的。假如通過二極管的反向電流是在一定范圍內(nèi)變化時(shí)則二極管兩真?zhèn)€反向電壓就能保持基本不變，但是反向電流超過答應(yīng)值，穩(wěn)壓管就會(huì)燒毀。為此在使用時(shí)一定要在答應(yīng)的工作電流內(nèi)使用。
穩(wěn)壓二極管的參數(shù)除與前述二極管的相同之外，還有自己的特有參數(shù)，"穩(wěn)定電壓"，它是指穩(wěn)壓二極管在起穩(wěn)壓作用范圍內(nèi)，其兩真?zhèn)€反向電壓值。穩(wěn)壓管型號(hào)不同，穩(wěn)壓值也不同。
隱壓管的種類很多，從封裝形式上分有塑料封裝穩(wěn)壓二極管、金屬封裝穩(wěn)壓二極管和玻璃封裝穩(wěn)壓二極管。目前應(yīng)用較多的為塑料封裝穩(wěn)壓二極管。
穩(wěn)壓二極管從本身消耗的功率大小分有小功率穩(wěn)壓二極管(1W以下)和大功率穩(wěn)壓二極管。
根據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)分有普通穩(wěn)壓二極管和溫度互補(bǔ)型穩(wěn)壓管，溫度互補(bǔ)型穩(wěn)壓管，由于工作時(shí)，一個(gè)反向擊穿，一個(gè)正向?qū)?，管壓溫度的變化特性正好相反，所以二者能起到互補(bǔ)的作用。
穩(wěn)壓二極管的識(shí)別：
9.1.穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓原理：穩(wěn)壓二極管的特點(diǎn)就是擊穿后，其兩端的電壓基本保持不變。這樣，當(dāng)把穩(wěn)壓管接入電路以后，若由于電源電壓發(fā)生波動(dòng)，或其它原因造成電路中各點(diǎn)電壓變動(dòng)時(shí)，負(fù)載兩端的電壓將基本保持不變。
9.2.故障特點(diǎn)：穩(wěn)壓二極管的故障主要表現(xiàn)在開路、短路和穩(wěn)壓值不穩(wěn)定。在這3種故障中，前一種故障表現(xiàn)出電源電壓升高;后2種故障表現(xiàn)為電源電壓變低到零伏或輸出不穩(wěn)定。
穩(wěn)壓二極管的故障特點(diǎn)：
穩(wěn)壓二極管的故障主要表現(xiàn)在開路、短路和穩(wěn)壓值不穩(wěn)定。在這3種故障中，前一種故障表現(xiàn)出電源電壓升高;后2種故障表現(xiàn)為電源電壓變低到零伏或輸出不穩(wěn)定。
穩(wěn)壓二極管的檢測(cè)：
11.1.正、負(fù)電極的判別 從外形上看，金屬封裝穩(wěn)壓二極管管體的正極一端為平面形，負(fù)極一端為半圓面形。塑封穩(wěn)壓二極管管體上印有彩色標(biāo)記的一端為負(fù)極，另一端為正極。對(duì)標(biāo)志不清楚的穩(wěn)壓二極管，也可以用萬用表判別其極性，測(cè)量的方法與普通二極管相同，即用萬用表R×1k檔，將兩表筆分別接穩(wěn)壓二極管的兩個(gè)電極，測(cè)出一個(gè)結(jié)果后，再對(duì)調(diào)兩表筆進(jìn)行測(cè)量。在兩次測(cè)量結(jié)果中，阻值較小那一次，黑表筆接的是穩(wěn)壓二極管的正極，紅表筆接的是穩(wěn)壓二極管的負(fù)極。
若測(cè)得穩(wěn)壓二極管的正、反向電阻均很小或均為無窮大，則說明該二極管已擊穿或開路損壞。
11.2.穩(wěn)壓值的測(cè)量 用0~30V連續(xù)可調(diào)直流電源，對(duì)于13V以下的穩(wěn)壓二極管，可將穩(wěn)壓電源的輸出電壓調(diào)至15V，將電源正極串接1只1.5kΩ限流電阻后與被測(cè)穩(wěn)壓二極管的負(fù)極相連接，電源負(fù)極與穩(wěn)壓二極管的正極相接，再用萬用表測(cè)量穩(wěn)壓二極管兩端的電壓值，所測(cè)的讀數(shù)即為穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓值。若穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓值高于15V，則應(yīng)將穩(wěn)壓電源調(diào)至20V以上。
也可用低于1000V的兆歐表為穩(wěn)壓二極管提供測(cè)試電源。其方法是：將兆歐表正端與穩(wěn)壓二極管的負(fù)極相接，兆歐表的負(fù)端與穩(wěn)壓二極管的正極相接后，按規(guī)定勻速搖動(dòng)兆歐表手柄，同時(shí)用萬用表監(jiān)測(cè)穩(wěn)壓二極管兩端電壓值(萬用表的電壓檔應(yīng)視穩(wěn)定電壓值的大小而定)，待萬用表的指示電壓指示穩(wěn)定時(shí)，此電壓值便是穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)定電壓值。
