稳压二极管(又称齐纳二极管)是一种独特设计的半导体器件,其核心功能是在反向击穿情形下稳定电压。下面内容是其职业情形及稳压原理的详细分析:
一、职业情形:反向击穿情形
稳压二极管通过独特工艺制造,使其在反向击穿区能够长期稳定职业而不损坏。与普通二极管不同,普通二极管反向击穿后会永久损坏,而稳压二极管正是利用反向击穿特性实现稳压功能。其职业情形可分为:
1. 正常职业情形:
正向偏压时,与普通二极管相同,正向导通。
反向电压低于击穿电压时,反向电流极小(微安级),处于截止情形。
2. 反向击穿情形(稳压情形):
当反向电压 ≥ 击穿电压(稳定电压 (U_Z))时,进入击穿区。
此时反向电流急剧增大(毫安级),但两端电压 (U_Z) 基本保持不变。
二、稳压原理:动态电阻与电流调节
在击穿情形下,稳压二极管通过下面内容机制稳定电压:
1. 动态电阻极小:
击穿区伏安特性曲线陡峭,电压变化量((Delta U_Z))与电流变化量((Delta I_Z))比值极小(动态电阻 (R_Z approx 0))。
例如,电流从 (I_Z1}) 增至 (I_Z2}) 时,(U_Z) 波动极小(如 ±0.1V)。
2. 电流自适应调节:
若输入电压升高,反向电流 (I_Z) 自动增大,通过串联的限流电阻 (R_S) 分压,使负载电压 (U_L) 保持稳定。
若负载电流变化,(I_Z) 反向补偿(负载电流↑ → (I_Z)↓),维持总电流不变,从而稳定 (U_Z)。
三、关键职业条件
为确保稳定击穿且不损坏,需满足:
1. 串联限流电阻 (R_S):
限制 (I_Z) 不超过最大允许值 (I_Zmax}),防止过热损坏。
计算公式:(R_S = fracV_in}
U_Z}I_Z}),其中 (I_Z) 需在 (I_Zmin})(最小稳压电流)和 (I_Zmax}) 之间。
2. 输入电压范围:
(V_in}) 需高于 (U_Z)(典型设计 (V_in} = 2 sim 3imes U_Z)),避免浅度击穿导致稳压效果差。
3. 功率限制:
功耗 (P_Z = U_Zimes I_Z) 需低于额定功耗 (P_Zmax}),否则烧毁。
四、重要参数与选型
| 参数 | 意义 | 选型要点 |
| 稳定电压 (U_Z) | 标称稳压值(实际存在±偏差) | 按需选择,离散性较大需实测 |
| 动态电阻 (R_Z) | (Delta U_Z / Delta I_Z),越小稳压越好 | 优选 (R_Z U_Z) 时导通,触发继电器或熔断器。
3. 电压基准:为运放、ADC等提供高精度参考电压。
4. 限幅电路:钳位信号峰值电压(如保护运放输入)。
六、注意事项
避免并联使用:因 (U_Z) 离散性,并联易导致电流不均衡。
温度影响:(U_Z) 随温度漂移,高精度场景需选温度补偿型(如2DW系列)。
替代方案:大功率或高精度场景建议用线性稳压器(如S-1142系列)或DC-DC模块。
综上,稳压二极管通过反向击穿情形下的动态电阻极小特性实现稳压,需严格限制电流和功耗,并合理设计外围电路。其成本低、响应快,适用于中小功率稳压及保护电路,但大电流或高精度需求时需选用其他方案。