穩(wěn)壓二極管，英文名稱(chēng)Zener diode，又叫齊納二極管。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(lái)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(lái)以便在較高的電壓上使用，通過(guò)串聯(lián)就可獲得更高的穩(wěn)定電壓。

　　齊納二極管的特性

　　穩(wěn)壓二極管的正向特性和普通二極管差不多。

　　其反向特性是在反向電壓低于反向擊穿電壓時(shí)，反向電阻很大，反向漏電流極小。但是，當(dāng)反向電壓臨近反向電壓的臨界值時(shí)，反向電流驟然增大，稱(chēng)為擊穿，在這一臨界擊穿點(diǎn)上，反向電阻驟然降至很小值。

　　盡管電流在很大的范圍內(nèi)變化，而二極管兩端的電壓卻基本上穩(wěn)定在擊穿電壓附近，從而實(shí)現(xiàn)了二極管的穩(wěn)壓功能。下圖為穩(wěn)壓二極管的伏安特性曲線(xiàn)

　　齊納二極管參數(shù)

　　1、Uz— 穩(wěn)定電壓

　　指穩(wěn)壓管通過(guò)額定電流時(shí)兩端產(chǎn)生的穩(wěn)定電壓值。該值隨工作電流和溫度的不同而略有改變。由于制造工藝的差別，同一型號(hào)穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值也不完全一致。例如，2CW51型穩(wěn)壓管的Vzmin為3.0V， Vzmax則為3.6V。

　　2、Iz— 額定電流

　　指穩(wěn)壓管產(chǎn)生穩(wěn)定電壓時(shí)通過(guò)該管的電流值。低于此值時(shí)，穩(wěn)壓管雖并非不能穩(wěn)壓，但穩(wěn)壓效果會(huì)變差;高于此值時(shí)，只要不超過(guò)額定功率損耗，也是允許的，而且穩(wěn)壓性能會(huì)好一些，但要多消耗電能。

　　3、Rz— 動(dòng)態(tài)電阻

　　指穩(wěn)壓管兩端電壓變化與電流變化的比值。該比值隨工作電流的不同而改變，一般是工作電流愈大，動(dòng)態(tài)電阻則愈小。例如，2CW7C穩(wěn)壓管的工作電流為 5mA時(shí)，Rz為18Ω;工作電流為1OmA時(shí)，Rz為8Ω;為20mA時(shí)，Rz為2Ω ; 》 20mA則基本維持此數(shù)值。

　　4、Pz— 額定功耗

　　由芯片允許溫升決定，其數(shù)值為穩(wěn)定電壓Vz和允許最大電流Izm的乘積。例如2CW51穩(wěn)壓管的Vz為3V，Izm為20mA，則該管的Pz為60mWo

　　5、α---溫度系數(shù)

　　如果穩(wěn)壓管的溫度變化，它的穩(wěn)定電壓也會(huì)發(fā)生微小變化，溫度變化1℃所引起管子兩端電壓的相對(duì)變化量即是溫度系數(shù)（單位：﹪/℃）。一般說(shuō)來(lái)穩(wěn)壓值低于6V屬于齊納擊穿，溫度系數(shù)是負(fù)的；高于6V的屬雪崩擊穿，溫度系數(shù)是正的。溫度升高時(shí)，耗盡層減小，耗盡層中，原子的價(jià)電子上升到較高的能量，較小的電場(chǎng)強(qiáng)度就可以把價(jià)電子從原子中激發(fā)出來(lái)產(chǎn)生齊納擊穿，因此它的溫度系數(shù)是負(fù)的。雪崩擊穿發(fā)生在耗盡層較寬電場(chǎng)強(qiáng)度較低時(shí)，溫度增加使晶格原子振動(dòng)幅度加大，阻礙了載流子的運(yùn)動(dòng)。這種情況下，只有增加反向電壓，才能發(fā)生雪崩擊穿，因此雪崩擊穿的電壓溫度系數(shù)是正的。這就是為什么穩(wěn)壓值為15V的穩(wěn)壓管其穩(wěn)壓值隨溫度逐漸增大的，而穩(wěn)壓值為5V的穩(wěn)壓管其穩(wěn)壓值隨溫度逐漸減小的原因。例如2CW58穩(wěn)壓管的溫度系數(shù)是+0.07%/°C，即溫度每升高1°C，其穩(wěn)壓值將升高0.07%。

　　對(duì)電源要求比較高的場(chǎng)合，可以用兩個(gè)溫度系數(shù)相反的穩(wěn)壓管串聯(lián)起來(lái)作為補(bǔ)償。由于相互補(bǔ)償，溫度系數(shù)大大減小，可使溫度系數(shù)達(dá)到0.0005%/℃。

　　6、IR— 反向漏電流

　　指穩(wěn)壓二極管在規(guī)定的反向電壓下產(chǎn)生的漏電流。例如2CW58穩(wěn)壓管的VR=1V時(shí)，IR=O.1uA;在VR=6V時(shí)，IR=10uA。

　　齊納二極管的應(yīng)用

　　1、基準(zhǔn)電壓源

　　利用穩(wěn)壓二級(jí)管DZ提供基準(zhǔn)電壓源的電路如圖3所示 經(jīng)過(guò)全波整流和電容濾波得到直流電壓，再經(jīng)過(guò)電阻R和穩(wěn)壓二級(jí)管DZ組成的穩(wěn)壓電路，向負(fù)載RL提供一個(gè)較平穩(wěn)的直流電壓。當(dāng)交流電源電壓不穩(wěn)或負(fù)載變化時(shí)，如交流電壓增加，會(huì)使輸出電壓Uo升高，負(fù)載電壓UL也增大。加在穩(wěn)壓二極管DZ兩端的電壓相應(yīng)增加，假設(shè)此時(shí)穩(wěn)壓管已處于擊穿狀態(tài)，由穩(wěn)壓二極管的伏安特性可知。穩(wěn)壓二極管的電壓稍有增加，其電流會(huì)急劇增加，流過(guò)電阻R的電流隨之增加，UZ電壓增大，使輸出電壓不能升高。從而維持了輸出電壓基本不變。這就是用穩(wěn)壓二極管作基準(zhǔn)電源的基本原理。

　　2、過(guò)電壓保護(hù)電路

　　過(guò)壓保護(hù)電路分為過(guò)低壓保護(hù)和過(guò)高壓保護(hù)電路。某些電路和器件不允許在過(guò)低壓下較長(zhǎng)時(shí)間工作，為此可采用如圖4所示的穩(wěn)壓二極管作過(guò)低電壓保護(hù)電路。當(dāng)電源電壓US超過(guò)穩(wěn)壓管擊穿電壓時(shí)，穩(wěn)壓管DZ擊穿導(dǎo)通，有足夠的電流激勵(lì)繼電器，觸點(diǎn)J1動(dòng)作給負(fù)載RL供電。一旦電源電壓過(guò)低（達(dá)不到穩(wěn)壓管穩(wěn)定電壓值）時(shí)，就沒(méi)有電流流過(guò)繼電器J，J1斷開(kāi)負(fù)載即與電源分開(kāi)。限流電阻SR的選擇原則是：SR=SU／Ij-Rj 其中Us為電源電壓，Ij為繼電器工作電流．Rj為繼電器直流電阻。

　　過(guò)高電壓保護(hù)電路：來(lái)自電源的浪涌電壓過(guò)高．可以采用如圖3所示的穩(wěn)壓管保護(hù)。圖5a是直流電源過(guò)電壓保護(hù)電路，圖5b是交流電源過(guò)電壓保護(hù)電路。正常狀志下，電源電壓低于穩(wěn)壓管的擊穿電壓，團(tuán)穩(wěn)壓管的反向電阻很大，對(duì)電源相當(dāng)于開(kāi)路，穩(wěn)壓管不導(dǎo)通。當(dāng)電源電壓過(guò)高時(shí)，穩(wěn)壓管被擊穿導(dǎo)通，且電流增大，電壓受到限制。

　　3、限幅作用

　　為丁防止放大器等輸出電壓超過(guò)限定值．可采用如圖6所示穩(wěn)壓管限幅電路。其輸出的電壓峰值被限制在約等于穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓值上 該電路為運(yùn)放限幅電路，DZ1和DZ2對(duì)接在反饋電路中。正常工作時(shí)輸出電壓小于穩(wěn)壓管DZ的穩(wěn)定電壓，這條反饋支路不起作用。但當(dāng)輸入電壓達(dá)到ZdSCUUU??條件時(shí)，就有一個(gè)穩(wěn)壓管被擊穿。另一個(gè)正向?qū)?，?fù)反饋加強(qiáng)，使輸出電壓限制在ZdUU?的范圍內(nèi)。ZU為穩(wěn)定電壓，

　　dU為正向?qū)妷骸７€(wěn)壓管用于限幅的基本電路有串聯(lián)和并聯(lián)之分。串聯(lián)限幅的輸出電壓波形是輸入電壓波形中高于穩(wěn)壓管擊穿電壓的部分，它可用來(lái)抑制干擾脈沖，以提高電路的抗干擾能力。還能做鑒幅器。并聯(lián)限幅的輸出電壓波形是輸入波形中低于穩(wěn)壓管穩(wěn)定電壓的部分，它可以用來(lái)整形和穩(wěn)定輸出渡形的幅值。還能將輸入的正弦波整形為方波，或是從壘波整流后的波形得到梯形波。選種梯形渡廣泛應(yīng)用于單結(jié)晶體管的可控觸發(fā)電路中做同步電源之用。

　　4、電平移動(dòng)和放大器之間的耦合

　　一些直流放大器各級(jí)之間無(wú)耦臺(tái)電容或無(wú)變壓器隔離直流時(shí)，各級(jí)間的靜態(tài)工作點(diǎn)會(huì)相互影響。為了使其各級(jí)之間都能得到一個(gè)合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，且被放大的信號(hào)損失較小，常用穩(wěn)壓管充當(dāng)耦合元件。由于穩(wěn)壓管工作在反向擊穿區(qū)的電阻很小，幾乎可以無(wú)衰減地傳遞信號(hào)。在數(shù)字電路中，由不同類(lèi)型導(dǎo)電的晶體管組成的分立元件電路和不同種類(lèi)的數(shù)字集成電路，它們的信號(hào)電平往往有不同的幅值和極性要求，當(dāng)它們相互連接時(shí)，一般都需要加一個(gè)電平移動(dòng)電路接口。

　　如果前級(jí)輸出電平大于后級(jí)要求的輸入電平，且極性相同，通常不用串聯(lián)或并聯(lián)限幅器；若前后級(jí)信號(hào)電平極性相反，則電平轉(zhuǎn)移電路可采用如圖5所示的形式，圖中虛線(xiàn)框的穩(wěn)壓管和一個(gè)電阻組成電平電路：它把信號(hào)電平從0～9.5V變成5～0V，從而可與集成電路相匹配。從圖7所示波形可以看出：通過(guò)電平穆動(dòng)電路后信號(hào)波形不變，但電平移動(dòng)了一個(gè)穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓值。在實(shí)際電路中，常常需要運(yùn)算放大器驅(qū)動(dòng)TTL數(shù)字集成電路，而TTL的工作電壓為5V，多數(shù)運(yùn)算放大器的輸出為?l2V，這顯然不能直接驅(qū)動(dòng)?？捎脠D8所示電路使輸出的電壓信號(hào)箝制在-0.7～5V之間，則可完成驅(qū)動(dòng)。