穩(wěn)壓二極管比較特殊，基本結(jié)構(gòu)與普通二極管一樣，也有一個(gè)PN結(jié)。由于制造工藝的不同，當(dāng)這種PN結(jié)處于反向擊穿狀態(tài)時(shí)，PN結(jié)不會(huì)損壞(普通二極管的PN結(jié)是會(huì)損壞)，在穩(wěn)壓二極管用來(lái)穩(wěn)定電壓時(shí)就是利用它的這一擊穿特性。由于穩(wěn)壓二極管具有穩(wěn)壓作用，因此在很多電路當(dāng)中均有應(yīng)用，如穩(wěn)壓電源、限幅電路、過(guò)壓保護(hù)電路、補(bǔ)償電路等等。
一、什么是穩(wěn)壓二極管
1、穩(wěn)壓管工作原理
如下圖是穩(wěn)壓二極管伏安特性曲線圖，當(dāng)電壓達(dá)到穩(wěn)壓值Uz時(shí)，曲線很陡，說(shuō)明流過(guò)穩(wěn)壓二極管的電流在大小變化時(shí)，穩(wěn)壓二極管兩端的電壓大小基本不變，也就是說(shuō)在一定電壓范圍內(nèi)，隨著流過(guò)穩(wěn)壓二極管的電流變化，穩(wěn)壓二極管兩端電壓大小基本保持不變，這就是穩(wěn)壓二極管的工作原理，它利用的是它的反向工作特性。
2、穩(wěn)壓管主要參數(shù)
①穩(wěn)定電壓Uz：穩(wěn)壓管反向擊穿后穩(wěn)定工作時(shí)的電壓值稱為穩(wěn)定電壓;
②穩(wěn)定電流Iz：穩(wěn)壓管反向擊穿后穩(wěn)定工作時(shí)的反向電流稱為穩(wěn)定電流。穩(wěn)壓管允許通過(guò)的最大反向電流稱為最大穩(wěn)定電流，使用穩(wěn)壓管時(shí),工作電流不能超過(guò)，一般按大于2倍輸出電壓來(lái)設(shè)計(jì);
③動(dòng)態(tài)電阻Rz：穩(wěn)壓管在反向擊穿的曲線工作時(shí),電壓變化量△Uz與電流變化量△I之比稱為動(dòng)態(tài)電阻，動(dòng)態(tài)電阻越小說(shuō)明穩(wěn)壓性能越好;
④額定功耗Pz：由芯片允許溫升決定，它的額定值為穩(wěn)定電壓Uz和允許最大電流Iz的乘積。
⑤溫度系數(shù)α：穩(wěn)壓管的溫度變化會(huì)導(dǎo)致穩(wěn)定電壓發(fā)生微小變化，因此溫度變化1℃所引起管子兩端電壓的相對(duì)變化量即是溫度系數(shù)，溫度系數(shù)越小越好，說(shuō)明穩(wěn)壓管受溫度影響很小。
二、穩(wěn)壓二極管的應(yīng)用電路和原理
1、典型的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路
在此電路中，三極管 T 的基極被穩(wěn)壓二極管 D 穩(wěn)定在 13V，那么其發(fā)射極就輸出恒定的 13-0.7=12.3V 電壓了，在一定范圍內(nèi)，無(wú)論輸入電壓升高還是降低，無(wú)論負(fù)載電阻大小變化，輸出電壓都保持不變，這個(gè)電路在很多場(chǎng)合下都有應(yīng)用。
2、電視機(jī)里的過(guò)壓保護(hù)電路
115V 是電視機(jī)主供電電壓，當(dāng)電源輸出電壓過(guò)高時(shí)，D 導(dǎo)通，三極管 T 導(dǎo)通，其集電極電位將由原來(lái)的高電平(5V)變?yōu)榈碗娖?，通過(guò)待機(jī)控制線的電壓使電視機(jī)進(jìn)入待機(jī)保護(hù)狀態(tài)。
3、電弧抑制電路
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。
4、浪涌保護(hù)電路
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(lái)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(guò)壓保護(hù)器件。只要電源電壓 VS 超過(guò)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。
正反向串聯(lián)的作用
如果是兩個(gè)穩(wěn)壓二極管反向串聯(lián)，正、反方向電壓到達(dá)穩(wěn)壓值時(shí)，電壓被鉗位(即不能再升高)。
1、經(jīng)常在功率較大的放大電路，功率管的柵極 G 與源極 S 即發(fā)射結(jié)一個(gè)穩(wěn)壓二極管，這是通過(guò)限制電壓對(duì) G-S 起保護(hù)作用，防止 G-S 之間的絕緣層被過(guò)高的電壓擊穿。
2、兩個(gè)二極管反向串聯(lián)后對(duì)與之并聯(lián)的電路可起過(guò)壓保護(hù)作用，當(dāng)電路過(guò)壓時(shí)，二極管首先擊穿短路。
審核編輯：湯梓紅
?