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標(biāo)簽 > 穩(wěn)壓二極管
要理解穩(wěn)壓二極管的工作原理,只要了解二極管的反向特性就行了。所有的晶體二極管,其基本特性是單向?qū)ā>褪钦f,正向加壓導(dǎo)通,反向加壓不通。這里有個(gè)條件就是反向加壓不超過管子的反向耐壓值。
穩(wěn)壓二極管,英文名稱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。[1] 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。
原理
穩(wěn)壓二極管的伏安特性曲線的正向特性和普通二極管差不多,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。
穩(wěn)壓二極管,英文名稱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。[1] 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。
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穩(wěn)壓二極管的應(yīng)用電路及應(yīng)用原理
一、穩(wěn)壓二極管原理及特性
一般三極管都是正向?qū)ǎ聪蚪刂?加在二極管上的反向電壓、如果超過二極管的承受能力,二極管就要擊穿損毀。但是有一種二極管,它的正向特性與普通二極管相同,而反向特性卻比較特殊:當(dāng)反向電壓加到一定程度時(shí),雖然管子呈現(xiàn)擊穿狀態(tài),通過較大電流,卻不損毀,并且這種現(xiàn)象的重復(fù)性很好;反過來著,只要管子處在擊穿狀態(tài),盡管流過管子的電在變化很大,而管子兩端的電壓卻變化極小起到穩(wěn)壓作用。這種特殊的二極管叫穩(wěn)壓管。
穩(wěn)壓管的型號(hào)有2CW、2DW 等系列,它的電路符號(hào)如圖5-17所示。
穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓特性,可用圖5一18所示伏安特性曲線很清楚地表示出來。
穩(wěn)壓管是利用反向擊多區(qū)的穩(wěn)壓特性進(jìn)行工作的,因此、穩(wěn)壓管在電路中要反向連接。穩(wěn)壓管的反向擊穿電壓稱為穩(wěn)定電壓、不同類型穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓也不一樣,某一型號(hào)的穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值固定在口定范圍。例如:2CW11的穩(wěn)壓值是3.2伏到4.5伏,其中某一只管子的穩(wěn)壓值可能是3.5伏,另一只管子則可能是4,2伏。
在實(shí)際應(yīng)用中,如果選擇不到穩(wěn)壓值符合需要的穩(wěn)壓管,可以選用穩(wěn)壓值較低的穩(wěn)壓管,然后串聯(lián)一辦或幾只硅二極管“枕墊”,把穩(wěn)定電壓提高到所需數(shù)值。這是利用硅二極管的正向壓降為0.6~0.7伏的特點(diǎn)來進(jìn)行穩(wěn)壓的。因此,二極管在電路中必須正向連接,這是與穩(wěn)壓管不同的。
穩(wěn)壓管穩(wěn)壓性能的好壞,可以用它的動(dòng)態(tài)電阻r來表示:
顯然,對(duì)于同樣的電流變化量ΔI,穩(wěn)壓管兩端的電壓變化量ΔU越小,動(dòng)態(tài)電阻越小,穩(wěn)壓管性能就越好。
穩(wěn)壓管的動(dòng)態(tài)電阻是隨工作電流變化的,工作電流越大。動(dòng)態(tài)電阻越小。因此,為使穩(wěn)壓效果好,工作電流要選得合。工作電流選得大些,可以減小動(dòng)態(tài)電阻,但不能超過管子的最大允許電流(或最大耗散功率)。各種型號(hào)管子的工作電流和最大允許電流,可以從手冊(cè)中查到。
穩(wěn)壓管的穩(wěn)定性能受溫度影響,當(dāng)溫度變化時(shí),它的穩(wěn)定電壓也要發(fā)生變化,常用穩(wěn)定電壓的溫度系數(shù)來表示這種性能例如2CW19型穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓Uw= 12伏,溫度系數(shù)為0.095%℃,說明溫度每升高1℃,其穩(wěn)定電壓升高11.4毫伏。為提高電路的穩(wěn)定性能,往往采用適當(dāng)?shù)臏囟妊a(bǔ)償措施。在穩(wěn)定性能要求很高時(shí),需使用具有溫度補(bǔ)償?shù)姆€(wěn)壓,如2DW7A、2DW7W、2DW7C 等。
二、穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路圖
由硅穩(wěn)壓管組成的簡(jiǎn)單穩(wěn)壓電路如圖5- l9(a)所示。硅穩(wěn)壓管DW與負(fù)載Rfz,并聯(lián),R1為限流電阻。
這個(gè)電路是怎樣進(jìn)行穩(wěn)壓的呢?
若電網(wǎng)電壓升高,整流電路的輸出電壓Usr也隨之升高,引起負(fù)載電壓Usc 升高。由于穩(wěn)壓管DW與負(fù)載Rfz并聯(lián),Usc 只要有根少一點(diǎn)增長,就會(huì)使流過穩(wěn)壓管的電流急劇增加,使得I1也增大,限流電阻R1上的電壓降增大,從而抵消了Usr的升高,保持負(fù)載電壓Usc 基本不變。反之,若電網(wǎng)電壓降低,引起Usr下降,造成Usc 也下降,則穩(wěn)壓管中的電流急劇減小,使得I1減小,R1上的壓降也減小,從而抵消了Usr的下降,保持負(fù)載電壓Usc 基本不變。
若Usr 不變而負(fù)載電流增加,則R1上的壓降增加,造成負(fù)載電壓Usc 下降。Usc 只要下降一點(diǎn)點(diǎn),穩(wěn)壓管中的電流就迅速減小,使R1上的壓降再減小下來,從而保持R1上的壓降基本不變,使負(fù)載電壓Usc 得以穩(wěn)定。
綜上所述可以看出,穩(wěn)壓管起著電流的自動(dòng)調(diào)節(jié)作 用,而限流電阻起著電壓調(diào)整作用。穩(wěn)壓管的動(dòng)態(tài)電阻越小,限流電阻越大,輸出電壓的穩(wěn)定性越好。
二極管是不可或缺的元件,其中肖特基二極管(SchottkyDiode)和穩(wěn)壓二極管(ZenerDiode)因其特殊功能在不同場(chǎng)景下被廣泛應(yīng)用。盡管它們?cè)?..
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