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標簽 > 穩壓管
穩壓二極管（又叫齊納二極管）是一種硅材料制成的面接觸型晶體二極管，簡稱穩壓管。 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體器件。
穩壓二極管（又叫齊納二極管）是一種硅材料制成的面接觸型晶體二極管，簡稱穩壓管。［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體器件。穩壓管在反向擊穿時，在一定的電流范圍內（或者說在一定功率損耗范圍內），端電壓幾乎不變，表現出穩壓特性，因而廣泛應用于穩壓電源與限幅電路之中。穩壓二極管是根據擊穿電壓來分檔的，因為這種特性，穩壓管主要被作為穩壓器或電壓基準元件使用。穩壓二極管可以串聯起來以便在較高的電壓上使用，通過串聯就可獲得更多的穩定電壓，稱為雙向穩壓管。
穩壓二極管（又叫齊納二極管）是一種硅材料制成的面接觸型晶體二極管，簡稱穩壓管。［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體器件。穩壓管在反向擊穿時，在一定的電流范圍內（或者說在一定功率損耗范圍內），端電壓幾乎不變，表現出穩壓特性，因而廣泛應用于穩壓電源與限幅電路之中。穩壓二極管是根據擊穿電壓來分檔的，因為這種特性，穩壓管主要被作為穩壓器或電壓基準元件使用。穩壓二極管可以串聯起來以便在較高的電壓上使用，通過串聯就可獲得更多的穩定電壓，稱為雙向穩壓管。
主要參數
穩定電壓Uz指穩壓管通過額定電流時兩端產生的穩定電壓值。［2］ 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，同一型號穩壓管的穩壓值也不完全一致。例如，2CW51型穩壓管的Vzmin為3.0V，Vzmax則為3.6V。
耗散功率Pz反向電流通過穩壓二極管的PN結時，要產生一定的功率損耗，PN結的溫度也將升高。根據允許的PN結工作溫度決定出管子的耗散功率。通常小功率管約為幾百毫瓦至幾瓦。［3］ 最大耗散功率Pzm：是穩壓管的最大功率損耗取決于PN結的面積和散熱等條件。反向工作時，PN結的功率損耗為：Pz=Vz*Iz，由Pzm和Vz可以決定Izmax。
穩定電流Iz最小穩定電流Izmin、大穩定電流Izmax穩定電流：工作電壓等于穩定電壓時的反向電流；最小穩定電流：穩壓二極管工作于穩定電壓時所需的最小反向電流；最大穩定電流：穩壓二極管允許通過的最大反向電流。
動態電阻rz其概念與一般二極管的動態電阻相同，只不過穩壓二極管的動態電阻是從它的反向特性上求取的。rz愈小，反映穩壓管的擊穿特性愈陡。 rz=△Vz/△Iz
溫度系數Ctv溫度的變化將使VZ改變，在穩壓管中，當|VZ|》7V時，Vz具有正溫度系數，反向擊穿是雪崩擊穿。 當|Vz|《4V時，VZ具有負溫度系數，反向擊穿是齊納擊穿。當4V《|Vz|《7V時，穩壓管可以獲得接近零的溫度系數。這樣的穩壓二極管可以作為標準穩壓管使用。例如2CW58穩壓管的Ctv是+0.07%/°C，即溫度每升高1°C，其穩壓值將升高0.07%。
動態電阻Rz指穩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，動態電阻則愈小。例如，2CW7C穩壓管的工作電流為5mA時，Rz為18Ω；工作電流為10mA時，Rz為8Ω;為20mA時，Rz為2Ω。Rz=DVz/DIz，Rz愈大，反映穩壓管的擊穿特性愈陡。［4］
漏電流IR指穩壓二極管在規定的反向電壓下產生的漏電流。例如2CW58穩壓管的VR=1V時，IR=0.1uA;在VR=6V時，IR=10uA。
工作原理
穩壓管也是一種晶體二極管，它是利用PN結的擊穿區具有穩定電壓的特性來工作的。穩壓管在穩壓設備和一些電子電路中獲得廣泛的應用。把這種類型的二極管稱為穩壓管，以區別用在整流、檢波和其他單向導電場合的二極管。穩壓二極管的特點就是擊穿后，其兩端的電壓基本保持不變。這樣，當把穩壓管接入電路以后，若由于電源電壓發生波動，或其它原因造成電路中各點電壓變動時，負載兩端的電壓將基本保持不變。［5］ 穩壓管反向擊穿后，電流雖然在很大范圍內變化，但穩壓管兩端的電壓變化很小。利用這一特性，穩壓管在電路中能起穩壓作用。因為這種特性，穩壓管主要被作為穩壓器或電壓基準元件使用。其伏安特性見穩壓二極管可以串聯起來以便在較高的電壓上使用，通過串聯就可獲得更多的穩定電壓。三端穩壓管嚴格說來屬于集成電路，將輸出電壓與內部的基準電壓比較后驅動調整管調整到穩定的一個數值。單獨的元件可用萬用表測量各腳間電阻來粗略判別是否損壞，最好是接入電路中測量。電壓調整率和紋波等指標就只有用專業儀器測試了。業余條件下也可用示波器定性檢查。穩壓管也是一種晶體二極管，它是利用PN結的擊穿區具有穩定電壓的特性來工作的。穩壓管在穩壓設備和一些電子電路中獲得廣泛的應用。我們把這種類型的二極管稱為穩壓管，以區別用在整流、檢波和其他單向導電場合的二極管。（1）穩定電壓Uz Uz就是PN結的擊穿電壓，它隨工作電流和溫度的不同而略有變化。對于同一型號的穩壓管來說，穩壓值有一定的離散性。（2）穩定電流Iz 穩壓管工作時的參考電流值。它通常有一定的范圍，即Izmin——Izmax。（3）動態電阻rz 它是穩壓管兩端電壓變化與電流變化的比值，如上圖所示，即這個數值隨工作電流的不同而改變。通常工作電流越大，動態電阻越小，穩壓性能越好。（4）電壓溫度系數 它是用來說明穩定電壓值受溫度變化影響的系數。不同型號的穩壓管有不同的穩定電壓的溫度系數，且有正負之分。穩壓值低于4v的穩壓管，穩定電壓的溫度系數為負值；穩壓值高于6v的穩壓管，其穩定電壓的溫度系數為正值；介于4V和6V之間的，可能為正，也可能為負。在要求高的場合，可以用兩個溫度系數相反的管子串聯進行補償（如2DW7）。（5）額定功耗Pz 前已指出，工作電流越大，動態電阻越小，穩壓性能越好，但是最大工作電流受到額定功耗Pz的限制，超過Pz將會使穩壓管損壞。
穩壓二極管和二極管區別
第一，二極管一般在正向電壓下工作，穩壓管則在反向擊穿狀態下工作，二者用法不同；
第二，普通二極管的反向擊穿電壓一般在40V以上，高的可達幾百伏至上千伏，而且在伏安特性曲線反向擊穿的一段不陡，即反向擊穿電壓的范圍較大，動態電阻也比較大。對于穩壓管，當反向電壓超過其工作電壓Vz（亦稱齊納電壓或穩定電壓）時，反向電流將突然增大，而器件兩端的電壓基本保持恒定。對應的反向伏安特性曲線非常陡，動態電阻很小。穩壓管可用作穩壓器、電壓基準、過壓保護、電平轉換器等。
穩壓二極管的穩壓特性是什么？
穩壓二極管通常是工作在反向擊穿狀態。
穩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，反向電阻很大，反向漏電流極小。但是，當反向電壓臨近反向電壓的臨界值時，反向電流驟然增大，稱為擊穿，在這一臨界擊穿點上，反向電阻驟然降至很小值。
盡管電流在很大的范圍內變化，而二極管兩端的電壓卻基本上穩定在擊穿電壓附近，從而實現了二極管的穩壓功能。
下圖為穩壓二極管的伏安特性曲線
TVS和一般的穩壓二極管有什么區別
一、穩壓管和TVS管的工作原理 穩壓二極管（又叫齊納二極管），是一種直到臨界反向擊穿電壓前都具有很高電阻的半導體器件，在這臨界擊穿點上，反向電阻降低到一個很小的數值，在這個低阻區中電流增加而電壓則保持恒定。穩壓二極管是根據擊穿電壓來分檔的，因為這種特性，穩壓管主要被作為穩壓器或電壓基準元件使用。穩壓二極管可以串聯起來以便在較高的電壓上使用，通過串聯就可獲得更多的穩定電壓。 TVS（Transient Voltage Suppresser瞬態電壓抑制器）是普遍使用的一種新型高效電路保護器件，它具有極快的響應時間（亞納秒級）和相當高的浪涌吸收能力。當它的兩端經受瞬間的高能量沖擊時，TVS能以極高的速度把兩端間的阻抗值由高阻抗變為低阻抗，以吸收一個瞬間大電流，從而把它的兩端電壓鉗制在一個預定的數值上，從而保護后面的電路元件不受瞬態高壓尖峰脈沖的沖擊。正因為如此，TVS可用于保護設備或電路免受靜電、電感性負載切換時產生的瞬變電壓，以及感應雷所產生的過電壓。 TVS管和穩壓管一樣，也是反向應用的。其中VR稱為最大轉折電壓，是反向擊穿之前的臨界電壓。VB是擊穿電壓，其對應的反向電流IT一般取值為1 mA。VC是最大箝位電壓，當TVS管中流過的峰值電流為IPP的大電流時，管子兩端電壓就不再上升了。因此TVS管能夠始終把被保護的器件或設備的端口電壓限制在VB～VC的有效區內。與穩壓管不同的是，IPP的數值可達數百安培，而箝位響應時間僅為1×10-12s。TVS的最大允許脈沖功率為PM=VCIPP，且在給定最大鉗位電壓下，功耗PM越大，其浪涌電流的承受能力越大。 2、穩壓管和TVS管的異同 電子系統的應用當中，電壓及電流的瞬態干擾會經常造成電子設備的損壞，瞬態干擾的顯著特點是作用時間極短，但電壓幅度高、瞬態能量大，所以破壞性很大。為了防止這種破壞，TVS管得到了廣泛的應用，TVS（Transient Voltage Suppressor）是一種在穩壓管工藝基礎上發展起來的一高效能的電路保護器件，其電路符號和普通穩壓二極管相同，外形也與普通二極管無異，當TVS管兩端經受瞬間的高能量沖擊時，它能以極高的速度（最高達1*10-12秒）使其阻抗驟然降低，同時吸收一個大電流，將其兩端間的電壓箝位在一個預定的數值上，從而確保后面的電路元件免受瞬態高能量的沖擊而損壞。我們在一些精密電子設備中經常可以看到TVS二極管作為ESD防護的主要手段之一。 作為二者的共同點，它們都可以用來穩壓，并且都工作在反向截止狀態下，其正向特性與普通二極管相同，反向特性為典型的PN結雪崩器件。但是TVS管齊納擊穿電流更小，大于10V的穩壓只有1mA，相對來說齊納二極管擊穿電流要大不少，但是齊納二極管穩壓精度可以做的比較高。而且TVS管強調的是瞬態響應，所以其時間參數就很重要了，也就是說穩壓二極管的響應時間通常要比TVS管的慢。同時TVS管的功率較大，而穩壓管的功率較小。 其次，從概念上理解，TVS管主要是防止瞬間大電壓的影響，最終可以達到穩壓的目的，這與穩壓管的作用是有區別的。
前面兩篇文章分別聊了TVS管的幾個參數以及和穩壓管的區別，這兩個在面試中經常會被問到。今天再聊一個命中率更高的問題，不信你往下看。
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