穩(wěn)壓二極管又叫齊納二極管。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。在這臨界擊穿點上,反向電阻降低到一個很小的數(shù)值,在這個低阻區(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,因為這種特性,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。
穩(wěn)壓二極管是電子電路中常用的一種二極管,是一種用于穩(wěn)定電壓,且工作在反向擊穿狀態(tài)下的二極管。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,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,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(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,從而實現(xiàn)了二極管的穩(wěn)壓功能。
穩(wěn)壓管的型號有2CW 、2DW 等系列,它的電路符號如圖。
穩(wěn)壓管的伏安特性曲線:
由硅穩(wěn)壓管組成的簡單穩(wěn)壓電路如圖,這個電路是怎樣進行穩(wěn)壓的呢?
分析:若電網(wǎng)電壓升高,整流電路的輸出電壓Usr 也隨之升高,引起負載電壓Usc 升高。由于穩(wěn)壓管DW與負載Rfz 并聯(lián),Usc 只要有根少一點增長,就會使流過穩(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,保持負載電壓Usc 基本不變。
若Usr 不變而負載電流增加,則R1上的壓降增加,造成負載電壓Usc 下降。Usc 只要下降一點點,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,使負載電壓Usc 得以穩(wěn)定。
得出結(jié)論:穩(wěn)壓管起著電流的自動調(diào)節(jié)作用,而限流電阻起著電壓調(diào)整作用。穩(wěn)壓管的動態(tài)電阻越小,限流電阻越大,輸出電壓的穩(wěn)定性越好。
1、在電路中識別
穩(wěn)壓二極管在電路中常用“ZD”加數(shù)字表示,如:ZD1表示編號為1的穩(wěn)壓管。
2、正負極識別
從外形上看,金屬封裝穩(wěn)壓二極管管體的正極一端為平面形,負極一端為半圓面形。塑封穩(wěn)壓二極管管體上印有彩色標(biāo)記的一端為負極,另一端為正極。對標(biāo)志不清楚的穩(wěn)壓二極管,也可以用萬用表判別其極性,測量的方法與普通二極管相同。
3、色環(huán)穩(wěn)壓二極管識別
色環(huán)穩(wěn)壓二極管上的色環(huán)代表兩個含義:一是代表數(shù)字,二是代表小數(shù)點位數(shù)(通常色環(huán)穩(wěn)壓二極管都是取一位小數(shù),用棕色表示。也可理解為倍率即:×10(的-1次方),具體顏色對應(yīng)的數(shù)字同色環(huán)電阻)。
4、與普通整流二極管區(qū)分
首先利用萬用表R×1K擋,按把被測管的正、負電極判斷出來。然后將萬用表撥至R×10K擋上,黑表筆接被測管的負極,紅表筆接被測管的正極,若此時測得的反向電阻值比用R×1K擋測量的反向電阻小很多,說明被測管為穩(wěn)壓管;反之,如果測得的反向電阻值仍很大,說明該管為整流二極管或檢波二極管。
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之元件來使用,因為各種電壓的穩(wěn)壓二極管都可以得到,故對于這種應(yīng)用特別適宜。圖中的穩(wěn)壓二極管D是作為過壓保護器件。只要電源電壓VS超過二極管的穩(wěn)壓值D就導(dǎo)通,使繼電器J吸合負載RL就與電源分開。
EC是電視機主供電壓,當(dāng)EC 電壓過高時,D導(dǎo)通, 三極管BG導(dǎo)通,其 集電極電位將由原來的高電平(5V)變?yōu)榈碗娖?,通過待機控制線的控制使電視機進入待機保護狀態(tài)。
如圖所示: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,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,開關(guān)的電弧也就被消除了。這個應(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。
電路如圖所示,在此電路中,串聯(lián)穩(wěn)壓管,BG的基極被穩(wěn)壓二極管D鉗定在13V,那么其發(fā)射極就輸出恒定的12V電壓了。這個電路在很多場合下都有應(yīng)用。