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(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。
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(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)壓管的型號(hào)有2CW 、2DW 等系列,它的電路符號(hào)如圖。
穩(wěn)壓管的伏安特性曲線:
由硅穩(wěn)壓管組成的簡(jiǎn)單穩(wěn)壓電路如圖,這個(gè)電路是怎樣進(jìn)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(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(zhǎng),就會(huì)使流過(guò)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(lái),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。
得出結(jié)論: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。
1、在電路中識(shí)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(hào)為1的穩(wěn)壓管。
2、正負(fù)極識(shí)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(fù)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(fù)極,另一端為正極。對(duì)標(biāo)志不清楚的穩(wěn)壓二極管,也可以用萬(wàn)用表判別其極性,測(cè)量的方法與普通二極管相同。
3、色環(huán)穩(wěn)壓二極管識(shí)別
色環(huán)穩(wěn)壓二極管上的色環(huán)代表兩個(gè)含義:一是代表數(shù)字,二是代表小數(shù)點(diǎn)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(duì)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(wàn)用表R×1K擋,按把被測(cè)管的正、負(fù)電極判斷出來(lái)。然后將萬(wàn)用表?yè)苤罵×10K擋上,黑表筆接被測(cè)管的負(fù)極,紅表筆接被測(cè)管的正極,若此時(shí)測(cè)得的反向電阻值比用R×1K擋測(cè)量的反向電阻小很多,說(shuō)明被測(cè)管為穩(wěn)壓管;反之,如果測(cè)得的反向電阻值仍很大,說(shuō)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(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(kāi)。
EC是電視機(jī)主供電壓,當(dāng)EC 電壓過(guò)高時(shí),D導(dǎo)通, 三極管BG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)控制線的控制使電視機(jī)進(jìn)入待機(jī)保護(hù)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(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(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí),開(kāi)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。
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(gè)電路在很多場(chǎng)合下都有應(yīng)用。