穩(wěn)壓(齊納)二極管,穩(wěn)壓(齊納)二極管原理/參數(shù)/檢測

穩(wěn)壓二極管是應用在反向擊穿區(qū)的特殊的面接觸型硅晶體二極管。穩(wěn)壓二極管的伏安特性曲線與硅二極管的伏安特性曲線完全一樣，穩(wěn)壓二極管伏安特性曲線的反向區(qū)、符號和典型應用電路如圖1所示。穩(wěn)壓二極管的特性曲線與普通二極管基本相似，只是穩(wěn)壓二極管的反向特性曲線比較陡。穩(wěn)壓二極管的正常工作范圍，是在伏安特性曲線上的反向電流開始突然上升的部分。這一段的電流，對于常用的小功率穩(wěn)壓管來講，一般為幾毫安至幾十毫安。

(a)符號 (b)伏安特性 (c)應用電路圖1 穩(wěn)壓二極管的伏安特性

穩(wěn)壓二極管的故障主要表現(xiàn)在開路、短路和穩(wěn)壓值不穩(wěn)定。在這3種故障中，前一種故障表現(xiàn)出電源電壓升高；后2種故障表現(xiàn)為電源電壓變低到零伏或輸出不穩(wěn)定。

常用穩(wěn)壓二極管的型號及穩(wěn)壓值如下表：

型號：1N4728 1N4729 1N4730 1N4732 1N4733 1N4734 1N4735 1N4744 1N4750 1N4751 1N4761

穩(wěn)壓值：3.3V 3.6V 3.9V 4.7V 5.1V 5.6V 6.2V 15V 27V 30V 75V

（1）穩(wěn)定電壓Vz：穩(wěn)定電壓就是穩(wěn)壓二極管在正常工作時，管子兩端的電壓值。這個數(shù)值隨工作電流和溫度的不同略有改變，既是同一型號的穩(wěn)壓二極管，穩(wěn)定電壓值也有一定的分散性， 例如2CW14硅穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)定電壓為6～7.5V。

（2）耗散功率PM：反向電流通過穩(wěn)壓二極管的PN結時，要產(chǎn)生一定的功率損耗，PN結的溫度也將升高。根據(jù)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。

最大耗散功率PZM：是穩(wěn)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。

（3）穩(wěn)定電流IZ、最小穩(wěn)定電流IZmin、大穩(wěn)定電流IZmax 穩(wěn)定電流：工作電壓等于穩(wěn)定電壓時的反向電流；最小穩(wěn)定電流：穩(wěn)壓二極管工作于穩(wěn)定電壓時所需的最小反向電流；最大穩(wěn)定電流：穩(wěn)壓二極管允許通過的最大反向電流。

(4)動態(tài)電阻rZ：其概念與一般二極管的動態(tài)電阻相同，只不過穩(wěn)壓二極管的動態(tài)電阻是從它的反向特性上求取的。rZ愈小，反映穩(wěn)壓管的擊穿特性愈陡。

rz=△VZ/△IZ

(5)穩(wěn)定電壓溫度系數(shù)：溫度的變化將使VZ改變，在穩(wěn)壓管中，當|VZ| ＞7 V時，VZ具有正溫度系數(shù)，反向擊穿是雪崩擊穿。

當|VZ|＜4V時，VZ具有負溫度系數(shù)，反向擊穿是齊納擊穿。

當4V＜|VZ|＜7V時，穩(wěn)壓管可以獲得接近零的溫度系數(shù)。這樣的穩(wěn)壓二極管可以作為標準穩(wěn)壓管使用。

穩(wěn)壓二極管的檢測

（1）正、負電極的判別 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記的一端為負極，另一端為正極。對標志不清楚的穩(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，即用萬用表R×1k檔，將兩表筆分別接穩(wěn)壓二極管的兩個電極，測出一個結果后，再對調(diào)兩表筆進行測量。在兩次測量結果中，阻值較小那一次，黑表筆接的是穩(wěn)壓二極管的正極，紅表筆接的是穩(wěn)壓二極管的負極。

若測得穩(wěn)壓二極管的正、反向電阻均很小或均為無窮大，則說明該二極管已擊穿或開路損壞。

（2）穩(wěn)壓值的測量 用0~30V連續(xù)可調(diào)直流電源，對于13V以下的穩(wěn)壓二極管，可將穩(wěn)壓電源的輸出電壓調(diào)至15V，將電源正極串接1只1.5kΩ限流電阻后與被測穩(wěn)壓二極管的負極相連接，電源負極與穩(wěn)壓二極管的正極相接，再用萬用表測量穩(wěn)壓二極管兩端的電壓值，所測的讀數(shù)即為穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓值。若穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓值高于15V，則應將穩(wěn)壓電源調(diào)至20V以上。

也可用低于1000V的兆歐表為穩(wěn)壓二極管提供測試電源。其方法是：將兆歐表正端與穩(wěn)壓二極管的負極相接，兆歐表的負端與穩(wěn)壓二極管的正極相接后，按規(guī)定勻速搖動兆歐表手柄，同時用萬用表監(jiān)測穩(wěn)壓二極管兩端電壓值（萬用表的電壓檔應視穩(wěn)定電壓值的大小而定），待萬用表的指示電壓指示穩(wěn)定時，此電壓值便是穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)定電壓值。

若測量穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)定電壓值忽高忽低，則說明該二極管的性不穩(wěn)定。

穩(wěn)壓二極管的應用

穩(wěn)壓管常用在整流濾波電路之后，用于穩(wěn)定直流輸出電壓的小功率電源設備中。

如圖2所示，由R、Dz組成的就是穩(wěn)壓電路，穩(wěn)壓管在電路中穩(wěn)定電壓的原理如下：

只要R參數(shù)選得適當，就可以基本上抵消Vi的升高值，因而使Vo基本保持不變。

可見，在這種穩(wěn)壓電路中， 起自動調(diào)節(jié)作用的主要是穩(wěn)壓二極管Dz，當輸出電壓有較小的變化時， 將引起穩(wěn)壓二極管電流Iz的較大變化，通過限流電阻R的補償作用，保持輸出電壓Vo基本不變。

限流電阻R的選擇：?

（1）當I0=I0min、VI=VImax時要求：

（2）當I0=I0max、VI=VImin時要求：

故R的取值范圍為：

穩(wěn)壓二極管的選用?

穩(wěn)壓二極管一般用在穩(wěn)壓電源中作為基準電壓源或用在過電壓保護電路中作為保護二極管。

選用的穩(wěn)壓二極管，應滿足應用電路中主要參數(shù)的要求。穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)定電壓值應與應用電路的基準電壓值相同，穩(wěn)壓二極管的最大穩(wěn)定電流應高于應用電路的最大負載電流50%左右。

穩(wěn)壓二極管的代換?

穩(wěn)壓二極管損壞后，應采用同型號穩(wěn)壓二極管或電參數(shù)相同的穩(wěn)壓二極管來更換。

可以用具有相同穩(wěn)定電壓值的高耗散功率穩(wěn)壓二極管來代換耗散功率低的穩(wěn)壓二極管，但不能用耗散功率低的穩(wěn)壓二極管來代換耗散功率高的穩(wěn)壓二極管。例如，0.5W、6.2V的穩(wěn)壓二極管可以用1W、6.2V穩(wěn)壓二極管代換。