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標簽 > 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,正向加壓導通,反向加壓不通。這里有個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,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(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)壓二極管的應用電路及應用原理
一、穩(wěn)壓二極管原理及特性
一般三極管都是正向?qū)?,反向截?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:當反向電壓加到一定程度時,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)壓管的型號有2CW、2DW 等系列,它的電路符號如圖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。
在實際應用中,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伏的特點來進行穩(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,可以用它的動態(tài)電阻r來表示:
顯然,對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,動態(tài)電阻越小,穩(wěn)壓管性能就越好。
穩(wěn)壓管的動態(tài)電阻是隨工作電流變化的,工作電流越大。動態(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)。各種型號管子的工作電流和最大允許電流,可以從手冊中查到。
穩(wěn)壓管的穩(wěn)定性能受溫度影響,當溫度變化時,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?shù)臏囟妊a償措施。在穩(wěn)定性能要求很高時,需使用具有溫度補償?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)壓管組成的簡單穩(wěn)壓電路如圖5- l9(a)所示。硅穩(wěn)壓管DW與負載Rfz,并聯(lián),R1為限流電阻。
這個電路是怎樣進行穩(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。
綜上所述可以看出,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。
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