一、稳压二极管介绍
稳压二极管,英文名称Zener diode,又叫齐纳二极管。此二极管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件。在这临界击穿点上,反向电阻降低到一个很小的数值,在这个低阻区中电流增加而电压则保持恒定,稳压二极管是根据击穿电压来分档的,因为这种特性,稳压管主要被作为稳压器或电压基准元件使用。其伏安特性见图,稳压二极管可以串联起来以便在较高的电压上使用,通过串联就可获得更多的稳定电压。
稳压二极管的特点就是反向通电尚未击穿前,其两端的电压基本保持不变。这样,当把稳压管接入电路以后,若由于电源电压发生波动,或其它原因造成电路中各点电压变动时,负载两端的电压将基本保持不变。
稳压二极管在电路中常用“ZD”加数字表示,如:ZD5表示编号为5的稳压管。
二、稳压二极管的主要参数
1)稳定电压Uz
稳定电压就是稳压二极管在反向击穿区时的工作电压,管子两端的电压值。这个数值随工作电流和温度的不同略有改变,即使同一型号的稳压二极管,稳定电压值也有一定的分散性,例如2CW14硅稳压二极管的稳定电压为6~7.5V。
2)耗散功率Pz
反向电流通过稳压二极管的PN结时,要产生一定的功率损耗,PN结的温度也将升高。根据允许的PN结工作温度决定出管子的耗散功率。通常小功率管约为几百毫瓦至几瓦。最大耗散功率Pzm:是稳压管的最大功率损耗取决于PN结的面积和散热等条件。反向工作时,PN结的功率损耗为:Pz=Vz*Iz,由Pzm和Vz可以决定Izmax。
3)稳定电流Iz
最小稳定电流Izmin、大稳定电流Izmax稳定电流:工作电压等于稳定电压时的反向电流;最小稳定电流:稳压二极管工作于稳定电压时所需的最小反向电流;最大稳定电流:稳压二极管允许通过的最大反向电流。
动态电阻rz其概念与一般二极管的动态电阻相同,只不过稳压二极管的动态电阻是从它的反向特性上求取的。rz愈小,反映稳压管的击穿特性愈陡。 rz=△Vz/△Iz
4)温度系数
温度的变化将使VZ改变,在稳压管中,当|VZ|》7V时,Vz具有正温度系数,反向击穿是雪崩击穿。 当|Vz|《4V时,VZ具有负温度系数,反向击穿是齐纳击穿。
当4V《|Vz|《7V时,稳压管可以获得接近零的温度系数。这样的稳压二极管可以作为标准稳压管使用
三、稳压二极管的应用
1、浪涌保护电路
(如图2):
稳压管在准确的电压下击穿,这就使得它可作为限制或保护之元件来使用,因为各种电压的稳压二极管都可以得到,故对于这种应用特别适宜。图中的稳压二极管D是作为过压保护器件。只要电源电压VS超过二极管的稳压值D就导通,使继电器J吸合负载RL就与电源分开。
2、电视机里的过压保护电路
(如图3):
EC是电视机主供电压,当EC
电压过高时,D导通,三极管BG导通,其集电极电位将由原来的高电平(5V)变为低电平,通过待机控制线的控制使电视机进入待机保护状态。
3、电弧抑制电路
如图4:在电感线圈上并联接入一只合适的稳压二极管(也可接入一只普通二极管原理一样)的话,当线圈在导通状态切断时,由于其电磁能释放所产生的高压就被二极管所吸收,所以当开关断开时,开关的电弧也就被消除了。这个应用电路在工业上用得比较多,如一些较大功率的电磁吸控制电路就用到它。
4、串联型稳压电路
(如图5):
在此电路中,串联稳压管,BG的基极被稳压二极管D钳定在13V,那么其发射极就输出恒定的12V电压了。这个电路在很多场合下都有应用。