穩(wěn)壓二極管工作原理
一、穩(wěn)壓二極管原理及特性
一般三極管都是正向導通，反向截止；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；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)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，工作電流要選得合適。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節(jié)作用，而限流電阻起著電壓調整作用。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。
穩(wěn)壓二極管，英文名稱Zener diode，又叫齊納二極管。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.其伏安特性見圖1，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)就可獲得更多的穩(wěn)定電壓。
穩(wěn)壓二極管工作原理一種用于穩(wěn)定電壓的單結二極管。它的伏安特性，穩(wěn)壓二極管符號如圖1所示。結構同整流二極管。加在穩(wěn)壓二極管的反向電壓增加到一定數(shù)值時，將可能有大量載流子隧穿偽結的位壘，形成大的反向電流，此時電壓基本不變，稱為隧道擊穿。當反向電壓比較高時，在位壘區(qū)內將可能產生大量載流子，受強電場作用形成大的反向電流，而電壓亦基本不變，為雪崩擊穿。因此，反向電壓臨近擊穿電壓時，反向電流迅速增加，而反向電壓幾乎不變。這個近似不變的電壓稱為齊納電壓（隧道擊穿）或雪崩電壓（雪崩擊穿） 。
穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù) 1.Vz— 穩(wěn)定電壓。 指穩(wěn)壓管通過額定電流時兩端產生的穩(wěn)定電壓值。該值隨工作電流和溫度的不同而略有改變。由于制造工藝的差別，同一型號穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值也不完全一致。例如，2CW51型穩(wěn)壓管的Vzmin為3.0V, Vzmax則為3.6V。 2.Iz— 穩(wěn)定電流。 指穩(wěn)壓管產生穩(wěn)定電壓時通過該管的電流值。低于此值時，穩(wěn)壓管雖并非不能穩(wěn)壓，但穩(wěn)壓效果會變差;高于此值時，只要不超過額定功率損耗，也是允許的，而且穩(wěn)壓性能會好一些，但要多消耗電能。 3.Rz— 動態(tài)電阻。 指穩(wěn)壓管兩端電壓變化與電流變化的比值。該比值隨工作電流的不同而改變，一般勝作電流愈大，動態(tài)電阻則愈小。例如，2CW7C穩(wěn)壓管的工作電流為5mA時，Rz為18Ω;工作電流為1OmA時，Rz為8Ω;為20mA時，Rz為2Ω > 20mA則基本維持此數(shù)值。 4.Pz— 額定功耗。 由芯片允許溫升決定，其數(shù)值為穩(wěn)定電壓Vz和允許最大電流Izm的乘積。例如2CW51穩(wěn)壓管的Vz為3V，Izm為20mA，則該管的Pz為60mWo 5.Ctv— 電壓溫度系數(shù)。 是說明穩(wěn)定電壓值受溫度影響的參數(shù)。例如2CW58穩(wěn)壓管的Ctv是+0.07%/°C，即溫度每升高1°C，其穩(wěn)壓值將升高0.07%。 6.IR— 反向漏電流。 指穩(wěn)壓二極管在規(guī)定的反向電壓下產生的漏電流。例如2CW58穩(wěn)壓管的VR=1V時，IR=O.1uA;在VR=6V時，IR=10uA。 (三)選擇二極管的基本原則 1.要求導通電壓低時選鍺管;要求反向電流小時選硅管。 2.要求導通電流大時選面結合型;要求工作頻率高時選點接觸型。 3.要求反向擊穿電壓高時選硅管。 4.要求耐高溫時選硅管。
肖特基二極管是以其發(fā)明人肖特基博士（Schottky）命名的，SBD是肖特基勢壘二極管（SchottkyBarrierDiode,縮寫成SBD）的簡稱。SBD不是利用P型半導體與N型半導體接觸形成PN結原理制作的，而是利用金屬與半導體接觸形成的金屬－半導體結原理制作的。因此，SBD也稱為金屬－半導體（接觸）二極管或表面勢壘二極管，它是一種熱載流子二極管。
肖特基二極管是以其發(fā)明人華特?肖特基博士（Walter Hermann Schottky，1886年7月23日—1976年3月4日）命名的，SBD是肖特基勢壘二極管