穩壓二極管比較特殊,基本結構與普通二極管一樣,也有一個(gè)PN結。由于制造工藝的不同,當這種PN結處于反向擊穿狀態(tài)時(shí),PN結不會(huì )損壞(普通二極管的PN結是會(huì )損壞),在穩壓二極管用來(lái)穩定電壓時(shí)就是利用它的這一擊穿特性。由于穩壓二極管具有穩壓作用,因此在很多電路當中均有應用,如穩壓電源、限幅電路、過(guò)壓保護電路、補償電路等等。
一、什么是穩壓二極管
01.穩壓管工作原理
如下圖是穩壓二極管伏安特性曲線(xiàn)圖,當電壓達到穩壓值Uz時(shí),曲線(xiàn)很陡,說(shuō)明流過(guò)穩壓二極管的電流在大小變化時(shí),穩壓二極管兩端的電壓大小基本不變,也就是說(shuō)在一定電壓范圍內,隨著(zhù)流過(guò)穩壓二極管的電流變化,穩壓二極管兩端電壓大小基本保持不變,這就是穩壓二極管的工作原理,它利用的是它的反向工作特性。
02.穩壓管主要參數
①穩定電壓Uz:穩壓管反向擊穿后穩定工作時(shí)的電壓值稱(chēng)為穩定電壓;
②穩定電流Iz:穩壓管反向擊穿后穩定工作時(shí)的反向電流稱(chēng)為穩定電流。穩壓管允許通過(guò)的最大反向電流稱(chēng)為最大穩定電流,使用穩壓管時(shí),工作電流不能超過(guò),一般按大于2倍輸出電壓來(lái)設計;
③動(dòng)態(tài)電阻Rz:穩壓管在反向擊穿的曲線(xiàn)工作時(shí),電壓變化量△Uz與電流變化量△I之比稱(chēng)為動(dòng)態(tài)電阻,動(dòng)態(tài)電阻越小說(shuō)明穩壓性能越好;
④額定功耗Pz:由芯片允許溫升決定,它的額定值為穩定電壓Uz和允許最大電流Iz的乘積。
⑤溫度系數α:穩壓管的溫度變化會(huì )導致穩定電壓發(fā)生微小變化,因此溫度變化1℃所引起管子兩端電壓的相對變化量即是溫度系數,溫度系數越小越好,說(shuō)明穩壓管受溫度影響很小。
二、穩壓二極管的應用電路和原理
1、典型的串聯(lián)型穩壓電路
在此電路中,三極管T的基極被穩壓二極管D穩定在13V,那么其發(fā)射極就輸出恒定的13-0.7=12.3V電壓了,在一定范圍內,無(wú)論輸入電壓升高還是降低,無(wú)論負載電阻大小變化,輸出電壓都保持不變,這個(gè)電路在很多場(chǎng)合下都有應用。
2、電弧抑制電路
在電感線(xiàn)圈上并聯(lián)接入一只合適的穩壓二極管(也可接入一只普通二極管原理一樣)的話(huà),當線(xiàn)圈在導通狀態(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。
3、浪涌保護電路
穩壓管在準確的電壓下?lián)舸?,這就使得它可作為限制或保護之元件來(lái)使用,因為各種電壓的穩壓二極管都可以得到,故對于這種應用特別適宜。圖中的穩壓二極管D是作為過(guò)壓保護器件。只要電源電壓VS超過(guò)二極管的穩壓值D就導通,使繼電器J吸合負載RL就與電源分開(kāi)。
正反向串聯(lián)的作用
如果是兩個(gè)穩壓二極管反向串聯(lián),正、反方向電壓到達穩壓值時(shí),電壓被鉗位(即不能再升高)。
1、經(jīng)常在功率較大的放大電路,功率管的柵極G與源極S即發(fā)射結一個(gè)穩壓二極管,這是通過(guò)限制電壓對G-S起保護作用,防止G-S之間的絕緣層被過(guò)高的電壓擊穿。
2、兩個(gè)二極管反向串聯(lián)后對與之并聯(lián)的電路可起過(guò)壓保護作用,當電路過(guò)壓時(shí),二極管首先擊穿短路。