稳压二极管（Zener Diode）和恒流二极管（Constant Current Diode, CRD）是功能完全不同的半导体器件，核心差异体现在输出特性、工作原理、电路角色及典型应用四大维度。以下从专业角度系统解析两者的本质区别，并通过类比、参数对比和场景化分析帮助快速理解：

一、核心功能对比：恒压 vs 恒流

二、关键参数对比：从数字看本质差异

三、工作原理差异：从PN结特性看本质

1. 稳压二极管：电压钳位机制

• 物理机制：

• 反向击穿时，PN结的雪崩效应或齐纳隧道效应使电压几乎不变，电流随负载变化（需限流电阻）。

• 电路角色：

• 类似“电压基准锚点”，将输入电压的不稳定部分通过电阻消耗，为后级电路提供稳定电压。

• 关键限制：

• 输出电流受功率限制（如1W稳压管最大电流约200mA@5.1V）。

2. 恒流二极管：电流自调节机制

• 物理机制：

• 基于JFET（结型场效应管）或双极型晶体管的正向导通特性，通过内部反馈动态调节电流（如基区宽度调节）。

• 电路角色：

• 类似“电流自动调节器”，无论输入电压或负载电阻如何变化，始终输出固定电流。

• 关键限制：

• 输出电压受输入电压和负载电阻限制（需满足：输入电压 > 击穿电压 + 负载压降）。

四、应用场景对比：何时选谁？

1. 稳压二极管的典型应用

• 电压基准：为ADC、DAC、运放提供高精度参考电压（如LM4040基准源）。

• 电路保护：钳位瞬态过压（如RS-485总线保护，钳位至±7V）。

• 简单电源：低成本稳压（如12V转5V，需限流电阻）。

2. 恒流二极管的典型应用

• 传感器偏置：为光电二极管、热敏电阻提供稳定偏置电流（如82GJ恒流管+硅光电二极管）。

• LED驱动：低成本LED恒流驱动（如82GJ输出80μA，串联电阻调压至所需电流）。

• 电池供电：适应输入电压波动（如太阳能LED照明，电池电压从3V降至2V时电流恒定）。

五、设计逻辑差异：电路中的角色

1. 稳压二极管的设计要点

• 必须外接限流电阻：

• 计算电阻值：R = (输入电压 - 稳压值) / 最大工作电流

• 示例：输入12V，稳压5.1V，最大电流20mA → R = (12-5.1)/0.02 = 345Ω（取标称值330Ω）。

• 温度补偿：

• 负温度系数需通过串联正温度系数电阻（如NTC）或选择零温度系数型号（如5.6V稳压管）抵消。

2. 恒流二极管的设计要点

• 通过外接电阻调压：

• 输出电压 = 恒定电流 × 负载电阻（如80μA × 10kΩ = 0.8V基准）。

• 输入电压裕量：

• 输入电压必须 > 击穿电压 + 负载压降（如82GJ击穿3V，输出1V，输入需>4V）。

六、本质总结：选型逻辑

七、直接结论：选型指南

1. 选稳压二极管：

• 需要固定电压输出（如5V基准）。

• 电路负载为低阻抗（如运放、ADC）。

• 需考虑温度补偿和限流电阻设计。

2. 选恒流二极管：

• 需要固定电流输出（如传感器偏置、LED驱动）。

• 电路负载为高阻抗（如光电二极管）。

• 需保证输入电压裕量（>击穿电压+负载压降）。

3. 替代方案：

• 高精度需求：稳压二极管→带隙基准源；恒流二极管→恒流源IC（如LM334）。

• 低成本需求：稳压二极管+电阻 vs 恒流二极管（需权衡精度与成本）。

八、扩展思考：混合设计与典型案例

案例1：精密仪表供电电路

• 需求：同时提供高精度电压基准（5V）和传感器恒流偏置（10μA）。

• 方案：

• 稳压二极管（如LM4040-5.0）提供5V基准。

• 恒流二极管（如82GJ，通过外接电阻分压至10μA）为传感器偏置。

• 优势：结合两者优势，提升系统稳定性。

案例2：太阳能LED照明

• 需求：电池电压从3V降至2V时，保持LED电流恒定（10mA）。

• 方案：

• 恒流二极管（如CRD82，击穿电压2V，输出80μA，串联电阻调整至10mA）。

• 稳压二极管方案：需复杂升压电路+限流电阻，成本高且效率低。

• 结论：恒流二极管直接适应电池电压波动，简化设计。

九、终极对比：一句话总结

• 稳压二极管：“电压守门员”——输入电压≥击穿电压时，强制输出固定电压，电流随负载变化。

• 恒流二极管：“电流调节器”——输入电压变化时，强制输出固定电流，电压随负载变化。

通过理解两者的本质差异（恒压 vs 恒流）和核心参数（精度、温度系数、动态特性），可快速匹配实际需求，避免过度设计或功能不足。