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稳压二极管的的特征工作原理与应用

2017-08-01
类别:行业趋势
eye 438
文章创建人 拍明

  稳压二极管是电子电路中常用的一种二极管,是一种用于稳定电压,且工作在反向击穿状态下的二极管。

  反向击穿状态是指给二极管加反向电压,加到一定值后被击穿,此时流过二极管的电流虽在变化,但电压的变化都很小,即电压维持在一个恒定值范围内,稳压管就是利用二极管此种特性进行稳压的。如果通过二极管的反向电流是在一定范围内变化时则二极管两端的反向电压就能保持基本不变,但是反向电流超过允许值,稳压管就会烧毁。为此在使用时一定要在允许的工作电流内使用。

  稳压二极管的参数除与前述二极管的相同之外,还有自己的特有参数,"稳定电压",它是指稳压二极管在起稳压作用范围内,其两端的反向电压值。稳压管型号不同,稳压值也不同。

  隐压管的种类很多,从封装形式上分有塑料封装稳压二极管、金属封装稳压二极管和玻璃封装稳压二极管。目前应用较多的为塑料封装稳压二极管。

  稳压二极管从本身消耗的功率大小分有小功率稳压二极管(1W以下)和大功率稳压二极管。

  根据内部结构分有普通稳压二极管和温度互补型稳压管,温度互补型稳压管,由于工作时,一个反向击穿,一个正向导通,管压温度的变化特性正好相反,所以二者能起到互补的作用。

  稳压二极管一般采用硅材料制成,其热稳定性世锗材料的要好得多.

  稳压二极管是利用PN结反向击穿特性所表现出的稳压性能制成的器件。稳压二极管也称齐纳二极管或反向击穿二极管,在电路中起稳定电压作用。它是利用二极管被反向击穿后,在一定反向电流范围内反向电压不随反向电流变化这一特点进行稳压的。稳压二极管通常由硅半导体材料采用合金法或扩散法制成。它既具有普通二极管的单向导电特性,又可工作于反向击穿状态。在反向电压较低时,稳压二极管截止;当反向电压达到一定数值时,反向电流突然增大,稳压二极管进入击穿区,此时即使反向电流在很大范围内变化时,稳压二极管两端的反向电压也能保持基本不变。但若反向电流增大到一定数值后,稳压二极管则会被彻底击穿而损坏。

  稳压二极管根据其封装形式、电流容量、内部结构的不同可以分为多种类型。稳压二极管根据其封装形式可分为金属外壳封装稳压二极管、玻璃封装(简称玻封)稳压二极管和塑料封装(简称塑封)稳压二极管。塑封稳压二极管又分为有引线型和表面封装两种类型。

  稳压管的主要参数有:稳压值VZ .指当流过稳压管的电流为某一规定值时,稳压管两端的压降。电压温度系数 .稳压管的稳压值VZ的温度系数在VZ低于4V时为负温度系数值;VZ的值大于7V时,其温度系数为正值;VZ的值在6V左右时,其温度系数近似为零。目前低温度系数的稳压管是由两只稳压管反向串联而成,利用两只稳压管处于正反向工作状态时具有正、负不同的温度系数,可得到很好的温度补偿。动态电阻rZ.表示稳压管稳压性能的优劣,一般工作电流越大,rZ越小。允许功耗PZ.由稳压管允许达到的温升决定,小功率稳压管的PZ值为100~1000mW,大功率的可达50W.⑤稳定电流IZ.测试稳压管参数时所加的电流。实际流过稳压管的电流低于IZ时仍能稳压,但rZ较大。

  稳压管的最主要的用途是稳定电压。在要求精度不高、电流变化范围不大的情况下,可选与需要的稳压值最为接近的稳压管直接同负载并联。在稳压、稳流电源系统中一般作基准电源,也有在集成运放中作为直流电平平移。其存在的缺点是噪声系数较高,稳定性较差。


  稳压二极管的工作原理及应用


  稳压二极管是一种用特殊工艺制造而成的面结型硅半导体二极管.它的外形、内部结构与普通二极管相似,正常工作时应加反向电压,其电路符号如图1所示。

  一、稳压二极管的特点

  图2为稳压二极管的伏安特性曲线,图3为普通二极管的伏安特性曲线。从曲线上看两种二极管的伏安特性曲线相似,其正向特性曲线一样,但反向特性曲线稳压二极管比普通二极管陡直。

  当反向电压小于Vz时,稳压二极管反向电流很小;当反向电压达到Vz后,稳压二极管发生电击穿,反向电流急剧增大,此后,只要反向电压略有增加,反向电流就会急剧加大,即:Vz↑===Iz↑Vz↓===Iz↓

  这时稳压二极管仍处于反向击穿状态。对应于图2中的AB段。由于采用了特殊的制造工艺,这种击穿是可逆的,即当去掉外加反向电压后,稳压管的击穿可立即恢复。当然,如果反向电流太大,超过了允许值(即图中的B),那么稳压二极管就由电击穿过渡到热击穿。此时管子就损坏了。

  由此可见:稳压二极管的稳压原理是利用稳压二极管工作于电击穿区时,电压几乎不随电流而变的特性进行稳压的。

、稳压二极管的特点.jpg

  二、稳压二极管的应用

  1.并联型稳压电路

  如图4所示的并联型稳压电路,当输入电压升高或RL阻值变大时有:Vz↑===Iz↑===I↑===Ur↑===Ir↑===VL↓,从而抵消了输出电压VL的变化。反之,当输入电压下降或RL阻值变小时有:VL↓===Iz↓===I↓===Ur=Ir↓===VL↑

  可见:这种电路的稳压是利用了稳压二极管两端电压微变。而电流突变使整个电路电流改变.电阻R上的电压也随之改变,从而达到稳定输出电压的目的。

稳压二极管的应用.jpg

  2.串联型稳压电路

  如图5所示的电路,当输入电压升高或RL阻值变大时有:

  VL↑===VB↑===Vbe↑===Ib2↑===Ic2↑===Vce2↓===Vc↑(Vc=Vz+Vce2)===Vbe1↑===Ib1↑===Ic1↑===Vce1↑===VL↓

  从而抵消了输出电压VL的波动。

  反之:当输人电压下降或RL阻值变小时有:

  VL↓===Vb↓===Vbe2↓===Ib2↓===Ic2↑===Vce2↓===Vc↑(Vc=Vz+Vce2)===Vbe1↓===Ib1↓===Ic1↓===Vce1↓===VL↑

  从而抵消了输出电压vL的波动。 可见:这种电路的稳压同样是利用了稳压二极管上电流突变.而两端电压几乎不变的特性来实现调整三极管管压降的改变.从而达到稳定输出电压的目的。

 


责任编辑:Davia

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标签: 稳压二极管

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