穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)
(1)穩(wěn)定電壓Vz:穩(wěn)定電壓就是穩(wěn)壓二極管在正常工作時(shí),管子兩端的電壓值。這個(gè)數(shù)值隨工作電流和溫度的不同略有改變,既是同一型號(hào)的穩(wěn)壓二極管,穩(wěn)定電壓值也有一定的分散性, 例如2CW14硅穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)定電壓為6~7.5V。
(2)耗散功率PM:反向電流通過(guò)穩(wěn)壓二極管的PN結(jié)時(shí),要產(chǎn)生一定的功率損耗,PN結(jié)的溫度也將升高。根據(jù)允許的PN結(jié)工作溫度決定出管子的耗散功率。通常小功率管約為幾百毫瓦至幾瓦。
最大耗散功率PZM:是穩(wěn)壓管的最大功率損耗取決于PN結(jié)的面積和散熱等條件。反向工作時(shí),PN結(jié)的功率損耗為:PZ=VZ*IZ,由PZM和VZ可以決定IZmax。
(3)穩(wěn)定電流IZ、最小穩(wěn)定電流IZmin、大穩(wěn)定電流IZmax 穩(wěn)定電流:工作電壓等于穩(wěn)定電壓時(shí)的反向電流;最小穩(wěn)定電流:穩(wěn)壓二極管工作于穩(wěn)定電壓時(shí)所需的最小反向電流;最大穩(wěn)定電流:穩(wěn)壓二極管允許通過(guò)的最大反向電流。
(4)動(dòng)態(tài)電阻rZ:其概念與一般二極管的動(dòng)態(tài)電阻相同,只不過(guò)穩(wěn)壓二極管的動(dòng)態(tài)電阻是從它的反向特性上求取的。rZ愈小,反映穩(wěn)壓管的擊穿特性愈陡。 rz=△VZ/△IZ
(5)穩(wěn)定電壓溫度系數(shù):溫度的變化將使VZ改變,在穩(wěn)壓管中,當(dāng)|VZ| >7 V時(shí),VZ具有正溫度系數(shù),反向擊穿是雪崩擊穿。
當(dāng)|VZ|<4V時(shí),VZ具有負(fù)溫度系數(shù),反向擊穿是齊納擊穿。
當(dāng)4V<|VZ|<7V時(shí),穩(wěn)壓管可以獲得接近零的溫度系數(shù)。這樣的穩(wěn)壓二極管可以作為標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)壓管使用。
穩(wěn)壓二極管使用電路圖
由硅穩(wěn)壓管組成的簡(jiǎn)單穩(wěn)壓電路如圖5- l9(a)所示。硅穩(wěn)壓管DW與負(fù)載Rfz,并聯(lián),R1為限流電阻。
這個(gè)電路是怎樣進(jìn)行穩(wěn)壓的呢?
若電網(wǎng)電壓升高,整流電路的輸出電壓Usr也隨之升高,引起負(fù)載電壓Usc 升高。由于穩(wěn)壓管DW與負(fù)載Rfz并聯(lián),Usc 只要有根少一點(diǎn)增長(zhǎng),就會(huì)使流過(guò)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(fù)載電壓Usc 基本不變。反之,若電網(wǎng)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(fù)載電壓Usc 基本不變。
若Usr 不變而負(fù)載電流增加,則R1上的壓降增加,造成負(fù)載電壓Usc 下降。Usc 只要下降一點(diǎn)點(diǎn),穩(wěn)壓管中的電流就迅速減小,使R1上的壓降再減小下來(lái),從而保持R1上的壓降基本不變,使負(fù)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(dòng)調(diào)節(jié)作 用,而限流電阻起著電壓調(diào)整作用。穩(wěn)壓管的動(dòng)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)壓二極管為什么能夠穩(wěn)壓
穩(wěn)壓二極管,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(dǎo)體器件。在這臨界擊穿點(diǎn)上,反向電阻降低到一個(gè)很小的數(shù)值,在這個(gè)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(lái)分檔的,因?yàn)檫@種特性,穩(wěn)壓管主要被作為穩(wěn)壓器件或電壓基準(zhǔn)元件使用。
穩(wěn)壓二極管的特點(diǎn)就是反向通電尚未擊穿前,其兩端的電壓基本保持不變。這樣,當(dāng)把穩(wěn)壓管接入電路以后,若由于電源電壓發(fā)生波動(dòng),或其它原因造成電路中各點(diǎn)電壓變動(dòng)時(shí),負(fù)載兩端的電壓將基本保持不變。穩(wěn)壓二極管在電路中常用“ZD”加數(shù)字表示,如:ZD5表示編號(hào)為5的穩(wěn)壓管。
穩(wěn)壓二極管是怎么穩(wěn)壓的
穩(wěn)壓二極管在反向使用時(shí),在沒(méi)有達(dá)到擊穿電壓前一直保持很高的阻值。在達(dá)到擊穿電壓時(shí)電阻急劇變小接近于零。(要限流)。
穩(wěn)壓二極管工作在反向擊穿狀態(tài)。
反向擊穿一般有兩種狀態(tài):雪崩擊穿,齊納擊穿。雪崩擊穿是PN結(jié)反向電壓增大到一數(shù)值時(shí),載流子倍增就像雪崩一樣,增加得多而快。
齊納擊穿是在高的反向電壓下,PN結(jié)中的強(qiáng)電場(chǎng),破壞了導(dǎo)體中的共價(jià)鍵將形成電子-空穴對(duì),形成大的反向電流。齊納擊穿需要的電場(chǎng)強(qiáng)度很大!只有在雜質(zhì)濃度很大的PN結(jié)才做得到。(雜質(zhì)大電荷密度就大)
PN結(jié)反向擊穿有齊納擊穿和雪崩擊穿,一般兩種擊穿同時(shí)存在,但在電壓低于5-6V時(shí)的擊穿以齊納擊穿為主,而電壓高于5-6V時(shí)的擊穿以雪崩擊穿為主。
兩者的區(qū)別對(duì)于穩(wěn)壓管來(lái)說(shuō),主要是:電壓低于5-6V的穩(wěn)壓管,齊納擊穿為主,穩(wěn)壓值的溫度系數(shù)為負(fù)。電壓高于5-6V的穩(wěn)壓管,雪崩擊穿為主,穩(wěn)壓管的溫度系數(shù)為正。
有時(shí)將兩個(gè)穩(wěn)壓管反向串聯(lián)的元件,進(jìn)行溫度系數(shù)補(bǔ)償。這樣的穩(wěn)壓管接入電路時(shí)不分正負(fù)。
穩(wěn)壓管一般功率較小,只作為穩(wěn)壓基準(zhǔn)。在需要電流較小的場(chǎng)合才使用單只穩(wěn)壓管來(lái)穩(wěn)壓。