穩壓二極管的工作原理及應用,Zener diode

關鍵字：穩壓二極管，工作原理

  穩壓二極管是一種用特殊工藝制造而成的面結型硅半導體二極管．它的外形、內部結構與普通二極管相似，正常工作時應加反向電壓，其電路符號如圖1所示。

    一、穩壓二極管的特點

    圖2為穩壓二極管的伏安特性曲線，圖3為普通二極管的伏安特性曲線。從曲線上看兩種二極管的伏安特性曲線相似，其正向特性曲線一樣，但反向特性曲線穩壓二極管比普通二極管陡直。

    當反向電壓小于Vz時，穩壓二極管反向電流很小；當反向電壓達到Vz后，穩壓二極管發生電擊穿，反向電流急劇增大，此后，只要反向電壓略有增加，反向電流就會急劇加大，即：Vz↑===Iz↑，Vz↓===Iz↓。

    這時穩壓二極管仍處于反向擊穿狀態。對應于圖2中的AB段。由于采用了特殊的制造工藝，這種擊穿是可逆的，即當去掉外加反向電壓后，穩壓管的擊穿可立即恢復。當然，如果反向電流太大，超過了允許值(即圖中的B點)，那么穩壓二極管就由電擊穿過渡到熱擊穿。此時管子就損壞了。

    由此可見：穩壓二極管的穩壓原理是利用穩壓二極管工作于電擊穿區時，電壓幾乎不隨電流而變的特性進行穩壓的。

二、穩壓二極管的應用

    1．并聯型穩壓電路

    如圖4所示的并聯型穩壓電路，當輸入電壓升高或RL阻值變大時有：Vz↑===Iz↑===I↑===Ur↑===Ir↑===VL↓，從而抵消了輸出電壓VL的變化。反之，當輸入電壓下降或RL阻值變小時有：VL↓===Iz↓===I↓===Ur=Ir↓===VL↑。

    可見：這種電路的穩壓是利用了穩壓二極管兩端電壓微變。而電流突變使整個電路電流改變．電阻R上的電壓也隨之改變，從而達到穩定輸出電壓的目的。

    2.串聯型穩壓電路   

    如圖5所示的電路，當輸入電壓升高或RL阻值變大時有：

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

    從而抵消了輸出電壓VL的波動。

    反之：當輸人電壓下降或RL阻值變小時有：

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

    從而抵消了輸出電壓vL的波動。    可見：這種電路的穩壓同樣是利用了穩壓二極管上電流突變．而兩端電壓幾乎不變的特性來實現調整三極管管壓降的改變．從而達到穩定輸出電壓的目的。

作者：敬樹賢