稳压二极管符号_参数_工作原理

稳压二极管，英文名称为Zener diode，也叫齐纳二极管，主要用于提供稳定的参考电压。因此，它被广泛的使用。它在反向偏置条件下工作，发现当达到特定电压时它会击穿。如果电流受到电阻器的限制，就会激活产生稳定的电压。

稳压二极管以发现二极管电特性的克拉伦斯·齐纳 (Clarence Zener) 的名字命名。稳压二极管应用于电压调节并保护半导体器件免受电压波动的影响。稳压二极管广泛用作电压基准和并联稳压器来调节电路上的电压。尤其广泛用于在电源中提供参考电压。

电路符号

稳压二极管的封装有多种方法，一般类型的稳压二极管由最少的玻璃覆盖物组成。该二极管的一侧有一条带，将其标记为阴极。

当在正向偏置条件下工作时，稳压二极管的功能与二极管类似。而在反向偏置时，会出现最小的漏电流。当反向电压增加到击穿电压时，就会产生流过二极管的电流。电流值将达到最大值，并且由串联电阻捕获。

稳压二极管是一种类似于整流二极管的允许电流正向流动的二极管，但同时，当电压高于齐纳二极管的击穿值时，它也可以允许电流反向流动。这通常比齐纳二极管的额定电压高一到两伏，称为齐纳电压或雪崩点。

稳压二极管在反向偏置模式下使用其PN结来产生齐纳效应。在齐纳效应或齐纳击穿期间，齐纳管将电压保持在接近恒定值（称为齐纳电压）。常规二极管也具有反向偏压的特性，但如果超过反向偏压，二极管就会受到大电流而损坏。

另一方面，稳压二极管经过专门设计，具有降低的击穿电压，称为齐纳电压。稳压二极管还表现出受控击穿的特性，并允许电流使稳压二极管两端的电压保持接近击穿电压。例如，10伏齐纳二极管会在大范围的反向电流下降低10伏。

工作原理

稳压二极管的工作原理主要取决于正向和反向等偏置模式。一旦该二极管以正向偏置连接，那么它就像普通二极管一样工作，而以反向偏置连接，则二极管中将存在少量电流泄漏。

当稳压二极管反向偏置时，其PN结将经历雪崩击穿，稳压二极管反向导通。在施加电场的影响下，价电子将被加速以撞击并释放其他电子。这最终导致雪崩效应。当这种情况发生时，电压的微小变化将导致大电流流动。另外，齐纳击穿取决于所施加的电场以及施加电压的层的厚度。

所以，稳压二极管需要串联一个限流电阻来限制流经齐纳二极管的电流。通常齐纳电流固定为5mA。例如，如果10V稳压二极管与12伏电源一起使用，则400欧姆（接近值为470欧姆）是将齐纳电流保持为5mA的理想选择。

如果电源电压为12伏，则稳压二极管两端有10伏电压，电阻器两端有2伏电压。如果400欧姆电阻两端电压为2伏，则流过电阻器和齐纳二极管电流将为5mA。因此，通常根据电源电压，使用220欧姆至1K的电阻器与稳压二极管串联。如果通过稳压二极管的电流不足，输出将不稳定并且低于标称击穿电压。

这里的公式可用于确定通过齐纳二极管的电流：齐纳二极管（I） = (VIn – VOut) / R欧姆。电阻器R的值必须满足两个条件：

1. 它必须是一个低值以允许足够的电流通过稳压二极管。
2. 电阻器的额定功率必须足够高以保护稳压二极管。

关于雪崩击穿

这种击穿主要发生在普通二极管和稳压二极管在最大反向电压下。一旦给PN结施加最大反向电压，电子就会获得足够的能量来高速加速。这些电子将开始高速移动，撞击其它原子并带走更多电子。由于这种不间断的碰撞，将产生大量自由电子，并且二极管内的电流迅速增加。

因此，电流的这种意外增加可能会永久损坏正常的二极管，但是，该二极管的设计可以使其在雪崩击穿下工作并能够维持意外的电流尖峰。这种击穿主要发生在齐纳二极管中，齐纳电压（Vz）高于6V。

关于齐纳击穿

每当施加的电压接近齐纳电压时，耗尽区内的电场就会变强，将电子从价带中拖出。因此价态电子将从耗尽区的电场中获得足够的能量并逃离主原子。在齐纳击穿区域，当电压增加时，电流也会增加。

规格参数

稳压二极管的主要规格参数如下以下几点内容：

• 电压（Vz）；齐纳电压是反向击穿电压，范围为2.4V -200 V，最高可达1kV，而SMD（表面贴装器件）的最高电压约为47V。
• 最大电流Iz（最大）；额定齐纳电压下所需的最大电流为Vz，范围为200uA – 200A。
• 最小电流 Iz（最小值）；稳压二极管击穿所需的最小电流范围为5mA -10mA。
• 额定功率；该二极管消耗最高功率是通过二极管两端的电压与流过二极管的电流的乘积得出。典型值主要包括400mW、500mW、1W和5W。同样，对于SMD，典型值为200mW、350mW、500mW和1W。
• 电压容差；该二极管的电压容差为±5%。
• 温度稳定性；二极管的最佳稳定性约为5V。
• 封装；带引线器件以及表面器件可以像集成电路中的分立器件一样安装。
• 齐纳电阻 (Rz)；从VI特性可以明显看出，二极管显示出一定的电阻。

VI特性

下图显示了齐纳二极管行为的VI特性。当二极管连接成正向偏置时，二极管充当普通二极管。当反向偏压大于预定电压时，出现齐纳击穿电压。为了获得尖锐的击穿电压，控制明显的掺杂并避免表面缺陷。在VI特性中，上面的Vz是齐纳电压。还有拐点电压，因为此时电流非常快。

应用特点

稳压二极管有广泛的应用，其中一些比较常见的应用包括：

• 用作电压限制器来调节负载最小值上的电压水平
• 用于需要过电压保护的应用
• 用于限幅电路
• 可以作为稳压器

优缺点

稳压二极管的优点如下：

• 与普通二极管相比，齐纳二极管价格昂贵
• 用于较小的电路
• 能够改变电压
• 溢出电流控制
• 跨系统简单兼容和访问
• 电路电压可以改变和稳定
• 提供高性能
• 可以防止过电压

齐纳二极管的缺点如下：

• 对于大负载电流，该二极管不适合
• 由于齐纳电阻的影响，直流输出电压可能会略有变化
• 无法调节输出电压
• 负载电流的变化会产生齐纳电流的变化
• 电压调节较少
• 电路的内阻较高

稳压二极管和普通二极管的区别

稳压二极管（齐纳二极管）和普通二极管是两种不同类型的二极管，它们在特性和应用方面有明显的区别，从工作原理和应用特点上来看，主要体现在以下几个方面。

稳压二极管：

1. 工作原理： 稳压二极管是特殊设计的二极管，其工作原理基于反向击穿效应。当达到其特定的反向击穿电压（齐纳电压）时，它会开始导通，允许电流流过，从而将电压稳定在齐纳电压附近。

2. 应用： 主要用于稳压应用，作为电路中的电压参考源。它可以用来产生稳定的电压参考，适用于模拟电路中的基准电压、ADC的基准电压等应用。

普通二极管：

1. 工作原理： 普通二极管是最常见的二极管类型，其工作原理是在正向偏置情况下导通，而在反向偏置情况下截止。

2. 应用： 通常用于整流、信号检测、电流方向控制等应用。普通二极管通常不用于提供稳定的电压参考，而是用于控制电流的流向。

所以，稳压二极管依赖于反向击穿效应来提供稳定的电压参考，主要用于稳压应用；而普通二极管主要用于整流和电流方向控制等通用应用，不用于提供稳定电压。