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稳压二极管有什么特性?稳压二极管的特点_嵌入式学习资料

发布时间:2022-10-24 21:28:58 后端 0次 标签:1024程序员节 物联网 单片机 嵌入式硬件 传感器
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笔者电子信息专业硕士毕业,获得过多次电子设计大赛、大学生智能车、数学建模国奖,现就职于南京某半导体芯片公司,从事硬件研发,电路设计研究。对于学电子的小伙伴,深知入门的不易,特开次博客交流分享经验,共同互勉!全套资料领取扫描文末二维码


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摘要:?稳压二极管,英文名称Zener diode,又叫齐纳二极管。利用PN结反向击穿状态,其电流可在很大范围内变化而电压基本不变的现象,制成的起稳压作用的二极管。?此二极管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件.在这临界击穿点上,反向电阻降低到一个很小的数值,在这个低阻区中电流增加而电压则保持恒定,稳压二极管是根据击穿电压来分档的,因为这种特性,稳压管主要被作为稳压器或电压基准元件使用。稳压二极管可以串联起来以便在较高的电压上使用,通过串联就可获得更高的稳定电压。

原理

稳压二极管的伏安特性曲线的正向特性和普通二极管差不多,反向特性是在反向电压低于反向击穿电压时,反向电阻很大,反向漏电流极小。但是,当反向电压临近反向电压的临界值时,反向电流骤然增大,称为击穿,在这一临界击穿点上,反向电阻骤然降至很小值。尽管电流在很大的范围内变化,而二极管两端的电压却基本上稳定在击穿电压附近,从而实现了二极管的稳压功能。

?主要参数

1.Uz— 稳定电压

指稳压管通过额定电流时两端产生的稳定电压值。该值随工作电流和温度的不同而略有改变。由于制造工艺的差别,同一型号稳压管的稳压值也不完全一致。例如,2CW51型稳压管的Vzmin为3.0V, Vzmax则为3.6V。

2.Iz— 反向漏电电流

指稳压管产生稳定电压时通过该管的电流值。低于此值时,稳压管虽然也能稳压,但稳压效果会变差;高于此值时,只要不超过额定功率损耗,也是允许的,而且稳压性能会好一些,但要多消耗电能。

3.Rz— 动态电阻

指稳压管两端电压变化与电流变化的比值。该比值随工作电流的不同而改变,一般是工作电流愈大,动态电阻则愈小。例如,2CW7C稳压管的工作电流为5mA时,Rz为18Ω;工作电流为10mA时,Rz为8Ω;工作电流为20mA时,Rz为2Ω ;工作电流 > 20mA则基本维持此数值。

4.Pz— 额定功耗

由芯片允许温升决定,其数值为稳定电压Vz和允许最大电流Izm的乘积。例如2CW51稳压管的Vz为3V,Izm为20mA,则该管的Pz为60mW。

5. α— 温度系数

如果稳压管的温度变化,它的稳定电压也会发生微小变化,温度变化1℃所引起管子两端电压的相对变化量即是温度系数(单位:%/℃)。一般说来稳压值低于6V属于齐纳击穿,温度系数是负的;高于6V的属雪崩击穿,温度系数是正的。温度升高时,耗尽层减小,耗尽层中,原子的价电子上升到较高的能量,较小的电场强度就可以把价电子从原子中激发出来产生齐纳击穿,因此它的温度系数是负的。雪崩击穿发生在耗尽层较宽电场强度较低时,温度增加使晶格原子振动幅度加大,阻碍了载流子的运动。这种情况下,只有增加反向电压,才能发生雪崩击穿,因此雪崩击穿的电压温度系数是正的。这就是为什么稳压值为15V的稳压管其稳压值随温度逐渐增大的,而稳压值为5V的稳压管其稳压值随温度逐渐减小的原因。例如2CW58稳压管的温度系数是+0.07%/°C,即温度每升高1°C,其稳压值将升高0.07%。

对电源要求比较高的场合,可以用两个温度系数相反的稳压管串联起来作为补偿。由于相互补偿,温度系数大大减小,可使温度系数达到0.0005%/℃。

6.IR—?反向漏电流

指稳压二极管在规定的反向电压下产生的漏电流。例如2CW58稳压管的VR=1V时,IR=O.1uA;在VR=6V时,IR=10uA。

典型的串联型稳压电路

在此电路中,三极管T的基极被稳压二极管D稳定在13V,那么其发射极就输出恒定的13-0.7=12.3V电压了,在一定范围内,无论输入电压升高还是降低,无论负载电阻大小变化,输出电压都保持不变。这个电路在很多场合下都有应用。7805就是一种串联型集成稳压电路,可以输出5V的电压。7805-7824可以输出5-24V电压。在很多电器上都有应用。?

电视机里的过压保护电路

115V是电视机主供电电压,当电源输出电压过高时,D导通,三极管T导通,其集电极电位将由原来的高电平(5V)变为低电平,通过待机控制线的电压使电视机进入待机保护状态。

电弧抑制电路

在电感线圈上并联接入一只合适的稳压二极管(也可接入一只普通二极管原理一样)的话,当线圈在导通状态切断时,由于其电磁能释放所产生的高压就被二极管所吸收,所以当开关断开时,开关的电弧也就被消除了。这个应用电路在工业上用得比较多,如一些较大功率的电磁吸控制电路就用到它。?

正反向串联

如果是两个稳压二极管反向串联,正、反方向电压到达稳压值时,电压被钳位(即不能再升高)。

1、经常在功率较大的放大电路,功率管的栅极G与源极S即发射结一个稳压二极管,这是通过限制电压对G-S起保护作用,防止G-S之间的绝缘层被过高的电压击穿。

2、两个二极管反向串联后对与之并联的电路可起过压保护作用,当电路过压时,二极管首先击穿短路;

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。稳压管也是一种晶体二极管,它是利用PN结的击穿区具有稳定电压的特性来工作的。如今,稳压管在稳压设备和一些电子电路中获得广泛的应用。

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笔者电子信息专业硕士毕业,获得过多次电子设计大赛、大学生智能车、数学建模国奖,现就职于南京某半导体芯片公司,从事硬件研发,电路设计研究。对于学电子的小伙伴,深知入门的不易,特开次博客交流分享经验,共同互勉!? ? ?