穩壓二極管(又名齊納二極管)簡稱穩壓管,顧名思義,它是一種專門用來穩定電路工作電壓的二極管。我們知道,當普通二極管外加的反向電壓達到一定數值后,反向電流會突然增大,將管子損壞,這種現象叫作“擊穿” 但是由于穩壓二極管內部構造的特點,它卻正適合在反向擊穿狀態下工作,只要限制電流的大小,這種擊穿是非破壞性的,這時盡管通過穩壓二極管的電流在很大范圍內變化,但是穩壓二極管兩端的電壓幾乎不變,保持穩定。
穩壓二極管在電路中的功能和用法完全不同于一般的普通二極管,它是一種特殊的具有穩壓功能的二極管,其最大特點是工作于反向擊穿狀態時具有穩定的端電壓。
基本特性
穩壓二極管是利用PN結反向擊穿后,其端電壓在一定范圍內不隨反向電流 變化而變化的特性工作的。穩壓二極管的 基本特性可通過伏安特性曲線來說明:穩壓二極管的正向特性與普通二極管完全一致,即給PN結加上正向電壓(穩壓二極管正極接正電壓或高電壓, 負極接負電壓或低電壓)時,會產生較大 的正向電流。加較低反向電壓時則截止,只有很小的反向電流。當反向電壓增大到一定程度時,通過PN結的反向電流突然增大,穩壓二極管就進入了擊旁區。這時即使反向電流在很大范圍內變化時,穩壓二極管兩端的反向電壓能保持基本不變。當反向電流大到一定數值時,穩壓二極管就會因過熱而損壞。可見,只要適當控制反向電流的數值,穩壓二極管是不會損壞的。
外形和種類
常見穩壓二極管的實物外形與某些普通二極管幾乎沒有什么區別。穩壓二極管的外殼材料有玻璃、塑料、金屬3種,一般小功率穩壓二極管采用玻璃或塑料封裝,大功率穩壓二極管采用散熱良好的金屬外殼封裝。由于穩壓二極管一般用硅半導體材料制成,所以也稱硅穩壓二極管或硅穩壓管。
主要參數
由于穩壓二極管是工作在反向擊穿狀態下的,其主要用途又是穩壓,所以它的主要技術參數與普通二極管的參數大相徑庭。穩壓二極管的主要技術參數有以下5項。
①穩定電壓( Uz)。這是指穩壓二極管在起穩壓作用的范圍內,其兩端的反向電壓值,通常簡稱“穩壓值”。穩壓二極管的穩定電
壓值隨其工作電流和溫度的變化而略有變化。不同型號的穩壓二極管一般具有不同的穩定電壓Uz,即使是同一型號的穩壓二極管,穩定電壓值也不可能完全相同,使用時應根據需要選取。在要求較嚴的情況下,穩壓二極管的具體穩定電壓應由實測確定。
②工作電流(IZ)。,這是指穩壓二極管正常工作時,通過管子的反向擊穿電流。穩壓二極管的工作電流偏小,穩壓效果就會變差;而電流過大,則會使穩壓二極管過熱損壞。一般在允許的工作電流范圍內,電流大些,穩壓效果相對更好些,只是穩壓二極管要多消耗一部分電能。與普通二極管不同的是,穩壓二極管的工作電流是從它的負極流向正極的。
③最大工作電流( /ZM)。這是指穩壓二極管長期正常工作時.所允許通過的最大反向電流值。例如,常用2CW51型穩壓二極管的最大工作電流為71mA、1N4619硅穩壓二極管的最大工作電流為85mA、1N4728型穩壓二極管的最大工作電流為270mA。使用中應控制通過穩壓二極管的工作電流,使其不超過最大工作電流/ZM,否則會燒毀穩壓二極管。
④最大耗散功率( PM)。這是指當反向電流通過穩壓二極管時,管子本身消耗功率的最大允許值,也稱額定功耗。例如,常用2CW51、1N4619型穩壓二極管的最大耗散功率為250mW,1N4728型穩壓二極管的最大耗散功率為1W。實際使用時,不允許穩壓二極管消耗的功率(穩定電壓Uz與工作電流lz的乘積)超過這個極限值。
⑤動態電阻(Rz)。穩壓二極管工作時,我們希望在電流變化范圍很大時,所穩定的電壓變化盡量小些。為了準確反映這一性能,規定把電壓變化量△UZ與電流變化量△/z的比值,叫做穩壓二極管的動態電阻,即:Rz=△Uz/△/z。可見,穩壓二極管的動態電阻越小,說明穩壓二極管的穩壓性能越好。實踐證明,同一穩壓二極管的動態電阻隨工作電流大小而改變,工作電流較大時,其動態電阻較小;工作電流偏小時,動態電阻會明顯增大。