穩壓(齊納)二極管,穩壓(齊納)二極管原理/參數/檢測

穩壓二極管是應用在反向擊穿區的特殊的面接觸型硅晶體二極管。穩壓二極管的伏安特性曲線與硅二極管的伏安特性曲線完全一樣，穩壓二極管伏安特性曲線的反向區、符號和典型應用電路如圖1所示。穩壓二極管的特性曲線與普通二極管基本相似，只是穩壓二極管的反向特性曲線比較陡。穩壓二極管的正常工作范圍，是在伏安特性曲線上的反向電流開始突然上升的部分。這一段的電流，對于常用的小功率穩壓管來講，一般為幾毫安至幾十毫安。

(a)符號 (b)伏安特性 (c)應用電路圖1 穩壓二極管的伏安特性

穩壓二極管的故障主要表現在開路、短路和穩壓值不穩定。在這3種故障中，前一種故障表現出電源電壓升高；后2種故障表現為電源電壓變低到零伏或輸出不穩定。

常用穩壓二極管的型號及穩壓值如下表：

型號：1N4728 1N4729 1N4730 1N4732 1N4733 1N4734 1N4735 1N4744 1N4750 1N4751 1N4761

穩壓值：3.3V 3.6V 3.9V 4.7V 5.1V 5.6V 6.2V 15V 27V 30V 75V

（1）穩定電壓Vz：穩定電壓就是穩壓二極管在正常工作時，管子兩端的電壓值。這個數值隨工作電流和溫度的不同略有改變，既是同一型號的穩壓二極管，穩定電壓值也有一定的分散性， 例如2CW14硅穩壓二極管的穩定電壓為6～7.5V。

（2）耗散功率PM：反向電流通過穩壓二極管的PN結時，要產生一定的功率損耗，PN結的溫度也將升高。根據允許的PN結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：是穩壓管的最大功率損耗取決于PN結的面積和散熱等條件。反向工作時，PN結的功率損耗為：PZ=VZ*IZ，由PZM和VZ可以決定IZmax。

（3）穩定電流IZ、最小穩定電流IZmin、大穩定電流IZmax 穩定電流：工作電壓等于穩定電壓時的反向電流；最小穩定電流：穩壓二極管工作于穩定電壓時所需的最小反向電流；最大穩定電流：穩壓二極管允許通過的最大反向電流。

(4)動態電阻rZ：其概念與一般二極管的動態電阻相同，只不過穩壓二極管的動態電阻是從它的反向特性上求取的。rZ愈小，反映穩壓管的擊穿特性愈陡。

rz=△VZ/△IZ

(5)穩定電壓溫度系數：溫度的變化將使VZ改變，在穩壓管中，當|VZ| ＞7 V時，VZ具有正溫度系數，反向擊穿是雪崩擊穿。

當|VZ|＜4V時，VZ具有負溫度系數，反向擊穿是齊納擊穿。

當4V＜|VZ|＜7V時，穩壓管可以獲得接近零的溫度系數。這樣的穩壓二極管可以作為標準穩壓管使用。

穩壓二極管的檢測

（1）正、負電極的判別 從外形上看，金屬封裝穩壓二極管管體的正極一端為平面形，負極一端為半圓面形。塑封穩壓二極管管體上印有彩色標記的一端為負極，另一端為正極。對標志不清楚的穩壓二極管，也可以用萬用表判別其極性，測量的方法與普通二極管相同，即用萬用表R×1k檔，將兩表筆分別接穩壓二極管的兩個電極，測出一個結果后，再對調兩表筆進行測量。在兩次測量結果中，阻值較小那一次，黑表筆接的是穩壓二極管的正極，紅表筆接的是穩壓二極管的負極。

若測得穩壓二極管的正、反向電阻均很小或均為無窮大，則說明該二極管已擊穿或開路損壞。

（2）穩壓值的測量 用0~30V連續可調直流電源，對于13V以下的穩壓二極管，可將穩壓電源的輸出電壓調至15V，將電源正極串接1只1.5kΩ限流電阻后與被測穩壓二極管的負極相連接，電源負極與穩壓二極管的正極相接，再用萬用表測量穩壓二極管兩端的電壓值，所測的讀數即為穩壓二極管的穩壓值。若穩壓二極管的穩壓值高于15V，則應將穩壓電源調至20V以上。

也可用低于1000V的兆歐表為穩壓二極管提供測試電源。其方法是：將兆歐表正端與穩壓二極管的負極相接，兆歐表的負端與穩壓二極管的正極相接后，按規定勻速搖動兆歐表手柄，同時用萬用表監測穩壓二極管兩端電壓值（萬用表的電壓檔應視穩定電壓值的大小而定），待萬用表的指示電壓指示穩定時，此電壓值便是穩壓二極管的穩定電壓值。

若測量穩壓二極管的穩定電壓值忽高忽低，則說明該二極管的性不穩定。

穩壓二極管的應用

穩壓管常用在整流濾波電路之后，用于穩定直流輸出電壓的小功率電源設備中。

如圖2所示，由R、Dz組成的就是穩壓電路，穩壓管在電路中穩定電壓的原理如下：

只要R參數選得適當，就可以基本上抵消Vi的升高值，因而使Vo基本保持不變。

可見，在這種穩壓電路中， 起自動調節作用的主要是穩壓二極管Dz，當輸出電壓有較小的變化時， 將引起穩壓二極管電流Iz的較大變化，通過限流電阻R的補償作用，保持輸出電壓Vo基本不變。

限流電阻R的選擇：?

（1）當I0=I0min、VI=VImax時要求：

（2）當I0=I0max、VI=VImin時要求：

故R的取值范圍為：

穩壓二極管的選用?

穩壓二極管一般用在穩壓電源中作為基準電壓源或用在過電壓保護電路中作為保護二極管。

選用的穩壓二極管，應滿足應用電路中主要參數的要求。穩壓二極管的穩定電壓值應與應用電路的基準電壓值相同，穩壓二極管的最大穩定電流應高于應用電路的最大負載電流50%左右。

穩壓二極管的代換?

穩壓二極管損壞后，應采用同型號穩壓二極管或電參數相同的穩壓二極管來更換。

可以用具有相同穩定電壓值的高耗散功率穩壓二極管來代換耗散功率低的穩壓二極管，但不能用耗散功率低的穩壓二極管來代換耗散功率高的穩壓二極管。例如，0.5W、6.2V的穩壓二極管可以用1W、6.2V穩壓二極管代換。