齊納二極管的工作原理和應用電路

什么是齊納二極管？

齊納二極管（Zener diode），也被稱為穩壓二極管，是一種特殊的二極管，其工作原理是利用PN結的反向擊穿狀態。在齊納二極管中，當反向電壓增加到一定程度，即達到齊納二極管的擊穿電壓時，反向電流會急劇增加，但此時齊納二極管的電壓卻基本保持不變。這種特性使得齊納二極管可以作為穩壓器或電壓基準元件使用。

齊納二極管與普通二極管的主要區別在于摻雜程度和導電情況。齊納二極管是重摻雜的，以實現更高的擊穿電壓，這使得其PN結的耗盡層很薄。因此，齊納二極管在正向和反向偏置條件下都可以導電。

齊納二極管的應用非常廣泛，包括電壓調節、穩壓限幅、鉗位電路等。例如，在鉗位電路中，齊納二極管可以作為偏置電壓的參考，將輸出波形鉗位在齊納電壓加上另一個二極管的0.7V正向電壓降。此外，齊納二極管還可以串聯使用以獲得更高的穩定電壓。

總的來說，齊納二極管是一種非常重要的電子器件，其穩壓特性在各種電子電路中都有廣泛的應用。

齊納二極管的工作原理

齊納二極管是一種在反向偏置下也有電流流動的二極管，在應用中，它總是以反向偏置連接，齊納二極管限制電壓，該二極管用于調節任何電路中的電壓。它始終工作在齊納擊穿電壓下。齊納擊穿電壓是齊納二極管在反向偏置下啟動電流傳導的電壓水平。當反向電壓增加時，電流開始傳導到某一水平，該電壓水平稱為擊穿電壓，流過二極管的電流稱為 齊納電流。這個過程稱為雪崩擊穿。

首先，我們來看看普通的二極管。普通二極管僅在正向偏置下工作，這意味著陰極上的電壓小于陽極上的電壓。陽極上的電壓相對于陰極較高，則稱為正向偏壓，在這種情況下，正常二極管開始導通。如果陽極電壓為2V，陰極電壓為0V，或者陽極電壓為5V，陰極電壓為2V，則二極管開始導通，二極管開始工作，但如果陽極電壓為0V，電壓為陰極上的電壓為2V，則普通二極管將不工作，這稱為反接。

在電流限制擊穿和反向電流流動之后的反向偏置中普通二極管僅在正向偏置下工作。如果我們在正常二極管的反向偏置中施加的電壓超過擊穿電壓，那么它將永久損壞。齊納二極管消除了普通二極管的這一缺點。如果齊納二極管以正向偏置方式連接，則其工作方式與普通二極管相同。但齊納二極管在特定條件下反向偏置連接時也會導通電流。

齊納二極管應用電路

具有齊納擊穿特性或雪崩擊穿特性，齊納二極管應用于許多電路中。

1、齊納穩壓電路

齊納二極管并聯到負載并與電源極性相反，市場上有不同系列的齊納二極管，您需要為您的電路選擇合適的一種。 （例如：2.2V ZD、3V3 ZD、6V ZD、12V ZD 等。）

2、齊納二極管電表保護電路

當我們使用模擬直流電壓表時，我們更要注意測量電壓，如果電壓上升超過儀表電壓范圍的限制，那么儀表中的動圈就會損壞，為此可以在儀表兩端放置穩壓二極管。 （注：選擇穩壓二極管值作為儀表最大電壓量程）

3、齊納二極管波形整形電路

這里給出的應用電路是為了便于理解，如果您需要精確的輸出，請參考您的設計選擇組件。

如何制作齊納二極管穩壓器

使用齊納二極管制作電壓調節器非常簡單：只需添加一個電阻器即可！

當電壓（必須高于齊納電壓）施加在電阻器和齊納二極管上時，二極管開始反向導通，并將其兩端的壓降保持在 3.3V 的恒定值。

其余電壓在電阻器上下降。這意味著該電阻器充當限流電阻器，以便您可以使用歐姆定律輕松計算電流。

電阻器 (RS) 限制可以流過電路的最大電流。如果電路上沒有連接負載，則所有電流都流過齊納二極管，導致其消耗最大功率。

電阻器RS的值越小，最大電流就越高。但同時，您必須確保不超過齊納二極管的最大額定功率。因此，選擇正確的串聯電阻值很重要。