穩壓二極管的工作原理和特性解析

? ? ?? 穩壓二極管的工作原理

　　要理解穩壓二極管的工作原理，只要了解二極管的反向特性就行了。所有的晶體二極管，其基本特性是單向導通。就是說，正向加壓導通，反向加壓不通。這里有個條件就是反向加壓不超過管子的反向耐壓值。那么超過耐壓值后是什么結果呢？一個簡單的答案就是管子燒毀。但這不是全部答案。試驗發現，只要限制反向電流值（例如，在管子與電源之間串聯一個電阻），管子雖然被擊穿卻不會燒毀。而且還發現，管子反向擊穿后，電流從大往小變，電壓只有很微小的下降，一直降到某個電流值后電壓才隨電流的下降急劇下降。正是利用了這個特性人們才造出了穩壓二極管。使用穩壓二極管的關鍵是設計好它的電流值。

　　穩壓二極管的特點就是擊穿后，其兩端的電壓基本保持不變。 這樣，當把穩壓管接入電路以后，若由于電源電壓發生波動，或其它原因造成電路中各點電壓變動時，負載兩端的電壓將基本保持不變。

　 穩壓二極管原理及特性

　　一般三極管都是正向導通，反向截止;加在二極管上的反向電壓、如果超過二極管的承受能力，二極管就要擊穿損毀。但是有一種二極管，它的正向特性與普通二極管相同，而反向特性卻比較特殊：當反向電壓加到一定程度時，雖然管子呈現擊穿狀態，通過較大電流，卻不損毀，并且這種現象的重復性很好;反過來著，只要管子處在擊穿狀態，盡管流過管子的電在變化很大，而管子兩端的電壓卻變化極小起到穩壓作用。這種特殊的二極管叫穩壓管。

　　穩壓管的型號有2CW、2DW 等系列，它的電路符號如圖5-17所示。

　　穩壓管的穩壓特性，可用圖5一18所示伏安特性曲線很清楚地表示出來。

　　穩壓管是利用反向擊多區的穩壓特性進行工作的，因此、穩壓管在電路中要反向連接。穩壓管的反向擊穿電壓稱為穩定電壓、不同類型穩壓管的穩定電壓也不一樣，某一型號的穩壓管的穩壓值固定在口定范圍。例如：2CW11的穩壓值是3.2伏到4.5伏，其中某一只管子的穩壓值可能是3.5伏，另一只管子則可能是4，2伏。

　　在實際應用中，如果選擇不到穩壓值符合需要的穩壓管，可以選用穩壓值較低的穩壓管，然后串聯一辦或幾只硅二極管“枕墊”，把穩定電壓提高到所需數值。這是利用硅二極管的正向壓降為0.6～0.7伏的特點來進行穩壓的。因此，二極管在電路中必須正向連接，這是與穩壓管不同的。

　　穩壓管穩壓性能的好壞，可以用它的動態電阻r來表示：

　　顯然，對于同樣的電流變化量ΔI，穩壓管兩端的電壓變化量ΔU越小，動態電阻越小，穩壓管性能就越好。

　　穩壓管的動態電阻是隨工作電流變化的，工作電流越大。動態電阻越小。因此，為使穩壓效果好，工作電流要選得合。工作電流選得大些，可以減小動態電阻，但不能超過管子的最大允許電流（或最大耗散功率）。各種型號管子的工作電流和最大允許電流，可以從手冊中查到。

　　穩壓管的穩定性能受溫度影響，當溫度變化時，它的穩定電壓也要發生變化，常用穩定電壓的溫度系數來表示這種性能例如2CW19型穩壓管的穩定電壓Uw= 12伏，溫度系數為0.095%℃，說明溫度每升高1℃，其穩定電壓升高11.4毫伏。為提高電路的穩定性能，往往采用適當的溫度補償措施。在穩定性能要求很高時，需使用具有溫度補償的穩壓，如2DW7A、2DW7W、2DW7C 等。

　　二。 穩壓二極管穩壓電路圖

　　由硅穩壓管組成的簡單穩壓電路如圖5- l9（a）所示。硅穩壓管DW與負載Rfz，并聯，R1為限流電阻。

　　這個電路是怎樣進行穩壓的呢？

　　若電網電壓升高，整流電路的輸出電壓Usr也隨之升高，引起負載電壓Usc 升高。由于穩壓管DW與負載Rfz并聯，Usc 只要有根少一點增長，就會使流過穩壓管的電流急劇增加，使得I1也增大，限流電阻R1上的電壓降增大，從而抵消了Usr的升高，保持負載電壓Usc 基本不變。反之，若電網電壓降低，引起Usr下降，造成Usc 也下降，則穩壓管中的電流急劇減小，使得I1減小，R1上的壓降也減小，從而抵消了Usr的下降，保持負載電壓Usc 基本不變。

　　若Usr 不變而負載電流增加，則R1上的壓降增加，造成負載電壓Usc 下降。Usc 只要下降一點點，穩壓管中的電流就迅速減小，使R1上的壓降再減小下來，從而保持R1上的壓降基本不變，使負載電壓Usc 得以穩定。

　　綜上所述可以看出，穩壓管起著電流的自動調節作 用，而限流電阻起著電壓調整作用。穩壓管的動態電阻越小，限流電阻越大，輸出電壓的穩定性越好。