穩(wěn)壓二極管的工作原理和特性解析

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　　要理解穩(wěn)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?qū)ā＞褪钦f(shuō)，正向加壓導(dǎo)通，反向加壓不通。這里有個(gè)條件就是反向加壓不超過(guò)管子的反向耐壓值。那么超過(guò)耐壓值后是什么結(jié)果呢？一個(gè)簡(jiǎn)單的答案就是管子燒毀。但這不是全部答案。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，只要限制反向電流值（例如，在管子與電源之間串聯(lián)一個(gè)電阻），管子雖然被擊穿卻不會(huì)燒毀。而且還發(fā)現(xiàn)，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(gè)電流值后電壓才隨電流的下降急劇下降。正是利用了這個(gè)特性人們才造出了穩(wěn)壓二極管。使用穩(wěn)壓二極管的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)好它的電流值。

　　穩(wěn)壓二極管的特點(diǎn)就是擊穿后，其兩端的電壓基本保持不變。 這樣，當(dāng)把穩(wěn)壓管接入電路以后，若由于電源電壓發(fā)生波動(dòng)，或其它原因造成電路中各點(diǎn)電壓變動(dòng)時(shí)，負(fù)載兩端的電壓將基本保持不變。

　 穩(wěn)壓二極管原理及特性

　　一般三極管都是正向?qū)?，反向截?加在二極管上的反向電壓、如果超過(guò)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(dāng)反向電壓加到一定程度時(shí)，雖然管子呈現(xiàn)擊穿狀態(tài)，通過(guò)較大電流，卻不損毀，并且這種現(xiàn)象的重復(fù)性很好;反過(guò)來(lái)著，只要管子處在擊穿狀態(tài)，盡管流過(guò)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(wěn)壓作用。這種特殊的二極管叫穩(wěn)壓管。

　　穩(wěn)壓管的型號(hào)有2CW、2DW 等系列，它的電路符號(hào)如圖5-17所示。

　　穩(wěn)壓管的穩(wěn)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(lái)。

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

　　在實(shí)際應(yīng)用中，如果選擇不到穩(wěn)壓值符合需要的穩(wěn)壓管，可以選用穩(wěn)壓值較低的穩(wěn)壓管，然后串聯(lián)一辦或幾只硅二極管“枕墊”，把穩(wěn)定電壓提高到所需數(shù)值。這是利用硅二極管的正向壓降為0.6～0.7伏的特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行穩(wěn)壓的。因此，二極管在電路中必須正向連接，這是與穩(wěn)壓管不同的。

　　穩(wěn)壓管穩(wěn)壓性能的好壞，可以用它的動(dòng)態(tài)電阻r來(lái)表示：

　　顯然，對(duì)于同樣的電流變化量ΔI，穩(wěn)壓管兩端的電壓變化量ΔU越小，動(dòng)態(tài)電阻越小，穩(wěn)壓管性能就越好。

　　穩(wěn)壓管的動(dòng)態(tài)電阻是隨工作電流變化的，工作電流越大。動(dòng)態(tài)電阻越小。因此，為使穩(wěn)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(dòng)態(tài)電阻，但不能超過(guò)管子的最大允許電流（或最大耗散功率）。各種型號(hào)管子的工作電流和最大允許電流，可以從手冊(cè)中查到。

　　穩(wěn)壓管的穩(wěn)定性能受溫度影響，當(dāng)溫度變化時(shí)，它的穩(wěn)定電壓也要發(fā)生變化，常用穩(wěn)定電壓的溫度系數(shù)來(lái)表示這種性能例如2CW19型穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓Uw= 12伏，溫度系數(shù)為0.095%℃，說(shuō)明溫度每升高1℃，其穩(wěn)定電壓升高11.4毫伏。為提高電路的穩(wěn)定性能，往往采用適當(dāng)?shù)臏囟妊a(bǔ)償措施。在穩(wěn)定性能要求很高時(shí)，需使用具有溫度補(bǔ)償?shù)姆€(wěn)壓，如2DW7A、2DW7W、2DW7C 等。

　　二。 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路圖

　　由硅穩(wěn)壓管組成的簡(jiǎn)單穩(wěn)壓電路如圖5- l9（a）所示。硅穩(wěn)壓管DW與負(fù)載Rfz，并聯(lián)，R1為限流電阻。

　　這個(gè)電路是怎樣進(jìn)行穩(wěn)壓的呢？

　　若電網(wǎng)電壓升高，整流電路的輸出電壓Usr也隨之升高，引起負(fù)載電壓Usc 升高。由于穩(wěn)壓管DW與負(fù)載Rfz并聯(lián)，Usc 只要有根少一點(diǎn)增長(zhǎng)，就會(huì)使流過(guò)穩(wěn)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(fù)載電壓Usc 基本不變。反之，若電網(wǎng)電壓降低，引起Usr下降，造成Usc 也下降，則穩(wěn)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(fù)載電壓Usc 基本不變。

　　若Usr 不變而負(fù)載電流增加，則R1上的壓降增加，造成負(fù)載電壓Usc 下降。Usc 只要下降一點(diǎn)點(diǎn)，穩(wěn)壓管中的電流就迅速減小，使R1上的壓降再減小下來(lái)，從而保持R1上的壓降基本不變，使負(fù)載電壓Usc 得以穩(wěn)定。

　　綜上所述可以看出，穩(wěn)壓管起著電流的自動(dòng)調(diào)節(jié)作 用，而限流電阻起著電壓調(diào)整作用。穩(wěn)壓管的動(dòng)態(tài)電阻越小，限流電阻越大，輸出電壓的穩(wěn)定性越好。