一、什么是穩(wěn)壓二極管

　　二極管由管芯、管殼和兩個(gè)電極構(gòu)成。管芯就是一個(gè)PN結(jié)，在PN結(jié)的兩端各引出一個(gè)引線，并用塑料、玻璃或金屬材料作為封裝外殼，就構(gòu)成了晶體二極管，如下圖所示。P區(qū)的引出的電極稱為正極或陽極，N區(qū)的引出的電極稱為負(fù)極或陰極。

　　二、穩(wěn)壓二極管原理

　　一般三極管都是正向?qū)ǎ聪蚪刂梗患釉诙O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(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)，通過較大電流，卻不損毀，并且這種現(xiàn)象的重復(fù)性很好；只要管子處在擊穿狀態(tài)，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(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。

　　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)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 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，工作電流要選得合適。工作電流選得大些，可以減小動(dòng)態(tài)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(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。

　　三、穩(wěn)壓二極管怎么使用（方法）

　　穩(wěn)壓二極管工作條件

　　1、反向加在穩(wěn)壓二極管上的電壓要大于穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值。

　　2、通過穩(wěn)壓管的電流要達(dá)到其工作條件（也就是反向電流要足夠大，一般至少是幾個(gè)mA）。

　　穩(wěn)壓二極管怎么使用（方法）

　　1、Vz— 穩(wěn)定電壓。

　　指穩(wěn)壓管通過額定電流時(shí)兩端產(chǎn)生的穩(wěn)定電壓值。該值隨工作電流和溫度的不同而略有改變。由于制造工藝的差別，同一型號(hào)穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值也不完全一致。從上面的datasheet可以知道，1N4727的Vz=3V， 1n4728的Vz=3.3V。

　　2、IzT— 穩(wěn)定電流。

　　指穩(wěn)壓管產(chǎn)生穩(wěn)定電壓時(shí)通過該管的電流值。低于此值時(shí)，穩(wěn)壓管雖并非不能穩(wěn)壓，但穩(wěn)壓效果會(huì)變差;高于此值時(shí)，只要不超過額定功率損耗，也是允許的，而且穩(wěn)壓性能會(huì)好一些，但要多消耗電能。

　　3、rzJ— 動(dòng)態(tài)電阻。

　　指穩(wěn)壓管兩端電壓變化與電流變化的比值。該比值隨工作電流的不同而改變，一般是工作電流愈大，動(dòng)態(tài)電阻則愈小。上面的datasheet可以知道，1N4727在Iz=1mA的時(shí)候，rzJ=400Ω。

　　4、Pz— 額定功耗。

　　由芯片允許溫升決定，其數(shù)值為穩(wěn)定電壓Vz和允許最大電流Izm的乘積。例如2CW51穩(wěn)壓管的Vz為3V，Izm為20mA，則該管的Pz為60mWo

　　5、Ctv— 電壓溫度系數(shù)。

　　是說明穩(wěn)定電壓值受溫度影響的參數(shù)。例如2CW58穩(wěn)壓管的Ctv是+0.07%/°C，即溫度每升高 1°C，其穩(wěn)壓值將升高0.07%。

　　6、IR— 反向漏電流。

　　指穩(wěn)壓二極管在規(guī)定的反向電壓下產(chǎn)生的漏電流。例如2CW58穩(wěn)壓管的VR=1V時(shí)，IR=O.1uA;在VR=6V時(shí)，IR=10uA。 對(duì)于穩(wěn)壓二極管來說，穩(wěn)壓二極管的反相就是二極管的正向，即穩(wěn)壓二極管正端接正，負(fù)端接負(fù)，這樣的話與穩(wěn)壓二極管的用法的接法相反，不起穩(wěn)壓作用。

　　穩(wěn)壓二極管接法

　　穩(wěn)壓二極管電路限流電阻的選取

　　R太大，則Ir很小，當(dāng)Il增大時(shí)，穩(wěn)壓管的電流可能減小到臨界值以下，失去穩(wěn)壓作用；

　　R太小，則Ir很大，當(dāng)Rl很大或開路時(shí)，Ir都流向穩(wěn)壓管，可能超過其允許定額而造成損壞。

　　公式：

　　當(dāng)兩者不能同時(shí)滿足時(shí)，說明在給定條件下已超出穩(wěn)壓管的工作范圍，需限制輸入電壓Ui或負(fù)載電流Il的變化范圍，或選用更大容量的穩(wěn)壓管。

　　Izmax：穩(wěn)壓管允許的最大工作電流

　　Uzmax：電網(wǎng)電壓最高時(shí)的整流輸出電壓

　　Ilmax：負(fù)載電流的最大值

　　簡(jiǎn)化計(jì)算

　　限流電阻主要考慮負(fù)載電流要多大，而不是是穩(wěn)壓管最小工作電流，

　　（輸入電壓—穩(wěn)壓電壓）/電路最大工作電流=限流電阻

　　（穩(wěn)壓管最小工作電流一般可以忽略不計(jì)）。

　　還有一個(gè)參數(shù)要復(fù)核，就是穩(wěn)壓管的功率，在電路最小工作電流時(shí)，

　　穩(wěn)壓管上分流的電流×穩(wěn)壓值=穩(wěn)壓管的功率，是否大于穩(wěn)壓管極限功率。

　　穩(wěn)壓二極管使用注意事項(xiàng)

　　1、要注意一般二極管與穩(wěn)壓二極管的區(qū)別方法。不少的一般二極管，特別是玻璃封裝的管，外形顏色等與穩(wěn)壓二極管較相似，如不細(xì)心區(qū)別，就會(huì)使用錯(cuò)誤。區(qū)別方法是：看外形，不少穩(wěn)壓二極管為園柱形，較短粗，而一般二極管若為園柱形的則較細(xì)長(zhǎng)；看標(biāo)志，穩(wěn) 壓二極管的外表面上都標(biāo)有穩(wěn)壓值，如5V6，表示穩(wěn)壓值為5.6V；用萬用表進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)單向?qū)щ娦裕肵1K擋先把被測(cè)二極管的正負(fù)極性判斷出來，然后用X10K擋，黑表筆接二極管負(fù)極，紅表筆接二極管正極，測(cè)的阻值與X1K擋時(shí)相比，若出現(xiàn)的反向阻值很大，為一般二極管的可能性很大，若出現(xiàn)的反向阻值變得很小，則為穩(wěn)壓二極管。

　　2、注意穩(wěn)壓二極管正向使用與反向使用的區(qū)別。穩(wěn)壓二極管正向?qū)ㄊ褂脮r(shí)，與一般二極管正向?qū)ㄊ褂脮r(shí)基本相同，正向?qū)ê髢啥穗妷阂彩腔静蛔兊模技s為0.7V。從理論上講，穩(wěn)壓二極管也可正向使用做穩(wěn)壓管用，但其穩(wěn)壓值將低于1V，且穩(wěn)壓性能也不好，一般不單獨(dú)用穩(wěn)壓管的正向?qū)ㄌ匦詠矸€(wěn)壓，而是用反向擊穿特性來穩(wěn)壓。反向擊穿電壓值即為穩(wěn)壓值。有時(shí)將兩個(gè)穩(wěn)壓管串聯(lián)使用，一個(gè)利用它的正向特性，另一個(gè)利用它的反向特性，則既能穩(wěn)壓又可起溫度補(bǔ)償作用，以提高穩(wěn)壓效果。

　　3、要注意限流電阻的作用及阻值大小的影響。在穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路中，一般都要串接一個(gè)電阻R，如圖1或2示。該電阻在電路中起限流和提高穩(wěn)壓效果的作用。若不加該電阻即當(dāng)R=0時(shí)，容易燒壞穩(wěn)壓管，穩(wěn)壓效果也會(huì)極差。限流電阻的阻值越大，電路穩(wěn)壓性能越好，但輸入與輸出壓差也會(huì)過大，耗電也就越多。

　　4、要注意輸入與輸出的壓差。正常使用時(shí)，穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路的輸出電壓等于穩(wěn)壓管反向擊穿后兩端的穩(wěn)壓值，若輸入到穩(wěn)壓電路中的電壓值小于穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值，則電路將失去穩(wěn)壓作用，只有是大于關(guān)系時(shí)，才有穩(wěn)壓作用，并且壓差越大，限流電阻的阻值也應(yīng)越大，否則會(huì)損壞穩(wěn)壓管。

　　5、穩(wěn)壓管可串聯(lián)使用。幾個(gè)穩(wěn)壓管串聯(lián)后，可獲得多個(gè)不同的穩(wěn)壓值，故串聯(lián)使用較常見。下面舉例說明兩個(gè)穩(wěn)壓管串聯(lián)使用后，如何求得穩(wěn)壓值。若一個(gè)穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值為5.6V，另一個(gè)穩(wěn)壓值為3.6V，設(shè)穩(wěn)壓管正向?qū)〞r(shí)電壓均為0.7V，則串聯(lián)后共有四種不同的穩(wěn)壓值。

　　6、穩(wěn)壓管一般不并聯(lián)使用。幾個(gè)穩(wěn)壓管并聯(lián)后，穩(wěn)壓值將由最低（包括正向?qū)ê蟮碾妷褐担┑囊粋€(gè)來決定。還是以上述兩個(gè)穩(wěn)壓管為例，來說明穩(wěn)壓值的計(jì)算方法。兩個(gè)并聯(lián)后共有四種情況，穩(wěn)壓值只有兩個(gè)。除非特殊情況，穩(wěn)壓二極管都不并聯(lián)使用。