1、簡述
穩(wěn)壓二極管，英文名稱Zener diode，又叫齊納二極管。利用PN結反向擊穿狀態(tài)，其電流可在很大范圍內(nèi)變化而電壓基本不變的現(xiàn)象，制成的起穩(wěn)壓作用的二極管。此二極管是一種直到臨界反向擊穿電壓前都具有很高電阻的半導體器件，在這臨界擊穿點上，反向電阻降低到一個很小的數(shù)值，在這個低阻區(qū)中電流增加而電壓則保持恒定，穩(wěn)壓二極管是根據(jù)擊穿電壓來分檔的，因為這種特性，穩(wěn)壓管主要被作為穩(wěn)壓器或電壓基準元件使用。穩(wěn)壓二極管可以串聯(lián)起來以便在較高的電壓上使用，通過串聯(lián)就可獲得更高的穩(wěn)定電壓。如下圖（1）所示，這是穩(wěn)壓二極管的電路圖符號，而最上面的是很常見的玻封結構的穩(wěn)壓二極管實物圖。
2、特性
穩(wěn)壓二極管的伏安特性曲線如圖（2）所示，我們可以借助它來了解穩(wěn)壓二極管在各種偏置下的狀態(tài)。
狀態(tài)①： 正向偏置狀態(tài)。此狀態(tài)記下，穩(wěn)壓二極管的特性表現(xiàn)為普通二極管的特性，即：隨著正向偏壓的提高，正向電流變化很大、很陡！但由于VF（0.3V~0.7V左右）很小，此正向偏置狀態(tài)基本無使用價值。需要注意的是，不同的穩(wěn)壓二極管的正向壓降是不同的。
狀態(tài)②： 反向偏置狀態(tài)。此狀態(tài)下，當反向電壓沒達到VBR之前，穩(wěn)壓二極管基本沒導通；而當反向偏壓接近VBR值時，穩(wěn)壓二極管開始導通，產(chǎn)生IR電流。隨著反向偏壓的提高，反向電流IR也會激烈變化得很大、很陡！盡管電流在很大的范圍內(nèi)變化，而二極管兩端的電壓卻基本上穩(wěn)定在擊穿電壓附近，從而實現(xiàn)了二極管的穩(wěn)壓功能。圖（2）中的黃色區(qū)域（擊穿區(qū)）就是穩(wěn)壓二極管的正常工作狀態(tài)，通常此區(qū)域?qū)腣R區(qū)間范圍很小，此電壓就是穩(wěn)壓二極管的工作點、穩(wěn)壓值。
實際上，齊納二極管包括兩種擊穿電壓，分別是：齊納擊穿和需崩擊穿。在正常工作狀態(tài)下，反向偏壓較低時，對應的反向偏壓就是齊納擊穿電壓。為了使二極管保持在穩(wěn)定狀態(tài)，必須維持最小的反向電流Iz(min)。在圖（2）的曲線上，可以見到當反向電流低于曲線拐點處的電流時，電壓出現(xiàn)劇烈變化，穩(wěn)壓作用就沒有了。同樣，有一個最大電流Iz(max)超過電流，二極管就被物理性損壞，此時對應的擊穿就是雪崩擊穿。因此，我們只要讓齊納二極管的反向電流在Iz(min) ~ Iz(max)之間，齊納二極管的兩端電壓保持近似恒定。在穩(wěn)壓二極管的DataSheet上，通常給出一個所謂齊納測試電流Iz對應的標稱測試電壓就是Vz。
3、主要參數(shù)
3.1 Uz— 穩(wěn)定電壓
指穩(wěn)壓管通過額定電流時兩端產(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，同一型號穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值也不完全一致。例如，穩(wěn)壓二極管BZV55-C16（立創(chuàng)商城的商品編號：C128822）的Vz（min）為15.3V, Vz（max）則為17.1V。
3.2 Iz— 額定電流
指穩(wěn)壓管產(chǎn)生穩(wěn)定電壓時通過該管的電流值。低于此值時，穩(wěn)壓管雖并非不能穩(wěn)壓，但穩(wěn)壓效果會變差;高于此值時，只要不超過額定功率損耗，也是允許的，而且穩(wěn)壓性能會好一些，但要多消耗電能。
3.3 Rz— 動態(tài)電阻
指穩(wěn)壓管兩端電壓變化與電流變化的比值，有些書也稱為“齊納阻抗”。該比值隨工作電流的不同而改變，一般是工作電流愈大，動態(tài)電阻則愈小。例如，2CW7C穩(wěn)壓管的工作電流為 5mA時，Rz為18Ω;工作電流為10mA時，Rz為8Ω;為20mA時，Rz為2Ω ; > 20mA則基本維持此數(shù)值。
3.4 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
3.5 α---溫度系數(shù)
如果穩(wěn)壓管的溫度變化，它的穩(wěn)定電壓也會發(fā)生微小變化，溫度變化1℃所引起管子兩端電壓的相對變化量即是溫度系數(shù)（單位：﹪/℃）。一般說來穩(wěn)壓值低于6V屬于齊納擊穿，溫度系數(shù)是負的；高于6V的屬雪崩擊穿，溫度系數(shù)是正的。溫度升高時，耗盡層減小，耗盡層中，原子的價電子上升到較高的能量，較小的電場強度就可以把價電子從原子中激發(fā)出來產(chǎn)生齊納擊穿，因此它的溫度系數(shù)是負的。雪崩擊穿發(fā)生在耗盡層較寬電場強度較低時，溫度增加使晶格原子振動幅度加大，阻礙了載流子的運動。這種情況下，只有增加反向電壓，才能發(fā)生雪崩擊穿，因此雪崩擊穿的電壓溫度系數(shù)是正的。這就是為什么穩(wěn)壓值為15V的穩(wěn)壓管其穩(wěn)壓值隨溫度逐漸增大的，而穩(wěn)壓值為5V的穩(wěn)壓管其穩(wěn)壓值隨溫度逐漸減小的原因。例如2CW58穩(wěn)壓管的溫度系數(shù)是+0.07%/°C，即溫度每升高1°C，其穩(wěn)壓值將升高0.07%。
對電源要求比較高的場合，可以用兩個溫度系數(shù)相反的穩(wěn)壓管串聯(lián)起來作為補償。由于相互補償，溫度系數(shù)大大減小，可使溫度系數(shù)達到0.0005%/℃。
3.6 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，IR=O.1uA;在VR=6V時，IR=10uA。
4、穩(wěn)壓二極管的選型
要求導通電壓低時選鍺管；
要求反向電流小時選硅管；
要求導通電流大時選面結合型；
要求工作頻率高時選點接觸型；
要求反向擊穿電壓高時選硅管；
要求耐高溫時選硅管。
5、應用電路（舉例）
5.1簡易穩(wěn)壓電路
此電路利用齊納二極管的穩(wěn)壓特性，實現(xiàn)穩(wěn)壓，但輸出電流很小。
5.2改進型穩(wěn)壓電路
此電路利用齊納二極管的穩(wěn)壓特性，實現(xiàn)穩(wěn)壓，可輸出較大的電流。
5.3LED指示燈的ESD保護電路
此電路利用齊納二極管的反向偏置特性，防止LED受靜電過高而損壞。
5.4過壓保護電路
如果輸出電壓過高，此電路中的齊納二極管會導通，進而觸發(fā)可控硅SCR對輸入電壓端進行限制。
5.5信號限幅電路
如果輸入信號過大，容易損壞運放OP，通過放置齊納二極管可對Input信號的幅度大小進行限制。注意這種情況下，要選用反向漏電流很小的D1；而信號頻率過高的話，還要考慮D1的等效電容要足夠小。
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