（已结贴）2011-07-25-工控擂台-稳压二极管在电路中的作用及工作原理 点击：3562 | 回复：12
稳压二极管在电路中的作用及工作原理
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稳压二极管是代替稳压电子二极管的产品，被制作成为硅的扩散型或合金型。是反向击穿特性曲线急骤变化的二极管。作为控制电压和标准电压使用而制作的。二极管工作时的端电压(又称齐纳电压)从3V左右到150V，按每隔10%，能划分成许多等级。在功率方面,也有从200mW至100W以上的产品。工作在反向击穿状态,硅材料制作，动态电阻RZ很小，一般为2CW型，将两个互补二极管反向串接以减少温度系数则为2DW型。
稳压二极管是一个特殊的面接触型的半导体硅二极管，其V-A 特性曲线与普通二极管相似，但反向击穿曲线比较陡~稳压二极管工作于反向击穿区，由于它在电路中与适当电阴配合后能起到稳定电压的作用，故称为稳压管。稳压管反向电压在一定范围内变化时，反向电流很小，当反向电压增高到击穿电压时，反向电流突然猛增，稳压管从而反向击穿，此后，电流虽然在很大范围内变化，但稳压管两端的电压的变化却相当小，利于这一特性，稳压管访问就在电路到起到稳压的作用了。而且，稳压管与其它普能二极管不同之反向击穿是可逆性的，当去掉反向电压稳压管又恢复正常，但如果反向电流超过允许范围，二极管将会发热击穿，所以，与其配合的电阻往往起到限流的作用。
稳压二极管(又叫齐纳二极管)它的电路符号是：此二极管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件。在这临界击穿点上，反向电阻降低到一个很小的数值，在这个低阻区中电流增加而电压则保持恒定，稳压二极管是根据击穿电压来分档的，因为这种特性，稳压管主要被作为稳压器或电压基准元件使用。
一般三极管都是正向导通，反向截止；加在二极管 上的反向电压、如果超过二极管的承受能力，二极管就要击穿损毁。但是有一种二极管，它的正向特性与普通二极管相同，而反向特性却比较特殊：当反向电压加到 一定程度时，虽然管子呈现击穿状态，通过较大电流，却不损毁，并且这种现象的重复性很好；反过来着，只要管子处在击穿状态，尽管流过管子的电在变化很大， 而管子两端的电压却变化极小起到稳压作用。这种特殊的二极管叫稳压管。
稳压管是利用反向击多区的稳压特性进行工作的， 因此、稳压管在电路中要反向连接。稳压管的反向击穿电压称为稳定电压、不同类型稳压管的稳定电压也不一样，某一型号的稳压管的稳压值固定在口定范围。例 如：2CW11的稳压值是3.2伏到4．5伏，其中某一只管子的稳压值可能是3．5伏，另一只管子则可能是4，2伏。
在实际应用中，如果选择不到稳压值符合需要的稳压 管，可以选用稳压值较低的稳压管，然后串联一办或几只硅二极管“枕垫”，把稳定电压提高到所需数值。这是利用硅二极管的正向压降为0．6～0．7伏的特点 来进行稳压的。因此，二极管在电路中必须正向连接，这是与稳压管不同的。 稳压管的动态电阻是随工作电流变化的，工作电流 越大。动态电阻越小。因此，为使稳压效果好，工作电流要选得合。工作电流选得大些，可以减小动态电阻，但不能超过管子的最大允许电流（或最大耗散功率）。 各种型号管子的工作电流和最大允许电流，可以从手册中查到。
稳压管的稳定性能受温度影响，当温度变化时，它 的稳定电压也要发生变化，常用稳定电压的温度系数来表示这种性能例如2CW19型稳压管的稳定电压Uw= 12伏，温度系数为0.095%℃ ，说明温度每升高1℃，其稳定电压升高11.4毫伏。为提高电路的稳定性能，往往采用适当的温度补偿措施。在稳定性能要求很高时，需使用具有温度补偿的稳 压，如2DW7A、2DW7W、2DW7C 等。 综上所述可以看出，稳压管起着电流的自动调节作 用，而限流电阻起着电压调整作用。稳压管的动态电阻越小，限流电阻越大，输出电压的稳定性越好。
二极 管具有单向导电性，即正向导通，反向截止。稳压二极管是一个特殊的面接触型的半导体硅二极管，其V-A 特性曲线与普通二极管相似，但反向击穿曲线比较陡，稳压二极管工作于反向击穿区，由于它在电路中与适当电阴配合后能起到稳定电压的作用，故称为稳压管。稳压管反向电压在一定范围内变化时，反向电流很小，当反向电压增高到击穿电压时，反向电流突然猛增，稳压管从而反向击穿。
稳压二极管的稳压原理： 稳压二极管的特点就是击穿后，其两端的电压基本保持不变。 这样，当把稳压管接入电路以后，若由于电源电压发生波动，或其它原因造成电路中各点电压变动时，负载两端的电压将基本保持不变。
应用：稳压二极管可以串联起来，以便在较高的电压上使用，通过串联就可获得更多的稳定电压。在负载变化不大的场合，稳压管常用来做稳压电源，由于负载和稳压管并联，又称为并联稳压电源，稳压管在实际工作时要和电阻相配合使用，其电路如下图1所示。
稳压二极管的以上特性使它具有以下作用：（1）稳定电压：稳压二极管可以串联起来以便在较高的电压上使用,通过串联就可获得更多的稳定电压.（2）稳定电流：可以获得最大、最小稳定电流（3）最大化允许功耗（4）充当一个动态电阻
常见的稳压二极管应用电路有：1、浪涌保护电路：稳压管起到限制和保护的作用；2电视机的过压保护电路：顾名思义当输入电压过高时自动进入待机保护状态；3电弧抑制电路：在煤炭行业可以大大的提高安全系数；4、串联稳压电路稳压二极管起到稳定电压的作用
小小器件作用大，是人类知识和实践的精华结晶。
稳压二极管在电路中的作用及工作原理 :
稳压二极管在电路中的作用有：稳定电压、稳定电流、 动态电阻、额定功耗、电压温度系数、 反向漏电流。
稳压二极管工作原理一种用于稳定电压的单结二极管。它的伏安特性，稳压二极管符号如图1所示。结构同整流二极管。加在稳压二极管的反向电压增加到一定数值时，将可能有大量载流子隧穿伪结的位垒，形成大的反向电流，此时电压基本不变，称为隧道击穿。当反向电压比较高时，在位垒区内将可能产生大量载流子，受强电场作用形成大的反向电流，而电压亦基本不变，为雪崩击穿。因此，反向电压临近击穿电压时，反向电流迅速增加，而反向电压几乎不变。这个近似不变的电压称为齐纳电压（隧道击穿）或雪崩电压（雪崩击穿） 。
在电路连接上，不能直接将稳压管二极管并接在外加电压源上，一般都要串接一个限流电阻R，再连接外电压源，其限流电阻的阻值应大于外电压的最大值与稳压管的稳压值之差除以稳压管的最大容许电流值的商。这样当外电压变化时，其支路电流的变化小于稳压管的最大容许电流，稳压管可正常工作，其管压降保持不变，外电压的变化都由限流电阻所承担。
稳压二极管在电路中的作用为：
1、做稳压电源用：对稳压精度要求不高，输出电流不大的场合可以用稳压管做稳压电源，见下图一。
2、做精密稳压源用，见图二，其稳压管应选为带温度补偿的稳压管（如2DW7B等），用恒流源流入稳压管，可确保稳压管输出电压的稳定与精度。
3、输出信号的电平转换：如输入脉冲为12V幅度变化的方波脉冲，要转换为5V幅度的方波脉冲，可用图三电路实现。
稳压二极管是众多半导体二极管中的一类，其利用了二极管伏安特性中的反向特性而制成的能够稳压、稳流、限流作用的二极管。
因为二极管的反向特性中在反响电压小于击穿电压的时候，反向电流很小其可以看成是一个阻值很高的电阻，即起到切断电路的作用，当反向电压达到击穿电压后其反向特性又可以看成是一个阻值极小的导线，电流变化不会引起明显压降，因此二极管两端的电压不会出现明显的变化。
利用这个特性可以制造成稳压器件，这个就是稳压二极管其反向伏安特性更加完美以使其在反向击穿后电流的变化不会影响器件两端电压的变化。
根据稳压二极管的特性，我们可以用其达到稳压、稳流、限流的作用，在很多稳压电源、保护电路、限能电路中都会用到。
比如仪表控制系统中广泛使用的本安系统中的齐纳式安全栅内部就是通过稳压二极管来实现了稳压、限流的作用。这里的稳压二极管叫做齐纳二极管，因此其安全栅叫做齐纳安全栅。通过稳压二极管的反向伏安特性起到了限制仪表信号电缆中可能存在的危险信号能源，当超过危险值是稳压二极管反向导通把多余的能源消耗掉，从而保证了去现场信号能源的安全性。
实际稳压管工作原理
(1)当稳压管正向偏置时
(2)当稳压管反向偏置时
稳压管在反向击穿时，在一定的电流范围内，端电压几乎不变，表现出稳压特性。因而广泛应用于稳压电源和限幅电路中。其作用主要表现为以下4个方面：
1、 浪涌保护，电路如下图。
图中的稳压二极管D是作为过压保护器件.只要电源电压VS超过二极管的稳压值D就导通,使继电器J吸合负载RL就与电源分开.
2、 过压保护电路，电路如下图
图中，EC是电视机主供电压,当EC电压过高时,D导通,三极管BG导通,其集电极电位将由原来的高电平(5V)变为低电平,通过待机控制线的控制使电视机进入待机保护状态.
3、 电弧抑制，电路如下图。
图中，在电感线圈上并联接入一只合适的稳压二极管(也可接入一只普通二极管原理一样)的话,当线圈在导通状态切断时,由于其电磁能释放所产生的高压就被二极管所吸收,所以当开关断开时,开关的电弧也就被消除了.
4、 串联型稳压，电路如下图。
图中,串联稳压管BG的基极被稳压二极管D钳定在13V,那么其发射极就输出恒定的12V电压了.
稳压管也是一种晶体二极管，它是利用PN结的击穿区具有稳定电压的特性来工作的。稳压管在稳压设备和一些电子电路中获得广泛的应用。我们把这种类型的二极管称为稳压管，以区别用在整流、检波和其他单向导电场合的二极管。如图画出了稳压管的伏安特性及其符号。
串联型稳压电路
电路稳压过程是这佯的：如果输人电压Usr增大，使输出电压Usc 。增大时，由于Ub＝Uw固定不变，调整管基棗射间电压Ube 。=Ub-Usc 将减小，基流Ib随之减小，而管压降Uce，随之增大，从而抵消了Usc 增大的部分，使Usc ，基本稳定。如果负载电流Isc 增大，使输出电压Usc 减小时，由于Ub固定，Ube 将增大，使人增大，Uce减小，也同样地使Usc 基本稳定。
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