背景：為統籌電路設計較全面的知識點，本人將在近期推出電路設計中各種常用器件與設計理念，如基本元器件電阻、電容、電感、二極管保護，存儲器件SDRAM、FLASH，PCB設計工藝DCDC電源、PCB板布線設計工藝等，希望能為大家提供些許參考。
一、穩壓二極管
穩壓二極管，又名齊納二極管，其工作原理一種用於穩定電壓的單結二極管。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值，在這個低阻區中電流增加而電壓則保持恆定，這樣，當把穩壓管接入電路以后，若由於電源電壓發生波動，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。穩壓二極管是根據擊穿電壓來分檔的，因為這種特性，穩壓管主要被作為穩壓器或電壓基准元件使用。其伏安特性見圖1，穩壓二極管可以串聯起來以便在較高的電壓上使用，通過串聯就可獲得更多的穩定電壓。
二、穩壓二極管穩壓電路圖分析
D1為穩壓二極管，與負載R2並聯，R1為限流電阻。
若電網電壓升高，即電路的輸入電壓Vin也隨之升高，引起負載電壓Vout升高。由於穩壓管D1與負載R2並聯，Vin只要有一點增長，就會使流過穩壓管的電流急劇增加，使得I也增大，限流電阻R1上的電壓降增大，從而抵消了Vout的升高，保持負載電壓Vout基本不變。反之，若電網電壓降低，引起Vin下降，造成Vout 也下降，則穩壓管中的電流急劇減小，使得I減小，R1上的壓降也減小，從而抵消了Vin的下降，保持負載電壓Vout基本不變。 若Vin不變而負載電流增加，則R1上的壓降增加，造成負載電壓Vout下降。Vout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Vout得以穩定。
綜上所述可以看出，穩壓管起着電流的自動調節作 用，而限流電阻起着電壓調整作用。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。
穩壓二極管串聯使用：
三、穩壓二極管的性能
穩壓管穩壓性能的好壞，可以用它的動態電阻r來 表示：
r = (電壓的變化量△U)/(電流的變化量△I)
顯然，對於同樣的電流變化量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，工作電流要選得合適。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。
四、穩壓二極管的主要參數
1.Vz— 穩定電壓。
指穩壓管通過額定電流時兩端產生的穩定電壓值。該值隨工作電流和溫度的不同而略有改變。由於制造工藝的差別，同一型號穩壓管的穩壓值也不完全一致。例如，2CW51型穩壓管的Vzmin為3.0V, Vzmax則為3.6V。
2.Iz— 穩定電流。
指穩壓管產生穩定電壓時通過該管的電流值。低於此值時，穩壓管雖並非不能穩壓，但穩壓效果會變差;高於此值時，只要不超過額定功率損耗，也是允許的，而且穩壓性能會好一些，但要多消耗電能。
3.Rz— 動態電阻。
指穩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，動態電阻則愈小。例如，2CW7C穩壓管的工作電流為5mA時，Rz為18Ω;工作電流為1OmA時，Rz為8Ω;為20mA時，Rz為2Ω ; > 20mA則基本維持此數值。
4.Pz— 額定功耗。
由芯片允許溫升決定，其數值為穩定電壓Vz和允許最大電流Izm的乘積。例如2CW51穩壓管的Vz為3V，Izm為20mA，則該管的Pz為60mW
5.Ctv— 電壓溫度系數。
是說明穩定電壓值受溫度影響的參數。例如2CW58穩壓管的Ctv是+0.07%/°C，即溫度每升高1°C，其穩壓值將升高0.07%。
6.IR— 反向漏電流。
指穩壓二極管在規定的反向電壓下產生的漏電流。例如2CW58穩壓管的VR=1V時，IR=O.1uA;在VR=6V時，IR=10uA。
五、選擇穩壓二極管的基本原則
1.要求導通電壓低時選鍺管;要求反向電流小時選硅管。
2.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。
3.要求反向擊穿電壓高時選硅管。
4.要求耐高溫時選硅管。
注：穩壓管與其它普通二極管不同之反向擊穿是可逆性的，當去掉反向電壓穩壓管又恢復正常，但如果反向電流超過允許范圍，二極管將會發熱擊穿，所以，與其配合的電阻往往起到限流作用。
作者：tdyizhen1314
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