模擬電路學習-之二極管(穩壓管)

1.二極管特性

• 【1】正向特性

  • 當PN接施加正向電壓Ud時，當0≤Ud≤Ut時，二極管是不能導通的，因為外部施加的電壓還不足以克服內電場對載流子擴散運動所造成的阻力，正向電流幾乎為0，這里Ut成為死區電壓，通常硅管的死區電壓為0.5V，鍺管的死區電壓為0.1V。

  • 當Ud>=Ut時，此時可以導通了，二極管正向導通時的壓降：硅管為0.6V_{0.7V，鍺管為0.2V}0.3V （記住吧）

• 【2】反向特性
  這里說擊穿電壓為Ubr，當二極管反向偏置電壓時小於Ubr時，電流是非常小的（微安級別）。當偏置電壓超過了Ubr時，電流突然變大，這個時候就擊穿了。反向擊穿之后，二極管還是能工作的，只要發熱功率<耗散功率
  時，PN結是不會燒毀的。穩壓二極管就是根據這個特性制作出來的。下圖中Uz就是Ubr，這個時候電路工作時不符合安培定律的。


2.穩壓管datasheet如何查閱

1）封裝和耐溫系數

從網上找了一類datasheet：https://wenku.baidu.com/view/6004f6006f1aff00bed51ef4.html
datasheet關鍵字何意參考鏈接：https://wenku.baidu.com/view/71ad4013561252d380eb6ebb.html

 圖中一開始介紹了這一類穩壓管的穩壓范圍，以及封裝信息。 其中上圖低端的解釋分別是： - 【1】Pd 熱耗散功率，當二極管的工作功率大於此功率，則二極管則會燒毀，可以看出這是一個非常重要的指標。 - 【2】Vf 正向偏置電壓，圖中可以看出看出偏置電壓為1.2V時，電流為200ma - 【3】junction temperature：結溫，是電子設備中半導體的實際工作溫度。在操作中，它通常較封裝外殼溫度（Case Temperature）高。溫度差等於其間熱的功率乘以熱阻。 - 【4】Storage Temperature：字面意思理解保溫，可以發現它和結溫是一樣的，目前不是考慮的重點

2）詳細電壓電流系數

這里我們以1N4728為例，來說明上圖中都是什么意思：

• 【1】Vz：穩壓電壓，這里為3.3V
• 【2】Izt：二極管兩端電壓為3.3V時，測量得到的電流為76ma
• 【3】Zzt： 表示在標稱穩壓值3.3V 和 標稱穩壓電流值76ma的情況下，穩壓二極管的阻抗，這里為10Ω
• 【4】Zzk：表示穩壓二極管反向擊穿時的電阻，這里為400Ω
• 【5】Izk：穩壓二極管反向擊穿時的電流Izk，這里為1ma
• 【6】Ir:穩壓二極管加反向電壓時的漏電流(其實就是PN施加正向偏置電壓)，這里為100uA
• 【7】Vr：當反向電流為Ir時的穩壓二極管加反向電壓
• 【8】Izm:最大齊納電流，在擊穿狀態下，不至於引起二極管永久性破壞的電流，稱為齊納電流，目前來看在擊穿狀態下，1N4748的最大的齊納電流為276mA，這些參數，可以在選用元件時，用於確定配套元件的規格。例如，根據齊納二極管的齊納電流，可以確定其工作點，以及限流電阻的阻值和功率
• 【9】Irm：浪涌電流，這個是瞬間最大能通過的電流，EMS的一個測試項就有浪涌。

3.實戰學習

這里圖中需要穩壓的電壓為13V，這里可以選用1N4743.從上面的表格可以發現。
Izm=69mA(允許通過最大的電流)，13V工作時的電阻為10Ω，工作電流為19ma。
此時只要穩壓管工作電流在這個區[19, 69]即可，則電阻R的選擇范圍是[(U-Ud)/Imax ,(U-Ud)/Imin ]，這里為[(25-13)1000/69,(25-13)1000/19 ] = [173.9, 631.5],中間選個合適的就可以了。