稳压二极管,英文名称Zener diode,又称齐纳二极管。pn在结反向击穿状态下,其电流可以在很大范围内变化,电压基本不变,从而产生稳压二极管。这种二极管是一种半导体装置,直到临界反向击穿电压。在这个临界击穿点,反向电阻降低到一个非常小的值,电流在这个低电阻区域增加,电压保持恒定。稳压二极管根据击穿电压进行分级。由于这一特点,稳压管主要用作稳压器或电压基准元件。稳压二极管可串联使用,以便在更高的电压下使用。
先要知道稳压最大负载电流,和稳压二级管要求的达到标称值时的最小电流,两个相加得到I。
再确定电源电压的最低值,减去稳压值,得到VL,计算最大限流电阻R=VL/I。
在用最大电源电压,减去稳压值,得到VH,计算最大电路电流Ih= VH/R。
最后,才得到稳压管的最小功率 Pl=Ih * 稳压值。
实际应用中,要留最少30%的余量。
1.Uz— 稳定电压
指稳压管通过额定电流时两端产生的稳定电压值。该值随工作电流和温度的不同而略有改变。由于制造工艺的差别,同一型号稳压管的稳压值也不完全一致。例如,2CW51型稳压管的Vzmin为3.0V,Vzmax则为3.6V。
2.Iz— 额定电流
指稳压管产生稳定电压时通过该管的电流值。低于此值时,稳压管虽并非不能稳压,但稳压效果会变差;高于此值时,只要不超过额定功率损耗,也是允许的,而且稳压性能会好一些,但要多消耗电能。
3.Rz— 动态电阻
指稳压管两端电压变化与电流变化的比值。该比值随工作电流的不同而改变,一般是工作电流愈大,动态电阻则愈小。例如,2CW7C稳压管的工作电流为 5mA时,Rz为18Ω;工作电流为1OmA时,Rz为8Ω;为20mA时,Rz为2Ω ; 》 20mA这个值基本维持。
4.Pz— 额定功耗
由芯片允许温升决定,其数值为稳定电压Vz允许最大电流Izm比如2CW51稳压管的Vz为3V,Izm为20mA,则该管的Pz为60mWo
5. α---温度系数
如果稳压管的温度变化,它的稳定电压也会发生微小变化,温度变化1℃管道两端电压的相对变化是温度系数(单位:﹪/℃)。一般来说,稳压值低于6V温度系数为负,高于6V雪崩击穿,温度系数为正。当温度升高时,耗尽层减小。在耗尽层中,原子的价格电子上升到更高的能量。较小的电场强度可以刺激价格电子从原子中产生齐纳击穿,因此其温度系数为负。当耗尽层较宽的电场强度较低时,温度的升高增加了晶格原子的振动范围,阻碍了载流子的运动。在这种情况下,雪崩击穿只能通过增加反向电压来发生,因此雪崩击穿的电压温度系数为正。这就是为什么稳压值为15V稳压管的稳压值随温度逐渐增加,稳压值为5V稳压管的稳压值随温度逐渐降低。例如,2CW58稳压管的温度系数为 0.07%/°C,即温度每升高1°C,其稳压值将升高0.07%。在电源要求较高的情况下,可以将两个温度系数相反的稳压管串联起来作为补偿。由于相互补偿,温度系数大大降低,温度系数可达0.0005%/℃。
6.IR— 反向泄漏电流
指稳压二极管在规定的反向电压下产生的漏电流。例如2CW58稳压管的VR=1V时,IR=O.1uA;在VR=6V时,IR=10uA。
(1)稳定电压Vz:稳定电压是稳压二极管正常工作时管道两端的电压值。该值随工作电流和温度略有变化。它不仅是同一型号的稳压二极管,而且具有一定的分散性,如2CW14硅稳压二极管的稳定电压为6~7.5V。
(2)耗散功率PM:通过稳压二极管的反向电流PN结时,要产生一定的功率损失,PN结的温度也会升高。根据允许PN结工作温度决定出管子的耗散功率。通常小功率管约为几百毫瓦至几瓦。最大耗散功率PZM:稳压管的最大功率损失取决于PN结的面积和散热条件。反向工作时,PN结的功率损失为:PZ=VZ*IZ,由PZM和VZ可以决定IZmax。
(3)稳定电流IZ、最小稳定电流IZmin、大稳定电流IZmax稳定电流:工作电压等于稳定电压时的反向电流;最小稳定电流:稳定电压时所需的最小反向电流;最大稳定电流:稳压二极管允许的最大反向电流。
(4)动态电阻rZ:其概念与一般二极管的动态电阻相同,但稳压二极管的动态电阻是从其反向特性中获得的。rZ反映稳压管的击穿特性越小越陡。
rz=△VZ/△IZ
(5)稳定电压温度系数:温度的变化将使VZ当|VZ| >7 V时,VZ雪崩击穿具有正温度系数。|VZ|<4V时,VZ有负温度系数,反向击穿是齐纳击穿。V<|VZ|<7V稳压管可获得接近零的温度系数。这种稳压二极管可用作标准稳压管