稳压二极管,英文名称Zener diode,又称齐纳二极管。利用pn结反向击穿状态,其电流可在很大范围内变化而电压基本不变的现象,制成的起稳压作用的二极管。 二极管是一种半导体器件,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。稳压二极管可串联在较高的电压下使用,通过串联获得较高的稳定电压。
首先要知道稳压的最大负载电流和稳压二级管要求达到标称值时的最小电流。I。
然后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。
在使用最大电源电压时,减去稳压值VH,计算最大电路电流Ih= VH/R。
最后,获得稳压管的最小功率 Pl=Ih * 稳压值。
在实际应用中,至少要留出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变化。由于制造工艺的不同,同一型号稳压管的稳压值不完全一致。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管道的电流值。当低于此值时,虽然稳压管不是不稳定的,但稳压效果会变差;当高于此值时,只要不超过额定功率损耗,也允许稳压性能更好,但消耗更多的电能。
3.Rz— 动态电阻
指稳压管两端电压变化与电流变化的比值。比值随工作电流而变化。一般来说,工作电流越大,动态电阻越小。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
由芯片允许芯片允许的温升决定Vz允许最大电流Izm的乘积。例如2CW51稳压管的Vz为3V,Izm为20mA,则该管的Pz为60mWo
5. α---温度系数
如果稳压管的温度发生变化,其稳定电压也会发生轻微变化,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,温度系数正。当温度升高时,耗尽层减少。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。雪崩击穿发生在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是正的。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稳压管的温度系数是 0.07%/°C,即温度每升高1°C,其稳压值将上升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。根据允许的PN管道的耗散功率由结工作温度决定。小功率管通常在几百毫瓦到几瓦左右。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:温度的变化会使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