稳压二极管

稳压二极管,英文名称Zener diode,又叫齐纳二极管。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。


它正偏状态和普通二极管一样。不同的是反偏状态,在反向击穿后,只要反向电流绝对值不超过 IZmax,该二极管可以持续反向导通而不被烧坏,反向击穿后,电压为-Vz基本不变。
普通二极管反向击穿后,电流突然变大,如果不及时撤除外部电压,二极管会因过热被烧坏。同理,即便是稳压二极管反向电流持续超过 IZmax,也会被烧坏。

稳压管用于稳压输出

它的一般使用方法如下图:
R 是分压限流电阻,RL 是外部负载。

  • 举例:稳压管型号IN4733(0.5W/5.0V),上图输入电压为7V,稳压管稳压值Vz为5V,IZmin=1mA,IZmax=100mA,问分压限流电阻R应该选什么规格,同时对负载有什么要求?

  • 解:要想让输出稳定在5V,那么必须得让稳压管反向击穿。
    为保证二极管的安全,击穿以后不接负载时,稳压管的电流不能超过IZmax
    (7v-5v)/100mA=20Ω。所以,R≥20Ω。R越大,能够给负载输出的电流就越小。这里取R=20Ω。R的额定功率为0.2w

  • 对负载的要求:
    当接入负载后,R上的电压和电流不会变。
    同时IR=IZ+IL
    所以,Dz会减小一部分电流,分给负载RL
    为了保证稳压管能够可靠击穿,IZ不能小于1mA,否则Dz工作点右移,离开稳压区没有稳压效果。
    故RL能获取的最大电流为IZmax-IZmin = 99mA
    此时,RL=5V/99mA=50.5Ω
    负载RL必须大于50.5Ω

思考一下,普通二极管的正偏状态能不能当稳压管使用?


稳压管用作保护电路

如下图,VI=5V,Dz稳压值5.1V。
正常工作时,Dz不导通不起作用。
当电源VI发生故障电压过高,或者有高压扰动时,为了防止过压烧坏负载及后级电路,此时Dz被击穿导通,输出电压Vo被限定在5.1V,保护了后级负载电路的安全。


其他参考文章:
1、稳压二极管构成的浪涌保护电路
2、稳压二极管应用电路
3、稳压二极管型号对照表


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