稳压二极管的电压稳定及选型事项




稳压二极管的形成;

稳压二极管由管芯、管壳和两个电极构成。管芯就是一个PN结,在PN结的两端各引出一个引线,并用塑料、玻璃或金属材料作为封装外壳,就构成了晶体二极管。P区的引出的电极称为正极或阳极,N区的引出的电极称为负极或阴极。


 



稳压二极管工作原理



一般三极管都是正向导通,反向截止;加在二极管上的反向电压如果超过二极管的承受能力,二极管就要击穿损毁。但是有一种二极管,它的正向特性与普通二极管相同,而反向特性却比较特殊:当反向电压加到一定程度时,虽然管子呈现击穿状态,通过较大电流,却不损毁,并且这种现象的重复性很好;只要管子处在击穿状态,尽管流过管子的电在变化很大, 而管子两端的电压却变化极小起到稳压作用。这种特殊的二极管叫稳压管。



稳压管是利用反向击多区的稳压特性进行工作的,因此,稳压管在电路中要反向连接。稳压管的反向击穿电压称为稳定电压,不同类型稳压管的稳定电压也不一样,某一型号的稳压管的稳压值固定在口定范围。

 



例 如:2CW11的稳压值是3.2伏到4.5伏,其中某一只管子的稳压值可能是3.5伏,另一只管子则可能是4.2伏。



在实际应用中,如果选择不到稳压值符合需要的稳压管,可以选用稳压值较低的稳压管,然后串联几只硅二极管“枕垫”,把稳定电压提高到所需数值。这是利用硅二极管的正向压降为0.6~0.7伏的特点来进行稳压的。因此,二极管在电路中必须正向连接,这是与稳压管不同的。



稳压管稳压性能的好坏,可以用它的动态电阻r来 表示:



r=电压的变化量ΔU / 电流的变化量ΔI



显然,对于同样的电流变化量ΔI,稳压管两端的电压变化量ΔU越小,动态电阻越小,稳压管性能就越好。



稳压管的动态电阻是随工作电流变化的,工作电流越大,动态电阻越小。因此,为使稳压效果好,工作电流要选得合适。工作电流选得大些,可以减小动态电阻,但不能超过管子的最大允许电流(或最大耗散功率)。 各种型号管子的工作电流和最大允许电流,可以从手册中查到。



稳压管的稳定性能受温度影响,当温度变化时,它的稳定电压也要发生变化,常用稳定电压的温度系数来表示,这种性能例如2CW19型稳压管的稳定电压Uw= 12伏,温度系数为0.095%℃ ,说明温度每升高1℃,其稳定电压升高11.4毫伏。为提高电路的稳定性能,往往采用适当的温度补偿措施。在稳定性能要求很高时,需使用具有温度补偿的稳 压,如2DW7A、2DW7W、2DW7C 等。



稳压二极管稳定电压



在稳定电流(Iz)、温度系数(Ctv)、动态电阻(Rz)、耗散功率(Pz)这些二极管参数中,稳定电压(VZ, Zener Voltage Range)是表征稳压二极管的特征参数。稳定电压(VZ)通常以标准值表示,并带有一定偏差范围。



稳压二极管参数——稳定电压的具体数值用管子编号的后几位数字表示。例如,HDZ18VD12稳压二极管是按照合科泰半导体公司的企业标准编制,对应于市场BZT52C18稳压管。在f=1kHz,稳定电流(Iz)为5mA时,稳定电压为18V,范围为11.2V至+1.1V。



 


需要注意的是,如同稳压二极管的其他参数一样,除非另有说明,稳定电压(VZ)也是在25°C时测定的。随著温度高,该数字稍有升高,具体请查看厂家提供的数据表。



稳压二极管选型注意事项



选用稳压二极管时,应满足应用电路中主要参数的要求。稳压二极管的稳定电压值需与应用电路的基准电压值相同,其最大稳定电流应高于应用电路最大负载电流的50%。注意,稳压二极管的稳压值离散性很大时,即使同一厂家、同一型号的产品其稳定电压值也不完全相同。对要求较高的电路,选用稳压二极管前应对稳压值进行检测。



若无高稳压值的稳压二极管时,可用几只稳压值较低的稳压二极管串联使用。若无低稳压值稳压二极管,则可用普通硅二极管正向导通代替稳压二极管导通。需指出的是,稳压二极管一般不得并联使用。目前国产稳压二极管有三个电极(如2DW7型稳压二极管),其外形与晶体管相似,选用时需加以区分。



稳压二极管的工作条件



1、稳压二极管上的反向电压要大于稳压管的稳压值。



2、通过稳压管的电流要达到其工作条件(也就是反向电流要足够大,一般至少是几个mA)。



 


稳压二极管应用环境



Vz— 稳定电压



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。从上面的datasheet可以知道,1N4727的Vz=3V, 1n4728的Vz=3.3V。



IzT— 稳定电流



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。



rzJ— 动态电阻



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。上面的datasheet可以知道,1N4727在Iz=1mA的时候,rzJ=400Ω。



Pz— 额定功耗



由芯片允许温升决定,其数值为稳定电压Vz和允许最大电流Izm的乘积。例如2CW51稳压管的Vz为3V,Izm为20mA,则该管的Pz为60mWo



Ctv— 电压温度系数



是说明稳定电压值受温度影响的参数。例如2CW58稳压管的Ctv是+0.07%/°C,即温度每升高 1°C,其稳压值将升高0.07%。



IR— 反向漏电流



 



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。 对于稳压二极管来说,稳压二极管的反相就是二极管的正向,即稳压二极管正端接正,负端接负,这样的话与稳压二极管的用法的接法相反,不起稳压作用。