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二極管是用半導體材料(硅、硒、鍺等)制成的一種電子器件 ,它具有單向導電性能。 二極管是最早誕生的半導體器件之一,其應用非常廣泛。特別是在各種電子電路中,利用二極管和電阻、電容、電感等元器件進行合理的連接,構成不同功能的電路,可以實現對交流電整流、對調制信號檢波、限幅和鉗位以及對電源電壓的穩壓等多種功能 。
一、基本原理:cx
如果二極管工作在反向工作區,則當反向電流有一個比較大的變化量ΔI時,管子兩端相應的電壓變化量ΔU卻很小。利用二極管這一特點,可以實現“穩壓”作用。因此,穩壓管實質上也是一種二極管,只是通常工作于反向擊穿區。
穩壓管的伏安特性和電路符號見下圖 1
圖1 穩壓二極管的伏安特性
二、主要參數:
1. 穩定電壓 Uz
Uz是穩壓管工作在反向擊穿區時的電壓。穩定電壓Uz是挑選穩壓管的主要依據之一。由于穩壓管電壓隨工作電流的不同而略有變化,所以測試Uz時應使穩壓管的電流為額定值。不同型號的穩壓管,其穩定電壓的值也不相同。對于同一型號的穩壓管,由于制造工藝的分散性,各個不同管子的Uz值也有些差別。這種差異性體現個體之間,并不意味著同一只管子的穩定電壓相差瑞之大。
2. 穩定電流 Iz
Iz是使穩壓管正常工作時的參考電流。若工作電流低于Iz,則管子的穩壓性能變差;如工作電流高于Iz,只要不超過額定功耗,穩壓管可以正常工作。而且,一般來講,工作電流較大時穩壓性能較好。
3. 動態內阻 rz
rz指穩壓管兩端電壓與電流的變化量之比,即
rz=ΔU/ΔI
顯然,穩壓管的rz越小,則穩壓性能越好。對于同一個穩壓管,一般工作電流越大,其rz值越小。通常手冊上給出的rz值是在規定的穩定電流下測試得到的。
4. 額定功耗 Pz
由于穩壓二極管兩端加有電壓Uz,而管子中又流過一定的電流,因此,實際電路中穩壓二極管會消耗一定的功率。這部分功耗會轉化為熱量,使穩壓管發熱。額定功率Pz決定于穩壓管允許的溫升。也有的手冊中會給出穩定電流IzM。穩壓管的穩定電流IzM與耗散功率Pz之間的關系IzM=Pz/Uz。
5. 電壓的溫度系數 αu
αu表示當穩壓管的電流保持不變時,環境溫度每變化1℃所引起的穩定電壓變化的百分比。特別注意αu有正有負,使用具體型號時需要查看芯片手冊。αu為正值,表示溫度升高時,穩定電壓值將增大;αu為負值,表示溫度升高時,穩定電壓值將減小。αu的值比較小時,表示其穩定電壓受溫度的影響較小,性能比較穩定。
三、穩壓二極管使用的注意點:
反接二極管,保證二極管工作在反向擊穿區;
限制流過穩壓管的電流Iz,使其不超過規定值,以免過熱燒壞管子,但Iz又不能太小,若小于臨界值Izmin,則穩壓管將失去穩壓作用。因此穩壓管電路中必須接入一個限流電阻來調節穩壓管Iz的大小。
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