穩壓二極管的電路設計及原理解析
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摘要 : 穩壓二極管，英文名稱Zener diode，又叫齊納二極管。利用pn結反向擊穿狀態，其電流可在很大范圍內變化而電壓基本不變的現象，制成的起穩壓作用的二極管。此二極管是一種直到臨界反向擊穿電壓前都具有很高電阻的半導體器件。
穩壓二極管，英文名稱Zener diode，又叫齊納二極管。利用pn結反向擊穿狀態，其電流可在很大范圍內變化而電壓基本不變的現象，制成的起穩壓作用的二極管。此二極管是一種直到臨界反向擊穿電壓前都具有很高電阻的半導體器件。在這臨界擊穿點上，反向電阻降低到一個很小的數值，在這個低阻區中電流增加而電壓則保持恒定，穩壓二極管是根據擊穿電壓來分檔的，因為這種特性，穩壓管主要被作為穩壓器或電壓基準元件使用。穩壓二極管可以串聯起來以便在較高的電壓上使用，通過串聯就可獲得更高的穩定電壓。
一、電路組成
由穩壓二極管Dz和限流電阻R所組成的穩壓電路是一種最簡單的直流穩壓電源。從該穩壓管穩壓電路可以得到兩個基本關系式：Ui=Ur+Uo、Ir=Idz+IL
穩壓管的伏安特性如下圖，在穩壓管穩壓電路中，只要能是穩壓管始終工作在穩壓區，即保證穩壓管的電流：Iz《Idz《Izm，輸出電壓Uo就基本穩定。
二、穩壓原理
對于任何穩壓電路都應該從兩方面考察其穩壓特性：
1、電網電壓波動
2、負載變化
3、電網電壓波動
當電網電壓升高時，穩壓電路的輸入電壓Ui隨之增大，輸出電壓Uo也隨之按比例增大，由于Uo=Uz，根據穩壓管的伏安特性，Uz的增大將使Idz急劇增大，Ir必然隨之Idz急劇增大，Ur會同時隨著Ir而急劇增大，，而Ur增大必將會使輸出電壓Uo減少。因此，只要參數選擇合適，R上的電壓增量就可以與Ui的增量近似相等，從而使Uo基本不變。簡單描述如下：
當電網電壓下降時，各電量的變化與上述過程相反。
可見，當電網電壓變化時，穩壓電路通過限流電阻R上電壓的變化來抵消Ui的變化，即ΔUr≈ΔUi，從而使Uo不變。
2、負載變化
當負載電阻RL減少即負載電流IL增大時，Ir增大，Ur也隨之增大，Uo必然下降，即Uz下降，根據穩壓管的伏安特性，Uz的下降使Idz急劇減小，從而Ir隨之急劇減小，從而Ir隨之急劇減小。如果參數選擇恰當，可使ΔIdz≈-ΔIL，使Ir基本不變，從而Uo也就基本不變。簡單描述如下：
顯然，在電路中只要使ΔIz≈-ΔIL，就可以使Ir基本不變，從而保證Uo基本不變。
綜上所述，在穩壓二極管所組成的穩壓電路中，利用穩壓管所起的電流調節作用，通過限流電阻R上電壓或電流的變化進行補償來達到穩壓目的。限流電阻R既限制穩壓管中的電流使其正常工作，又與穩壓管相配合以達到穩壓的目的。
