1.4 硅稳压二极管及其稳压电路
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简述稳压二极管的稳压原理稳压二极管是一种常用的电子元件,用于稳定电压并保持电路中的电压恒定。
它通过利用二极管的特性来实现电压稳定。
稳压二极管通常由硅材料或砷化镓材料制成,其中最常见的是硅稳压二极管。
本文将简要介绍稳压二极管的稳压原理。
稳压二极管的稳压原理是基于其反向击穿电压的特性。
反向击穿电压是指当反向电压超过稳压二极管的额定值时,二极管将开始导通,从而阻止进一步增加反向电压。
稳压二极管通常具有非常高的阻抗,因此在正向工作区域时,电流非常小,可以忽略不计。
但是,一旦反向电压超过稳压二极管的额定值,电流会迅速增加,使二极管处于导通状态。
稳压二极管的稳压原理可以通过一个简单的示例来说明。
假设我们有一个电路,电源的电压波动范围为10V到15V,我们想要在电路中保持一个恒定的电压,例如12V。
我们可以将稳压二极管连接在电路中,使其工作在反向击穿电压为12V的范围内。
当电源电压低于12V时,稳压二极管处于截止状态,没有电流通过。
当电源电压高于12V时,稳压二极管开始导通,阻止电流继续增加,从而保持电路中的电压稳定在12V。
稳压二极管的稳压原理可以进一步解释为,当电源电压超过稳压二极管的反向击穿电压时,二极管开始导通,形成一个低阻抗通路,使过多的电流通过。
这样,稳压二极管会吸收多余的电流,将其转化为热能,从而保持电路中的电压稳定。
稳压二极管的稳压原理还可以通过Zener二极管的IV特性曲线来解释。
Zener二极管是一种特殊的稳压二极管,其工作在反向击穿电压范围内。
在这个范围内,Zener二极管的IV特性曲线近似为一条直线,即使电流变化很大,电压也保持稳定。
这是因为Zener二极管的结构使得它具有特殊的电压响应特性,可以有效地稳定电压。
总结起来,稳压二极管的稳压原理是通过利用反向击穿电压的特性,在电路中保持恒定的电压。
当电源电压超过稳压二极管的反向击穿电压时,二极管开始导通,吸收多余的电流,将其转化为热能,从而保持电路中的电压稳定。
硅稳压二极管的伏安特性曲线和稳压电路硅稳压管利用特别工艺制成具有稳压作用的特别二极管。
形状与一般二极管基本相同,电路符号有所差别,文字符号用V表示。
硅稳压二极管的伏安特性曲线如图所示,由曲线可以看出:(1)硅稳压二极管的正向特性与一般二极管相同。
(2)反向特性曲线比一般二极管陡峭。
在反向电压较小时,管子只有极微的反向电流。
当反向电流达到某一数值Uw时,管子突然导通,电压即使增加很少也会引起较大电流。
这种现象叫“击穿”,Uw叫击穿电压(即稳压管的稳定电压)。
在反向击穿区,稳压管的电流在很大范围内变化,Uw却基本不变(见曲线AB段),这就是稳压管的稳压作用。
由于稳压管是工作在反向击穿状态,所以接到电路中时应当反接(见图),即稳压管的正极应接被稳定电压的负极;稳压管的负极应接被稳定电压的正极。
假如稳压管的极性接反,不能起到稳压作用,此时稳压管两端的正向电压约为0.7V。
硅稳压管稳压电路如图所示。
图中Ui是需要稳定的直流电压,R是限流电阻,RL是负载电阻。
电路的工作过程如下。
(1)设负载电阻RL固定不变。
当输入电压Ui上升时,流过稳压管的电流将增加,流过限流电阻R的电流也相应地增加,则输出电压(也就是负载两端的电压)U0=Ui - UR就能保持不变。
同理,若输入电压减小,限流电阻上的电压也相应削减,从而保证负载两端的电压仍旧稳定。
(2)设输入电压Ui不变。
当负载电阻削减而使负载电流增加、限流电阻上的压降增大时,输出电压将下降。
但输出电压稍有下降,就会引起流过稳压管的电流下降,从而抵消了负载电流变化在限流电阻上造成的电压变化,保证了输出电压的稳定。
同理,当负载电阻增大时,由于稳压管的稳压作用,也能保证输出电压稳定。
可见,除稳压管起稳压作用外,限流电阻不仅有限流作用,也有调压作用,与稳压管协作共同稳定输出电压。
稳压二极管稳压电路1、稳压二极管稳压电路的原理硅稳压二极管稳压电路的电路图是利用稳压二极管的反向击穿特性稳压的,由于反向特性陡直,较大的电流变化,只会引起较小的电压变化。
图稳压管稳压电路 a.输入电压变化时如何稳压依据电路图可知输入电压VI的增加,必定引起VO的增加,即VZ增加,从而使IZ 增加,IR增加,使VR增加,从而使输出电压VO减小。
这一稳压过程可概括如下:VI↑→VO↑→VZ↑→IZ↑→IR↑→VR↑→VO↓这里VO减小应理解为,由于输入电压VI的增加,在稳压二极管的调整下,使VO的增加没有那么大而已。
VO还是要增加一点的,这是一个有差调整系统。
b负载电流变化时如何稳压负载电流IO的增加,必定引起IR的增加,即VR增加,从而使VZ=VO 减小,IZ减小。
IZ的减小必定使IR减小,VR减小,从而使输出电压=VO增加。
这一稳压过程可概括如下:IO↑→IR↑→VR↑→VZ↓(VO↓)→IZ↓→IR↓→VR↓→VO↑2、稳压电阻的计算稳压二极管稳压电路的稳压性能与稳压二极管击穿特性的动态电阻有关,与稳压电阻R的阻值大小有关。
稳压二极管的动态电阻越小,稳压电阻R越大,稳压性能越好。
a.当输入电压最小,负载电流最大时,流过稳压二极管的电流最小。
此时IZ不应小于IZmin,由此计算出来稳压电阻的最大值,实际选用的稳压电阻应小于最大值。
即b.当输入电压最大,负载电流最小时,流过稳压二极管的电流最大。
此时IZ不应超过IZmax,由此可计算出来稳压电阻的最小值。
即稳压二极管在使用时,肯定要串入限流电阻,不能使它的功耗超过规定值,否则会造成损坏!。
硅稳压管稳压电路
一、有“特异功能”的二极管稳压管
一般二极管都是正向导通,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;反过来着,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。
稳压管的型号有2CW 、2DW 等系列,它的电路符号如图所示。
由硅稳压管组成的简单稳压电路如图5-l9 (a)所示。
硅稳压管DW与负载Rfz ,并联,R1为限流电阻。
这个电路是怎样进行稳压的呢?若电网电压升高,整流电路的输出电压Usr 也随之升高,引起负载电压Usc 升高。
由于稳压管DW与负载Rfz 并联,Usc 只要有根少一点增长,就会使流过稳压管的电流急剧增加,使得I1也增大,限流电阻R1上的电压降增大,从而抵消了Usr 的升高,保持负载电压Usc 基本不变。
反之,若电网电压降低,引起Usr 下降,造成Usc 也下降,则稳压
管中的电流急剧减小,使得I1减小,R1上的压降也减小,从而抵消了Usr 的下降,保持负载电压Usc 基本不变。
硅稳压二极管稳压电路的工作原理
硅稳压二极管(也称为稳压二极管或Zener二极管)是一种特
殊的二极管,它能够在特定电压下保持稳定的反向电压。
稳压电路通过将硅稳压二极管连接在逆向偏置模式下来实现稳压功能。
工作原理如下:
1. 硅稳压二极管具有一个固定的突破电压,称为稳定电压Vz。
当反向电压超过稳定电压时,硅稳压二极管开始导通电流。
2. 稳压电路将正极连接到稳压二极管的正向端,负极连接到稳压二极管的反向端。
这样当电路中的电压超过稳定电压时,稳压二极管开始导通,形成一条绕过负载的反向通路,以保持负载端的电压稳定。
3. 负载连接在稳压二极管的反向端,通过稳压二极管提供稳定的电压。
当电流流过负载时,稳压二极管将自动调整电流以保持负载端的电压不变。
总的来说,硅稳压二极管稳压电路通过将稳压二极管连接在反向偏置模式下,利用其特殊的电压-电流特性来实现对负载端
电压的稳定控制。
稳压二极管工作原理
稳压二极管工作原理
稳压二极管也称齐纳二极管或反向击穿二极管,在电路中起稳定电压作用。
它是利用二极管被反向击穿后,在一定反向电流范围内反向电压不随反向电流变化这一特点进行稳压的。
稳压二极管是一个特殊的面接触型的半导体硅二极管,通常由硅半导体材料采用合金法或扩散法制成。
其伏安特性曲线与普通二极管相似,但反向击穿曲线比较陡。
稳压二极管工作于反向击穿区,由于它在电路中与适当电阻配合后能起到稳定电压的作用,故称为稳压管。
稳压管反向电压在一定范围内变化时,反向电流很小,当反向电压增高到击穿电压时,反向电流突然猛增,稳压管从而反向击穿,此后,电流虽然在很大范围内变化,但稳压管两端的电压的变化却相当小,利于这一特性,稳压管访问就在电路到起到稳压的作用了。
而且,稳压管与其它普能二极管不同之反向击穿是可逆性的,当去掉反向电压稳压管又恢复正常,但如果反向电流超过允许范围,稳压二极管则会被彻底击穿而损坏,所以,与其配合的电阻往往起到限流的作用。
稳压二极管在电路中常用“ZD”加数字表示,如:ZD5表示编号为5的稳压管。
1、稳压二极管的稳压原理:稳压二极管的特点就是击穿后,其两端的电压基
本保持不变。
这样,当把稳压管接入电路以后,若由于电源电压发生波动,或其它原因造成电路中各点电压变动时,负载两端的电压将基本保持不变。
2、故障特点:稳压二极管的故障主要表现在开路、短路和稳压值不稳定。
在这3种故障中,前一种故障表现出电源电压升高;后2种故障表现为电源电压变低到零伏或输出不稳定。
稳压二极管原理电路及应用引言二极管因用途不同而种类繁多。
稳压二极管是其中的一种。
我们知道晶体二极管具有单向导电的性能。
正向连接时是导电的(在电路中,二极管的正极接电源的正极,二极管的负极接电源的负极),反向连接是不导电的,只有很小很小的漏电流。
但是如果给某些特定二极管反向电压逐渐加大到某一数值,二极管就会被击穿,这时二极管又开始反向导电。
随着导电电流逐渐增大(只要电流不是增加到损坏二极管的程度),二极管两端的电压却基本上保持不变,几乎恒定在二极管击穿的电压数值上。
这就是二极管的反向击穿特性。
利用这个特性,人们制成稳压二极管[1]。
由于这种反向击穿特性能起稳压作用,所以在电路中稳压二极管必须反向连接,就是二极管的正极接电源的负极,二极管的负极接电源的正极。
1.稳压二极管的原理及电路1.1稳压管的特性稳压管的伏安特性曲线如图l所示。
由图可见,反向电压在一定围变化时,反向电流很小;当反向电压增高到击穿电压时,反向电流突然剧增,即稳压管反向击穿;此后,虽然电流在很大围变化,但稳压管两端的电压变化很小,这一特性便可用来稳压。
稳压管与其他二极管不同的是,其反向击穿是可逆的。
当反向电压去掉后,稳压管又恢复正常状态但是,如果反向电流超过允许值,稳压管的PN结也会因过热而损坏。
由于硅管的热稳定性比锗管好,因此一般都用硅管做稳压二极管,例如2CW系列和2DW系列都是硅稳压二极管[2]图1 硅稳压二极管伏安特性和符号1.2 稳压管的主要参数1.2.1 稳定电压U:稳压管反向击穿后稳定工作时的电压值称为稳定电压,如2CW13型为5V一6.5V,具有温度补偿作用的2DW7A型稳压管为5.8V一6.6V。
对于某只稳压管,其U Z是这个围的某一确定数值。
因此在使用时,具体数值需要实际测试。
1.2.2 稳定电流I Z稳压管反向击穿后稳定工作时的反向电流称为稳定电流。
稳压管允许通过的最大反向电流称为最大稳定电流I Zmax。
使用稳压管时,工作电流不能超过I Zmax,否则稳压管可能损坏。