穩(wěn)壓二極管的原理

穩(wěn)定管也是在PN接頭的破壞區(qū)域使用固定電壓特性工作的晶體二極管。穩(wěn)定器管廣泛應(yīng)用于調(diào)節(jié)器設(shè)備和部分電子電路。我們將這種類型的二極管稱為穩(wěn)定管，區(qū)分用于整流、檢測和其他單向?qū)щ娀顒拥亩O管。穩(wěn)定管的電壓-電流特性及其符號，如圖所示。(1)穩(wěn)定電壓Uz Uz是PN接頭的降伏電壓，與工作電流和溫度略有不同。對于同一型號的壓力管道，電壓調(diào)節(jié)器具有一定的離散性。(2)穩(wěn)定電流Iz穩(wěn)定管工作基準(zhǔn)電流值。通常，IzminIzmax具有特定范圍。(3)動態(tài)電阻rz是壓力管道兩端電壓變化與工作電流相關(guān)的比率，如上圖所示。一般來說，工作電流越大，動態(tài)電阻越小，穩(wěn)壓器性能越好。(4)穩(wěn)壓器二極管通常在回路中用“ZD”和數(shù)字表示。例如，ZD5表示5號穩(wěn)定器管。調(diào)節(jié)器二極管調(diào)節(jié)器原理：電壓調(diào)節(jié)器二極管的特點(diǎn)是故障后兩端的電壓基本保持不變。這樣，在電壓調(diào)節(jié)器連接到電路后，如果電源電壓波動，或由于其他原因，回路的點(diǎn)電壓波動，則默認(rèn)情況下，負(fù)荷兩端的電壓保持不變。故障特征：電壓調(diào)節(jié)器二極管的故障主要表現(xiàn)為開路、短路和電壓調(diào)節(jié)器值的不穩(wěn)定性。在這三個故障中，以前的故障表明電源電壓上升。最后兩個故障表明電源電壓降到0伏，或者輸出不穩(wěn)定。常用調(diào)節(jié)器二極管型號和調(diào)節(jié)器值如下表所示。型號1N47281N47291N47301N47321N47331N47341N47351N47441N47501N47511N4761電壓調(diào)節(jié)器值3.3V3.6V3.9V4.7V5.1V5.6V6.2V15V27V30V75V用于描述穩(wěn)定電壓值隨電壓溫度系數(shù)溫度變化而影響的系數(shù)。每個穩(wěn)定電壓的溫度系數(shù)都不同，并且具有正負(fù)分?jǐn)?shù)。如果電壓調(diào)節(jié)器值低于4v，則電壓穩(wěn)定器的溫度系數(shù)為負(fù)值。電壓調(diào)節(jié)器為6v以上的壓力管道具有固定電壓的溫度系數(shù)為正?？梢允?V到6V之間的正數(shù)或負(fù)數(shù)。如果要求高，可以補(bǔ)償兩個溫度系數(shù)相反的管排(例如2DW7)。(5)額定功耗Pz指出，工作電流越大，動態(tài)電阻越小，穩(wěn)壓器性能越好，但最大工作電流受額定功耗Pz限制，超過P2會損壞穩(wěn)定器管。選擇穩(wěn)定器管道時要小心。通過穩(wěn)定器管的電流Iz太大，必須使用IzIzmax。否則，將超過穩(wěn)定器管的允許功耗，Iz也不太小，必須使用IzIzmin制作。否則無法穩(wěn)定輸出電壓，因此輸入電壓和負(fù)載電流的變化范圍受到一定限制。下圖顯示了鎮(zhèn)流器工作中動態(tài)等效電路，其中二極管是理想二極管。幾乎所有電子電路中使用的半導(dǎo)體二極管在許多電路中起著重要作用，是最早誕生的半導(dǎo)體器件之一，其應(yīng)用也很廣泛。晶體二極管是p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體形成的p-n連接，在它的界面兩側(cè)形成空間電荷層，建立自構(gòu)建電場。在P-n連接兩側(cè)，由于載波濃度差而引起的擴(kuò)散電流等于自構(gòu)建電場引起的漂移電流，因此沒有外部電壓時，處于電平衡狀態(tài)。在外部存在正向電壓偏置的情況下，外部電場和自建電場的相互抑制導(dǎo)致電流電流電流的擴(kuò)散增加，產(chǎn)生正向電流。在外部存在反向電壓偏移的情況下，外部電場和自構(gòu)建電場進(jìn)一步加強(qiáng)，形成在一定反向電壓范圍內(nèi)與反向偏移電壓值無關(guān)的反向飽和電流I0。P-n結(jié)空間電荷層的電場強(qiáng)度達(dá)到閾值，產(chǎn)生電流子的乘法過程，產(chǎn)生大量的電子孔對，產(chǎn)生極大的反向擊穿電流，稱為二極管的破壞現(xiàn)象。二極管類型根據(jù)使用的半導(dǎo)體材料，有很多二極管類型可分為鍺二極管(Ge管)和硅二極管(Si管)。根據(jù)用途可以分為檢測二極管、整流二極管、穩(wěn)壓二極管、開關(guān)二極管等。根據(jù)核心結(jié)構(gòu)，可分為點(diǎn)接觸二極管、面接觸二極管和平面二極管。粘著型二極管用很細(xì)的鐵絲壓在光聽質(zhì)的半導(dǎo)體晶片表面，通過脈沖電流，使觸摸線的一端與芯片緊密連接，形成一個“PN接頭”。因為是點(diǎn)接觸，所以只能通過小電流(幾十毫安培以下)用于高頻小電流電路，如收音機(jī)的檢測等。表面接觸二極管的“PN接頭”主要用于“整流”電路，該電路的面積大，電流較大(數(shù)-數(shù)-數(shù)-數(shù)-10 a)，交流轉(zhuǎn)換為直流。平面二極管不僅能通過大電流，而且是用于開關(guān)、脈沖和高頻電路的穩(wěn)定可靠的特殊硅二極管。二極管的導(dǎo)電性能二極管最重要的特征是單向?qū)щ?。在電路中，電流只從二極管的兩極流出，陰極流出。下面通過簡單的實驗說明二極管的正向特性和反向特性。1，正向特性在電子電路中，將二極管的陽極連接到高電位端，將陰極連接到低電位端，二極管以稱為雙向偏置的方式傳導(dǎo)。必須說明，在二極管兩端添加的正向電壓很高的時候，二極管仍然不能正常工作，通過二極管的正向電流很弱。二極管必須在正電壓達(dá)到特定值(稱為臨界電壓，鍺管約為0.2V，硅管約為0.6V)后才能通過直李光傳遞。傳導(dǎo)后，二極管兩端的電壓基本保持不變(大約0.3V用于鍺管，大約0.7V用于硅管)，二極管稱為“正向壓降”。2，翻轉(zhuǎn)性質(zhì)在電子電路中，二極管的陽極連接在低電位端，陰極連接在高電位端，此時二極管中的電流很少流動，此時二極管處于關(guān)閉狀態(tài)，這稱為反向偏置。即使二極管在反向偏置中，也有一種叫做泄漏電流的弱反向電流通過二極管流動。在二極管的兩端，如果反向電壓增加到一定值，則反向電流急劇增加，使二極管失去單向?qū)щ娞匦?，這種狀態(tài)稱為二極管破壞。二極管的主要參數(shù)用于表示二極管性能好、壞或適用范圍的技術(shù)指標(biāo)，稱為二極管的參數(shù)。不同類型的二極管具有不同的特性參數(shù)。對于初學(xué)者，需要了解以下幾個主要參數(shù)：1、額定正向工作電流指示二極管長期連續(xù)工作時可以通過的最大正向電流值。因為當(dāng)電流通過管時，核心變熱，溫度上升，溫度超過容限(硅鋼管140度左右，鍺管90度左右)時，核心過熱，可能損壞。因此，在二極管使用中，不要超過二極管額定靜校正方向工作電流值。例如，常用IN4001-4007鍺二極管的額定非正向工作電流為1A。2，最大反向工作電壓如果在二極管兩端添加的反向電壓高于某個值，管子就會斷裂，從而失去單向?qū)щ娔芰Α榱舜_保使用安全，確定了最高反向操作電壓值。例如，IN4001二極管的反向耐壓為50V，而IN4007的反向耐壓為1000V。3，反向電流反向電流是指二極管在規(guī)定的溫度和最大反向電壓作用下通過二極管的反向電流。反向電流越小，管道的單向?qū)щ娦跃驮胶?。值得注意的是，回流與溫度密切相關(guān)，每增加約10，回流就增加一倍。例如，如果25點(diǎn)反轉(zhuǎn)電流為250uA，則溫度上升到35，則反轉(zhuǎn)電流上升到500uA，等75點(diǎn)反轉(zhuǎn)電流達(dá)到8mA，從而失去單方向傳導(dǎo)特性，并可能導(dǎo)致管道過熱而受損。例如，2CP10硅二極管在25點(diǎn)反轉(zhuǎn)電流只有5uA，溫度上升到75，則反轉(zhuǎn)電流也只有160uA。因此，硅二極管在高溫下的穩(wěn)定性優(yōu)于鍺二極管。測試二極管的好壞初學(xué)者可以在業(yè)余條件下使用萬用表測試二極管性能的好壞。測試前，在歐姆文件的RX1K齒輪上撥出萬用表切換開關(guān)(注意不要使用RX1文件，以免電流燒壞二極管太多)，并通過短路兩個紅色和黑色的旋鈕調(diào)整歐姆零。1、正向特性測試將多用表的黑色潛水員(表的陽極)與二極管的正極和紅色拼盤(表的負(fù)極)匹配到二極管的負(fù)極。如果撥片沒有設(shè)置零值，停在撥片中間，則電阻是二極管的正向電阻，通常正向電阻越小越好。正向電阻為零表示核心短路損壞，正向電阻接近無窮大表示核心開路。不能使用段落或開口管道。2、反向特性測試時鐘的紅色筆接觸二極管的正極，黑色筆接觸二極管的負(fù)極。如果時針在無窮大或接近無窮大，管道就合格了。二極管的應(yīng)用1，整流二極管利用二極管的單向?qū)щ娞匦?，可以將方向交替的交流變成單向的脈動直流。2、交換機(jī)元素二極管在正向電壓作用下電阻很小，處于傳導(dǎo)狀態(tài)，這與連接的開關(guān)相同。在反向電壓作用下，電阻很大，阻塞狀態(tài)就像斷開的開