模电·稳压二极管_007

稳压二极管是一种硅材料制成的面接触型晶体二极管，简称稳压管。稳压管在反向击穿时，在一定的电流范围内(或者说在一定的功率损耗范围内)，端电压几乎不变，表现出稳压特性。因而广泛用于稳压电源与限辐电路之中。

妖兽喽

1519人浏览 · 2023-11-19 18:08:44

妖兽喽 · 2023-11-19 18:08:44 发布

稳压二极管

稳压管的伏安特性
稳压管的主要参数

稳压管的伏安特性

稳压器的伏安特性与普通二极管相类似，如下图所示。
稳压管的伏安特性
正向特性为指数曲线。当稳压管外加反向电压的数值大到一定程度时则击穿，击穿区的曲线很陡，几乎平行于纵轴，表现其具有稳压特性。只要控制反向电流不超过一定值，管子就不会因过热而损坏。
稳压管的符号及等效电路如下图所示。
稳压管的符号和等效电路

在等效电路中，二极管 ${D\tiny 1}$ 表示稳压管加正向电压与虽加反向电压但未击穿时的情况，理想二极管、电压源 ${U\tiny Z}$ 和电阻 ${\large r\tiny d}$ 的串联支路表示稳压管反向击穿时的等效电路。

稳压管的主要参数

1. 稳压电压 ${U\tiny Z}$

${U\tiny Z}$ 是在规定电流下稳压管的反向击穿电压。由于半导体器件参数的分散性，同一型号的稳压管的 ${U\tiny Z}$ 存在一定差别。例如，型号为2CW11的稳压管的稳定电压为3.2~4.5V。但就某一只管子而言， ${U\tiny Z}$ 应为确定值。

2. 稳压电流 ${\text{\.{I}}\tiny Z}$

${I\tiny Z}$ 是稳压管工作在稳压状态时的参考电流，电流低于此值时稳压效果变坏，甚至根本不稳压，故也常将 ${I\tiny Z}$ 记作 ${I\tiny Zmin}$ 。

3. 额定功耗 ${P\tiny ZM}$

${P\tiny ZM}$ 等于稳压管的稳定电压 ${U\tiny Z}$ 与最大稳定电流 ${I\tiny ZM}$ (或记作 ${I\tiny Zmax}$ )的乘积。稳压管的功耗超过此值时，会因结温升过高而损坏。对于一只具体的稳压管，可以通过其 ${P\tiny ZM}$ 的值，求出 ${I\tiny ZM}$ 的值。
只要不超过稳压管的额定功率，电流越大，稳压效果越好。

4. 动态电阻 ${\large r\tiny Z}$

${\large r\tiny Z}$ 是稳压管工作在稳压区间时，端电压变化量与其电流变化之比，即 ${\large r\tiny Z}=\frac {\Delta U\tiny Z}{\Delta I\tiny Z}$ 。 ${\large r\tiny Z}$ 越小，电流变化时 ${U\tiny Z}$ 的变化越小，即稳压管的稳压特性越好。对于不同型号的管子， ${\large r\tiny Z}$ 将不同，从几欧到几十欧。对于同一只管子，工作电流越大， ${\large r\tiny Z}$ 越小。

5. 温度系数 ${\alpha}$

${\alpha}$ 表示温度每变化1℃稳压值的变化量，即 ${\alpha}=\frac {\Delta U\tiny Z}{\Delta T}$ 。稳压值小于4V的管子具有负温度系数（属于齐纳击穿），即温度升高时稳定电压值下降；稳定电压大于7V的管子具有正温度系数（属于雪崩击穿），即温度升高时稳定电压值上升，而稳定电压在4~7V之间的管子，温度系数非常小，近似为零(齐纳击穿和雪崩击穿均有)。
由于稳压管的反向电流小于 ${I\tiny Zmin}$ 时不稳压，大于 ${I\tiny Zmax}$ 时会因超过额定功耗而损坏，所以在稳压管电路中必须串联一个电阻来限流，从而保证稳压管正常工作，故称这个电阻为限流电阻。只有在R取值合适时，稳压管才能安全地工作在稳压状态

在下图所示稳压电路中，已知稳压管的稳定电压 ${U\tiny Z}=6V$ ，最小稳定电流 ${I\tiny Zmin}=5mA$ ，最大稳定电流 ${I\tiny Zmax}=25mA$ ；负载电阻 ${R\tiny L}=600Ω$ 电阻。求解限流电阻R的取值范围。
稳压管稳压电路

解：
从图中电路可知，R上电流 ${\large I\small R}$ 稳压管中电流 ${\large I\small D\tiny Z}$ 和 ${\large I\small L}$ 之和，即 ${\large I\small R}={\large I\small D\tiny Z}+{\large I\small L}$ 。其中:
${\large I\small D\tiny Z}=(5\backsim25)mA$
${\large I\small L}=\frac {U\tiny Z}{R\tiny L}=\frac {6}{600}A=0.01A=10mA$
所以 ${\large I\small R}=(15\backsim 35)mA。$
R上电压 ${U\tiny R}={U\tiny 1}-{U\tiny Z}=(10-6)V=4V$
${R\tiny max}=\frac {U\tiny R}{I\tiny Rmin}=\frac {4}{15*10^{\tiny -3}}Ω≈227Ω$
${R\tiny min}=\frac {U\tiny R}{I\tiny Rmax}=\frac {4}{35*10^{\tiny -3}}Ω≈114Ω$