简介
稳压二极管
稳压二极管,英文名称Zener diode,又叫
齐纳二极管。此二极管是一种直到临界反向击穿
电压前都具有很高
电阻的
半导体器件.在这临界击穿点上,反向电阻降低到一个很小的数值,在这个低阻区中电流增加而电压则保持恒定,稳压二极管是根据击穿电压来分档的,因为这种特性,
稳压管主要被作为
稳压器或电压基准
元件使用.其伏安特性见图1,稳压二极管可以串联起来以便在较高的电压上使用,通过串联就可获得更多的稳定电压。
[1]
原理
[2]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。
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]
参数
⑴稳定电压
⑵电压温度系数
⑶动态电阻
⑷稳定电流 ,最大、最小稳定电流
⑸最大允许功耗
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。
色环稳压二极管
由于小功率稳压二极管体积小,在管子上标注型号较困难,所以一些国外产品采用色环来表示它的标称稳定电压值。如同色环电阻一样,环的颜色有棕、红、橙、黄、绿、蓝、紫、灰、白、黑,它们分别用来表示数值1、2、3、4、5、6、7、8、9、0。
有的稳压二极管上仅有2道色环,而有的却有3道。最靠近负极的为第1环,后面依次为第2环和第3环。
仅有2道色环的。标称稳定电压为两位数,即“×× V”(几十几伏)。第1环表示电压十位上的数值,第2环表示个位上的数值。如:第1、2环颜色依次为红、黄,则为24V。
有3道
色环,且第2、3两道色环颜色相同的。标称稳定电压为一位整数且带有一位小数,即“×.× V”(几点几伏)。第1环表示电压个位上的数值。第2、3两道色环(颜色相同)共同表示十分位(小数点后第一位)的数值。如:第1、2、3环颜色依次为灰、红、红,则为8.2V。
有3道色环,且第2、3两道色环颜色不同的。标称稳定电压为两位整数并带有一位小数,即“××.× V”(几十几点几伏)。第1环表示电压十位上的数值。第2环表示个位上的数值。第3环表示十分位(小数点后第一位)的数值。不过这种情况较少见,如:棕、黑、黄(10.4V)和棕、黑、灰(10.8V)常用稳压二极管的型号对照表(注:后面的二极管型号是以1开头的,如1N4728,1N4729等)
IN4728 3.3v
IN4729 3.6v
IN4730 3.9v
IN4731 4.3
IN4732 4.7
IN4733 5.1
IN4734 5.6
IN4735 6.2
IN4736 6.8
IN4737 7.5
|
IN4738 8.2
IN4739 9.1
IN4740 10
IN4741 11
IN4742 12
IN4743 13
IN4744 15
IN4745 16
IN4746 18
IN4747 20
|
IN4748 22
IN4749 24
IN4750 27
IN4751 30
IN4752 33
IN4753 34
IN4754 35
IN4755 36
IN4756 47
IN4757 51
|
IN5226 3.3v
IN5227 3.6v
IN5228 3.9v
IN5229 4.3v
IN5230 4.7v
IN5231 5.1
IN5232 5.6
IN5233 6
IN5234 6.2
IN5235 6.8
IN5236 7.5
|
IN5237 8.2
IN5238 8.7
IN5239 9.1
IN5240 10
IN5241 11
IN5242 12
IN5243 13
IN5244 14
IN5245 15
IN5246 16
IN5247 17
|
IN5248 18
IN5249 19
IN5250 20
IN5251 22
IN5252 24
IN5253 25
IN5140 27
IN5255 28
IN5256 30
IN5257 33
|
温度系数
如果稳压管的温度变化,它的稳定电压也会发生微小变化,温度变化1℃所引起管子两端
电压的相对变化量即是温度系数。一般说来稳压值低于6V属于齐纳击穿,温度系数是负的;高于6V的属雪崩击穿,温度系数是正的。温度升高时,耗尽层减小,耗尽层中,原子的价
电子上升到较高的能量,较小的电场强度就可以把价电子从原子中激发出来产生齐纳击穿,因此它的温度系数是负的。雪崩击穿发生在耗尽层较宽电场强度较低时,温度增加使晶格原子振动幅度加大,阻碍了载流子的运动。这种情况下,只有增加反向电压,才能发生雪崩击穿,因此雪崩击穿的电压温度系数是正的。这就是为什么稳压值为15V的稳压管其稳压值随温度逐渐增大的,而稳压值为5V的稳压管其稳压值随温度逐渐减小的原因。
对
电源要求比较高的场合,可以用两个温度系数相反的稳压管串联起来作为补偿。由于相互补偿,温度系数大大减小,可使温度系数达到0.0005%/℃。
[3]
识别判断
在电路中
稳压二极管在电路中常用“ZD”加数字表示,如:ZD1表示编号为1的稳压管。
[4]
正负极识别
从外形上看,金属封装稳压二极管管体的正极一端为平面形,负极一端为半圆面形。塑封稳压二极管管体上印有彩色标记的一端为负极,另一端为正极。对标志不清楚的稳压二极管,也可以用万用表判别其极性,测量的方法与普通二极管相同,即用万用表R×1k档,将两表笔分别接稳压二极管的两个电极,测出一个结果后,再对调两表笔进行测量。在两次测量结果中,阻值较小那一次,黑表笔接的是稳压二极管的正极,红表笔接的是稳压二极管的负极。
色环稳压二极管识别
色环稳压二极管国内产品很少见,大多数来自国外,尤其以日本产品居多。一般色环稳压二极管都标有型号及参数,详细资料可在元件手册上查到。而色环稳压二极管体积小、功率小、稳压值大多在10V以内,极易击穿损坏。色环稳压二极管的外观与色环电阻十分相似,因而很容易弄错。色环稳压二极管上的色环代表两个含义:一是代表数字,二是代表小数点位数(通常色环稳压二极管都是取一位小数,用棕色表示。也可理解为倍率即:×10(的-1次方),具体颜色对应的数字同色环电阻).
与普通整流二极管的区分
首先利用万用表R×1K挡,按把被测管的正、负电极判断出来。然后将万用表拨至R×10K挡上,黑表笔接被测管的负极,红表笔接被测管的正极,若此时测得的反向电阻值比用R×1K挡测量的反向电阻小很多,说明被测管为稳压管;反之,如果测得的反向电阻值仍很大,说明该管为整流二极管或检波二极管。这种识别方法的道理是,万用表R×1K挡内部使用的电池电压为1.5V,一般不会将被测管反向击穿,使测得的电阻值比较大。而R×10K挡测量时,万用表内部电池的电压一般都在9V以上,当被测管为稳压管,切稳压值低于电池电压值时,即被反向击穿,使测得的电阻值大为减小。但如果被测管是一般整流或检波二极管时,则无论用R×1K挡测量还是用R×10K挡测量,所得阻值将不会相差很悬殊。注意,当被测稳压二极管的稳压值高于万用表R×10K挡的电压值时,用这种方法是无法进行区分鉴别的。
应用
浪涌保护电路
(如图2):稳压管在准确的电压下击穿,这就使得它可作为限制或保护之元件来使用,因为各种电压的稳压二极管都可以得到,故对于这种应用特别适宜.图中的稳压
二极管D是作为过压保护器件.只要
电源电压VS超过二极管的稳压值D就导通,使继电器J吸合负载RL就与电源分开.
电视机里的过压保护电路
电压过高时,D导通,
三极管BG导通,其
集电极电位将由原来的高电平(5V)变为低电平,通过待机控制线的控制使电视机进入待机保护状态.
电弧抑制电路
如图4:在电感线圈上并联接入一只合适的稳压二极管(也可接入一只普通
二极管原理一样)的话,当线圈在导通状态切断时,由于其
电磁能释放所产生的高压就被二极管所吸收,所以当开关断开时,开关的电弧也就被消除了。这个应用电路在工业上用得比较多,如一些较大
功率的电磁吸控制电路就用到它.
串联型稳压电路
(如图5):
在此电路中,串联稳压管,BG的基极被稳压二极管D钳定在13V,那么其发射极就输出恒定的12V电压了.这个电路在很多场合下都有应用。
反向串联
反向串联的作用
1、经常在功率较大的放大电路,功率管的基极b与发射极e即发射结并联两个反向的二极管,这是通过对发射结输入电流的分流作用而起保护作用;
2、两个二极管反向串联后对与之并联的电路可起过压保护作用,当电路过压时,二极管首先击穿短路;
双向过压保护。这种双向tvs,双向过压保护电路一般用于电子电路,与被保护的PN结并联,保护该PN免遭反向过电压的危害;
作用:过压保护,静电保护,电压钳位,阻尼作用。
瞬态电压抑制器
(Transient Voltage Suppressor)简称TVS,是一种二极管形式的高效能保护器件。当TVS二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时,它能以10-12秒量级的速度,将其两极间的高阻抗变为低阻抗,吸收高达数千瓦的浪涌功率,使两极间的电压箝位于一个预定值,有效地保护电子线路中的精密元器件,免受各种浪涌脉冲的损坏。
1、将
TVS二极管加在信号及电源线上,能防止微处理器或单片机因瞬间的肪冲,如静电放电效应、交流电源之浪涌及开关电源的噪音所导致的失灵。
2、静电放电效应能释放超过10000V、60A以上的脉冲,并能持续10ms;而一般的TTL器件,遇到超过30ms的10V脉冲时,便会导至损坏。利用TVS二极管,可有效吸收会造成器件损坏的脉冲,并能消除由总线之间开关所引起的串扰(Crosstalk)。
3、将TVS二极管放置在信号线及接地间,能避免数据及控制总线受到不必要的噪音影响。开关电源中的开关管一般是mos管,由于mos管的G极对静电或过压非常敏感,所以为了保护它免遭损坏才加双向TVS给与保护,一般三极管开关并不害怕静电,很少有这个保护。
4、如果是两个稳压二极管反向串联,正、反方向电压到达稳压值时,电压被钳位;
5、如果是两个稳压二极管反向串联,正、反方向电压到达稳压值时,电流剧增,电动力增大,起阻尼作用;