稳压二极管

稳压二极管，英文名称Zener diode，又叫齐纳二极管。利用pn结反向击穿状态，其电流可在很大范围内变化而电压基本不变的现象，制成的起稳压作用的二极管。 ^[1]  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。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高的稳定电压。 ^[2] 

目录

1. 1 基本释义

2. 2 原理

3. 3 主要参数

1. 4 故障特点

2. 5 识别判断

3. 6 应用

1. 7 正反向串联

稳压二极管基本释义

稳压二极管，是指利用pn结反向击穿状态，其电流可在很大范围内变化而电压基本不变的现象，制成的起稳压作用的二极管。 ^[1]

稳压二极管原理

稳压二极管的伏安特性曲线的正向特性和普通二极管差不多，反向特性是在反向电压低于反向击穿电压时，反向电阻很大，反向漏电流极小。但是，当反向电压临近反向电压的临界值时，反向电流骤然增大，称为击穿，在这一临界击穿点上，反向电阻骤然降至很小值。尽管电流在很大的范围内变化，而二极管两端的电压却基本上稳定在击穿电压附近，从而实现了二极管的稳压功能。 ^[1]

硅稳压管特性曲线(2张)

稳压二极管主要参数

1.Uz— 稳定电压

指稳压管通过额定电流时两端产生的稳定电压值。该值随工作电流和温度的不同而略有改变。由于制造工艺的差别，同一型号稳压管的稳压值也不完全一致。例如，2CW51型稳压管的Vzmin为3.0V, Vzmax则为3.6V。

2.Iz— 额定电流

指稳压管产生稳定电压时通过该管的电流值。低于此值时，稳压管虽并非不能稳压，但稳压效果会变差;高于此值时，只要不超过额定功率损耗，也是允许的，而且稳压性能会好一些，但要多消耗电能。

3.Rz— 动态电阻

指稳压管两端电压变化与电流变化的比值。该比值随工作电流的不同而改变，一般是工作电流愈大，动态电阻则愈小。例如，2CW7C稳压管的工作电流为 5mA时，Rz为18Ω;工作电流为1OmA时，Rz为8Ω;为20mA时，Rz为2Ω ; > 20mA则基本维持此数值。

4.Pz— 额定功耗

由芯片允许温升决定，其数值为稳定电压Vz和允许最大电流Izm的乘积。例如2CW51稳压管的Vz为3V，Izm为20mA，则该管的Pz为60mWo

5. α---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（单位：﹪/℃）。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。例如2CW58稳压管的温度系数是+0.07%/°C，即温度每升高1°C，其稳压值将升高0.07%。

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%/℃。

6.IR— 反向漏电流

指稳压二极管在规定的反向电压下产生的漏电流。例如2CW58稳压管的VR=1V时，IR=O.1uA;在VR=6V时，IR=10uA。

稳压二极管故障特点

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。

稳压二极管识别判断

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。这里指的是指针式万用表。

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）

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）

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。

稳压二极管应用

典型的串联型稳压电路

在此电路中，三极管T的基极被稳压

串联型稳压电路(4张)

二极管D稳定在13V，那么其发射极就输出恒定的13-0.7=12.3V电压了，在一定范围内，无论输入电压升高还是降低，无论负载电阻大小变化，输出电压都保持不变。这个电路在很多场合下都有应用。7805就是一种串联型集成稳压电路，可以输出5V的电压。7805-7824可以输出5-24V电压。在很多电器上都有应用。 ^[3] 

电视机里的过压保护电路

115V是电视机主供电电压，当电源输出电压过高时，D导通，三极管T导通，其集电极电位将由原来的高电平（5V）变为低电平，通过待机控制线的电压使电视机进入待机保护状态.

电弧抑制电路

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. ^[2]

稳压二极管正反向串联

正反向串联的作用

如果是两个稳

稳压管的串联应用(2张)

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（即不能再升高）。

1、经常在功率较大的放大电路，功率管的栅极G与源极S即发射结一个稳压二极管，这是通过限制电压对G-S起保护作用，防止G-S之间的绝缘层被过高的电压击穿。

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；

词条图片(2)

硅稳压管特性曲线(2)

串联型稳压电路(4)

1/2

• 参考资料

• 
  

• 1.    阎金铎,姜璐,崔华林．《中国中学教学百科全书》：沈阳出版社，1991

• 2.    稳压二极管的原理及应用  ．电子工程世界[引用日期2012-10-31]

• 3.    杨素行．《模拟电子技术简明教程（第三版）》：高等教育出版社，2006年5月第三版：8-9

词条标签：

• 科学百科信息科学分类 ， 中国电子学会 ， 科学 ， 学科

稳压二极管实际使用时的注意事项

屏幕不能完整显示请用下面的链接：https://blog.csdn.net/tq384998430/article/details/79564346

稳压二极管又叫齐纳二极管，利用pn结反向击穿状态，其电流可在很大范围内变化而电压基本不变的现象，制成的起稳压作用的二极管。稳压管主要被作为稳压器或电压基准元件使用。
上面都是抄的。实际使用稳压二极管的时候才发现有问题，稳压二极管并不是能够理想的将电压箝位到稳压值。例如下图所示：

 
前段采集到信号之后使用运放放大之后输入到单片机的ADC中去，只看输出电路：
 
电容C17是采样保持电容，不用管。电阻R31和稳压管D9组成稳压电路，按道理来说如果输出的电压大于3.3V的话会被稳压二极管箝位到3.3V，但是现实不是这样的，稳压二极管有自己的特性曲线，把电路中的1N4728稳压管换成BZT52C3V3来说明，参考Alldatasheet网站上的BZT52C3V3稳压管的数据手册：http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/58974/DIODES/BZT52C3V3.html。
我截取Figure.2 Zener Breakdown Characteristics图如下：
 
我们看C3V3那条曲线，可以看出来当稳压二极管的电流为0的时候，齐纳电压为1.8V左右，也就是说当我的电路上的限流电阻R31的阻值无限大的时候通过二极管的电流近乎为0，输出电压为1.8V左右。当电阻R31的阻值很小的时候不考虑前段输出的内阻的情况下通过二极管的电流非常大，这时候输出的电压能够达到3.5V到4.0V之间。显然上诉两种情况中稳压二极管都没有很好的发挥自己的职责，按道理我需要的是一个特性曲线如下图红线的稳压二极管：
 
当前端输入电压小于3.3V时，稳压管的输出和前端输入保持一致，当前端输入电压大于3.3V时，稳压管输出3.3V电压。现实是没有这样理想的稳压二极管。我们只能做出妥协。

假设上面的原理图中输入电压为Uo，稳压管的电压为Ui，R31的阻值为R，通过二极管的电流为i，这时候可以得到一个公式：
i = (Uo - Ui) / R
变形等到i关于Ui的方程：
i = (-1/R) * Ui + Uo/R
这个方程在稳压管的特性曲线上绘制出来：
 
方程的截距为Uo/R，即短路稳压管时的电流。方程与X轴的交点为Ui=Uo。这条直线和C3V3曲线的焦点就是稳压管的工作点。但是我们的方程还没有确定，因为Uo和R的值没有定下来。我们知道前端输入的电压是有运放输出的，运放的工作电压为5V，所以运放的输出电压最大不会超过5V，这样我们假设Uo的范围在0到5V之间。
然后由于我们的单片机系统的AD部分的参考电压是3.3V，我们希望稳压管的输出电压不要超过3.3V，我们需要上面的方程和特性曲线的交点不能大于3.3V，假设正好交点就是3.3V，这时候通过稳压管的电流为5mA（稳压管数据手册提供的Test Current），当我们的方程正好通过此点的时候：
 
稳压管的输出电压正好是3.3V，我称这个点为参考点。若方程与曲线的交点在参考点下面的话，稳压管的输出电压小于3.3V，若方程与曲线的交点在参考点上面的话，稳压管的输出电压大于3.3V，对单片机会造成影响，甚至是烧毁。
输出电压高于3.3V是非正常的状态，正常状态下运放传过来的电压是小于等于3.3V的，并且我们需要运放的输出电压Uo和稳压管的输出电压在小于3.3V的时候是相等的Uo=Ui，当运放的输入电压小于等于3.3V的时候，方程与X轴的交点为Ui≤3.3V，这时候方程与曲线的交点永远小于参考点，因为方程不可能是竖直的，交点处的Ui小于3.3V，也就是说我们运放输出了3.3V，稳压管输出电压输出小于3.3V，这时候导致信号失真，也就是输入信号和输出信号不一致，这在AD采集系统中是绝对不允许的，因为差一点电压表示的是对应测量值的改变。
 
那么遇到这个问题怎么办呢？我们刚才发现了一点，特性曲线与X轴的交点不是Ui=0而是Ui=1.8V左右，这时候当我们的运放传过来的电压小于1.8V的时候Uo和Ui的值是相同的，就是说没有信号失真的发生：
 
可以看到方程和曲线的交点永远在X轴上，也就是Ui = Uo。但是这样做使我们的量程缩小了，从0到3.3V缩小到.倒1.8V，AD检测精度降低了，这是一种妥协，没有办法，除非不用稳压管，但是为了系统的稳定性，还是在稳定性和精度上进行一个平衡！当然了，可以选取特性曲线好一点的稳压管（更贵），这时候稳压管特性曲线与X轴的交点可能是2.0V以上了。

当然了，也可以耍耍小聪明，我们观察特性曲线可以看到3.9V稳压管的特性曲线C3V9，与X轴的交点处Ui大约为3V，当稳压管的电流约为1mA的时候Ui为3.3V左右，也就是我们可以用3.9V的稳压管来做稳压，方程图如下：

正常情况下，运放输出电压在3.3V范围内，方程与曲线的交点在X轴上，参考下面那条红线。超出3.3V的时候，为了保证方程和曲线的交点在参考点的下方，我们需要将方程的斜率降低，这样才能使得方程与曲线交点满足Ui≤3.3V，方程的斜率是（-1/R），降低斜率就是增大R值，一切变简单了，我们可以使用3.9V的稳压管，然后增大R31的阻值即可。大致我们可以发现当Ui=3.3V的时候，i为1mA左右，我们将这个点带入到方程：
1mA = -3.3/R + Uo/R
Uo取最大值5V的时候计算出来R=1700欧姆。也就是说当R大于等于1700欧姆（取2K保险起见），Uo小于等于5V的时候，方程和曲线的交点恒小于参考点。同时这时候我们的不失真电压范围为0到3V，远远大于使用3.3V稳压管时的0到1.8V。
---------------------
作者：Mr_汤
来源：CSDN
原文：https://blog.csdn.net/tq384998430/article/details/79564346
版权声明：本文为博主原创文章，转载请附上博文链接！