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稳压二极管工作原理? 稳压二极管工作原理及用途( 二 )

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稳压二极管（zener diode），也称齐纳二极管，与普通二极管不同的是，稳压二极管工作在反向击穿状态时，它的工作电流在很大范围内变化而其两端的电压基本不变 。

它的原理图符号有如下图所示的两种：
标称稳定电压VZ（Nominal Zener Voltage）是稳压二极管最重要参数，也是工程师在选型时首要的参数 。
稳压二极管的典型应用电路如下图所示：

稳压二极管工作原理? 稳压二极管工作原理及用途

文章插图
它的主要作用是从较高输入电压Vi中获取的较低输出电压Vo，这里我们并没有这样描述：从较高的不稳定的输入电压Vi中获取较低的稳定输出电压Vo 。稳压二极管虽然有一定的稳压功能，但这种稳压能力在精度要求较高的场合并不适用，在大多数实际应用电路中，稳压二极管更多的是为了获取一个对精度要求不高的电压值（精度要求高的可选择电压基准芯片，可参考相关文章），
下图为稳压二极管应用于场效应管驱动时的示意图：
N沟通道场效应管的栅源开启电压VGS是有最大限制值的，比如&plu *** n;20V，超过此值则场效应管可能会损环，通常在此类开关控制电路中，VGS值设置为 10V左右，如果电路系统中只有36V较高的电压（其它为5V之类的低压），这个电压不可以直接作为VGS电压，当然，可以采用诸如低压差线性调整芯片（LDO）从36V中降压获取此电压，但是大多数情况下，我们只需要如图所示稳压二极管即可，成本低，电路简单，而且这种应用对稳压精度要求并不高 。
当输入电源电压Vi比稳压二极管的稳定电压VZ低时，稳压二极管没有击穿而处于反向截止区，此时电路回路中只有比较小的反向漏电电流IR（reverse leakage current），这种工作状态不是稳压二极管的正常工作状态，因为输出电压Vo是随输入电压Vi变化的，没有达到输出稳定电压的目的，如下图所示：
当输入电源电压Vi比稳压二极管稳定电压ZT高时，稳压二极管被反向电压击穿，此时回路电流急剧增加，如下图所示：
此时的输出电压Vo就是稳压二极管的标称稳定电压，也就是我们所需要的电压值，回路中的电流就是稳压二极管的工作电流IZ（zener current），此值由下式可得：
其中，电阻R就是稳压二极管的限流电阻 。能够使稳压二极管进入稳压状态的最小电流IZ也叫膝点/拐点电流IZK（knee point current），因此，电阻R值不应该太大，那么这个电阻的最小值应该是多少才合适呢？我们继续往下看：
当输入电源电压Vi时继续增加时，稳压二极管的稳定电压VZ（也就是输出电压Vo）会有一定的变化，但没有输入电压Vi变化那么大，因为稳压二极管处于反向击穿稳压状态，此时输入电压Vi与输出电压Vo的差值都施加到电阻R两端，继而引起回路电流上升 。
稳压二极管本身没有最高反向电压的参数，但是它会有一定的功耗，如下式：
也就是稳压二极管的稳定电压VZ与流过稳压二极管中的电流IZ的乘积，对于具体的稳压二极管，其稳定电压VZ是额定的，因此功耗也可以由最大的功耗也可由最大工作电流IZM（Maximum zener current）来表示，很多数据手册中也是给出这个值 。
当回路电流IZ超过稳压二极管的最大工作电流IZM时（也就是超过二极管最高允许耗散功率），稳压二极管会因为过热而损坏，此时的输出电压Vo就是输入电压Vi，也就是不再有稳压能力了，如下图所示：
因此，我们在设置电阻R的最小值时，应控制稳压二极管的工作电流在IZM之内 。
这种特性我们也可以从稳压二极管的伏安V-I特性曲线看出，如下图所示：

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