基本信息
簡介
穩壓二極體,英文名稱Zener diode,又叫 齊納二極體 。此二極體是一種直到臨界反向擊穿 電壓前都具有很高 電阻的 半導體器件.在這臨界擊穿點上,反向電阻降低到一個很小的數值,在這個低阻區中電流增加而電壓則保持恆定,穩壓二極體是根據擊穿電壓來分檔的,因為這種特性, 穩壓管主要被作為 穩壓器或電壓基準 元件使用.其伏安特性見圖1,穩壓二極體可以串聯起來以便在較高的電壓上使用,通過串聯就可獲得更多的穩定電壓。原理
穩壓二極體的特點就是反向通電尚未擊穿前,其兩端的電壓基本保持不變。這樣,當把穩壓管接入電路以後,若由於電源電壓發生波動,或其它原因造成電路中各點電壓變動時,負載兩端的電壓將基本保持不變。穩壓二極體在電路中常用“ZD”加數字表示,如:ZD5表示編號為5的穩壓管。
參數
⑴穩定電壓⑵電壓溫度係數
⑶動態電阻
⑷穩定電流 ,最大、最小穩定電流
⑸最大允許功耗
故障特點
穩壓二極體的故障主要表現在開路、短路和穩壓值不穩定。在這3種故障中,前一種故障表現出電源電壓升高;後2種故障表現為電源電壓變低到零伏或輸出不穩定。色環穩壓二極體
由於小功率穩壓二極體體積小,在管子上標註型號較困難,所以一些國外產品採用色環來表示它的標稱穩定電壓值。如同色環電阻一樣,環的顏色有棕、紅、橙、黃、綠、藍、紫、灰、白、黑,它們分別用來表示數值1、2、3、4、5、6、7、8、9、0。有的穩壓二極體上僅有2道色環,而有的卻有3道。最靠近負極的為第1環,後面依次為第2環和第3環。
僅有2道色環的。標稱穩定電壓為兩位數,即“×× V”(幾十幾伏)。第1環表示電壓十位上的數值,第2環表示個位上的數值。如:第1、2環顏色依次為紅、黃,則為24V。
有3道 色環,且第2、3兩道色環顏色相同的。標稱穩定電壓為一位整數且帶有一位小數,即“×.× V”(幾點幾伏)。第1環表示電壓個位上的數值。第2、3兩道色環(顏色相同)共同表示十分位(小數點後第一位)的數值。如:第1、2、3環顏色依次為灰、紅、紅,則為8.2V。
有3道色環,且第2、3兩道色環顏色不同的。標稱穩定電壓為兩位整數並帶有一位小數,即“××.× V”(幾十幾點幾伏)。第1環表示電壓十位上的數值。第2環表示個位上的數值。第3環表示十分位(小數點後第一位)的數值。不過這種情況較少見,如:棕、黑、黃(10.4V)和棕、黑、灰(10.8V)常用穩壓二極體的型號對照表(註:後面的二極體型號是以1開頭的,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 |
摩托羅拉IN52系列 0.5w精密穩壓管
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 IN5254 27 IN5255 28 IN5256 30 IN5257 33 |
溫度係數
如果穩壓管的溫度變化,它的穩定電壓也會發生微小變化,溫度變化1℃所引起管子兩端 電壓的相對變化量即是溫度係數。一般說來穩壓值低於6V屬於 齊納擊穿,溫度係數是負的;高於6V的屬雪崩擊穿,溫度係數是正的。溫度升高時,耗盡層減小,耗盡層中,原子的價 電子上升到較高的能量,較小的電場強度就可以把價電子從原子中激發出來產生齊納擊穿,因此它的溫度係數是負的。雪崩擊穿發生在耗盡層較寬電場強度較低時,溫度增加使晶格原子振動幅度加大,阻礙了載流子的運動。這種情況下,只有增加反向電壓,才能發生雪崩擊穿,因此雪崩擊穿的電壓溫度係數是正的。這就是為什麼穩壓值為15V的穩壓管其穩壓值隨溫度逐漸增大的,而穩壓值為5V的穩壓管其穩壓值隨溫度逐漸減小的原因。對 電源要求比較高的場合,可以用兩個溫度係數相反的穩壓管串聯起來作為補償。由於相互補償,溫度係數大大減小,可使溫度係數達到0.0005%/℃。
識別判斷
1.在電路中
穩壓二極體在電路中常用“ZD”加數字表示,如:ZD1表示編號為1的穩壓管。2.正負極識別
從外形上看,金屬封裝穩壓二極體管體的正極一端為平面形,負極一端為半圓面形。塑封穩壓二極體管體上印有彩色標記的一端為負極,另一端為正極。對標誌不清楚的穩壓二極體,也可以用萬用表判別其極性,測量的方法與普通二極體相同,即用萬用表R×1k檔,將兩表筆分別接穩壓二極體的兩個電極,測出一個結果後,再對調兩表筆進行測量。在兩次測量結果中,阻值較小那一次,黑表筆接的是穩壓二極體的正極,紅表筆接的是穩壓二極體的負極。3.色環穩壓二極體識別
色環穩壓二極體國內產品很少見,大多數來自國外,尤其以日本產品居多。一般色環穩壓二極體都標有型號及參數,詳細資訊可在元件手冊上查到。而色環穩壓二極體體積小、功率小、穩壓值大多在10V以內,極易擊穿損壞。色環穩壓二極體的外觀與色環電阻十分相似,因而很容易弄錯。色環穩壓二極體上的色環代表兩個含義:一是代表數字,二是代表小數點位數(通常色環穩壓二極體都是取一位小數,用棕色表示。也可理解為倍率即:×10(的-1次方),具體顏色對應的數字同色環電阻).4. 與普通整流二極體的區分
首先利用萬用表R×1K擋,按把被測管的正、負電極判斷出來。然後將萬用表撥至R×10K擋上,黑表筆接被測管的負極,紅表筆接被測管的正極,若此時測得的反向電阻值比用R×1K擋測量的反向電阻小很多,說明被測管為穩壓管;反之,如果測得的反向電阻值仍很大,說明該管為整流二極體或檢波二極體。這種識別方法的道理是,萬用表R×1K擋內部使用的電池電壓為1.5V,一般不會將被測管反向擊穿,使測得的電阻值比較大。而R×10K擋測量時,萬用表內部電池的電壓一般都在9V以上,當被測管為穩壓管,切穩壓值低於電池電壓值時,即被反向擊穿,使測得的電阻值大為減小。但如果被測管是一般整流或檢波二極體時,則無論用R×1K擋測量還是用R×10K擋測量,所得阻值將不會相差很懸殊。注意,當被測穩壓二極體的穩壓值高於萬用表R×10K擋的電壓值時,用這種方法是無法進行區分鑑別的。套用
1、浪涌保護電路
(如圖2):穩壓管在準確的電壓下擊穿,這就使得它可作為限制或保護之元件來使用,因為各種電壓的穩壓二極體都可以得到,故對於這種套用特別適宜.圖中的穩壓 二極體D是作為過壓保護器件.只要 電源電壓VS超過二極體的穩壓值D就導通,使繼電器J吸合負載RL就與電源分開.2、電視機里的過壓保護電路
(如圖3): EC是電視機主供電壓,當EC電壓過高時,D導通, 三極體BG導通,其 集電極電位將由原來的高電平(5V)變為低電平,通過待機控制線的控制使電視機進入待機保護狀態.
3、電弧抑制電路
如圖4:在電感線圈上並聯接入一隻合適的穩壓二極體(也可接入一隻普通 二極體原理一樣)的話,當線圈在導通狀態切斷時,由於其 電磁能釋放所產生的高壓就被二極體所吸收,所以當開關斷開時,開關的電弧也就被消除了。這個套用電路在工業上用得比較多,如一些較大 功率的電磁吸控制電路就用到它.4、串聯型穩壓電路
(如圖5): 在此電路中,串聯穩壓管,BG的基極被穩壓二極體D鉗定在13V,那么其發射極就輸出恆定的12V電壓了.這個電路在很多場合下都有套用。反向串聯
反向串聯的作用
1、經常在功率較大的放大電路,功率管的基極b與發射極e即發射結並聯兩個反向的二極體,這是通過對發射結輸入電流的分流作用而起保護作用;2、兩個二極體反向串聯後對與之並聯的電路可起過壓保護作用,當電路過壓時,二極體首先擊穿短路;
雙向過壓保護。這種雙向tvs,雙向過壓保護電路一般用於電子電路,與被保護的PN結並聯,保護該PN免遭反向過電壓的危害;
作用:過壓保護,靜電保護,電壓鉗位,阻尼作用。
瞬態電壓抑制器
(Transient Voltage Suppressor)簡稱TVS,是一種二極體形式的高效能保護器件。當TVS二極體的兩極受到反向瞬態高能量衝擊時,它能以10-12秒量級的速度,將其兩極間的高阻抗變為低阻抗,吸收高達數千瓦的浪涌功率,使兩極間的電壓箝位於一個預定值,有效地保護電子線路中的精密元器件,免受各種浪涌脈衝的損壞。1、將 TVS二極體加在信號及電源線上,能防止微處理器或單片機因瞬間的肪沖,如靜電放電效應、交流電源之浪涌及開關電源的噪音所導致的失靈。
2、靜電放電效應能釋放超過10000V、60A以上的脈衝,並能持續10ms;而一般的TTL器件,遇到超過30ms的10V脈衝時,便會導至損壞。利用TVS二極體,可有效吸收會造成器件損壞的脈衝,並能消除由匯流排之間開關所引起的干擾(Crosstalk)。
3、將TVS二極體放置在信號線及接地間,能避免數據及控制匯流排受到不必要的噪音影響。開關電源中的開關管一般是mos管,由於mos管的G極對靜電或過壓非常敏感,所以為了保護它免遭損壞才加雙向TVS給與保護,一般三極體開關並不害怕靜電,很少有這個保護。
4、如果是兩個穩壓二極體反向串聯,正、反方向電壓到達穩壓值時,電壓被鉗位;
5、如果是兩個穩壓二極體反向串聯,正、反方向電壓到達穩壓值時,電流劇增,電動力增大,起阻尼作用;