穩(wěn)壓二極管的工作原理、參數(shù)解讀及動(dòng)態(tài)電阻

▉ 穩(wěn)壓二極管——原理

此二極管是一種直到臨界反向擊穿電壓前都具有很高電阻的半導(dǎo)體器件。

在這臨界擊穿點(diǎn)上，反向電阻降低到一個(gè)很小的數(shù)值，在這個(gè)低阻區(qū)中電流增加而電壓則保持恒定，穩(wěn)壓二極管是根據(jù)擊穿電壓來(lái)分檔的，因?yàn)檫@種特性，穩(wěn)壓管主要被作為穩(wěn)壓器或電壓基準(zhǔn)元件使用。

下面是穩(wěn)壓管常見(jiàn)的電路圖。

穩(wěn)壓效果和限流電阻 R 有關(guān)系，在之前的文章中，有提到這一點(diǎn)：手把手教 | 三極管穩(wěn)壓電路仿真分析

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穩(wěn)壓二極管可以串聯(lián)起來(lái)以便在較高的電壓上使用，通過(guò)串聯(lián)就可獲得更高的穩(wěn)定電壓，兩個(gè) 5V 穩(wěn)壓管串聯(lián)起來(lái)，就能起到 10V 穩(wěn)壓的效果。

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▉ 穩(wěn)壓二極管——參數(shù)解讀

下圖是穩(wěn)壓管的伏安特性曲線，你可以叫他 U-I 曲線，反應(yīng)電壓和電流之間的關(guān)系。

Y 軸右側(cè)是正向曲線，左側(cè)是反向曲線，穩(wěn)壓管的工作區(qū)域一般就是在左側(cè)，因?yàn)榉€(wěn)壓管工作原理就是 PN 結(jié)反向擊穿，正接時(shí)和一般二極管一樣，也有正向?qū)妷骸?/p>

穩(wěn)壓二極管的伏安特性曲線

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某一 5.1V 穩(wěn)壓管參數(shù)

Zzt 和 Zzk：動(dòng)態(tài)電阻，單位電流變化引起的電壓的變化 dv/dt。

這個(gè)值越小，代表穩(wěn)壓管性能越好，意思就是電流變化很大時(shí)，電壓變化也很小（代表穩(wěn)壓值恒定不變，要的就是這個(gè)效果）。

同一個(gè)穩(wěn)壓管時(shí)，這個(gè)動(dòng)態(tài)電阻也是隨著電流變化而變化的，電流變化大時(shí)，動(dòng)態(tài)電阻小；電流變化小時(shí)，動(dòng)態(tài)電阻大。

Zzt@Izt，Izt 在 5mA 時(shí)，測(cè)試的 Zzt 最大 50 歐姆。Zzk@Izk，Izk 在 0.5mA 時(shí)，測(cè)試的 Zzk 最大 500 歐姆。

Ir@Vr：反向漏電流，指在特定的反向電壓下測(cè)試得到的電流，從 SPEC 上看，Vr=4.2V 時(shí)，Ir=5uA，這個(gè)電流很重要，穩(wěn)壓管沒(méi)進(jìn)穩(wěn)壓狀態(tài)也就是沒(méi)工作時(shí)消耗的電流，Ir 越小越好。

Vf@If：正向電壓，指在特定的正向電流下測(cè)試得到的正向電壓，一般正向電流不同，測(cè)試得到的正向電壓也不同，If=100mA 時(shí)，Vf=1.25V。

Pd：耗散功率，流進(jìn)穩(wěn)壓管的功率不能超過(guò)這個(gè)值，否則會(huì)損壞穩(wěn)壓管，公式 Pd=I*Vz。

下面再來(lái)看一下二極管的動(dòng)態(tài)電阻特性。

▉ 穩(wěn)壓二極管——?jiǎng)討B(tài)電阻

二極管的正向導(dǎo)通電阻在小電流時(shí)比較大，在大電流時(shí)比較小。

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二極管的反向動(dòng)態(tài)電阻在擊穿前很大，在擊穿后動(dòng)態(tài)電阻很小，穩(wěn)壓二極管就是利用擊穿時(shí)動(dòng)態(tài)電阻很小進(jìn)行穩(wěn)壓的。

二極管的正向?qū)娮栊?，反向?qū)娮璐?，意味著正向?qū)ㄐ阅芎?，反向漏電流小，這種二極管是比較好的。

如果動(dòng)態(tài)電阻大，則 dv 變化很大時(shí)，di 才有很小的變化，起到恒流的作用，利用這一特性，有恒流二極管和恒流三極管。

恒流二極管英文 CRD（Current Regulative Diode），可以再看看 CRD 的伏安特性曲線。

恒流二極管的伏安特性曲線