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穩壓二極管

作者:衡麗電子

1 外形與符号

穩壓二極管又稱齊納二極管或反向擊穿二極管,它在電路中起穩壓作用。穩壓二極管的實物外形和電路符号如圖1所示。

穩壓二極管

圖1 穩壓二極管

2 工作原理

在電路中,穩壓二極管可以穩定電壓。要讓穩壓二極管起穩壓作用,必須将它反接在電路中(即穩壓二極管的負極接電路中的高電位,正極接低電位),穩壓二極管在電路中正接時的性質與普通二極管相同。下面以圖2 所示的電路來說明穩壓二極管的穩壓原理。

穩壓二極管

圖2 穩壓二極管的穩壓原理說明

穩壓二極管穩壓原理說明

圖2 中的穩壓二極管VD的穩壓值為5V,若電源電壓低于5V,當閉合開關S時,VD反向不能導通,無電流流過限流電阻R,UR=IR=0,電源電壓途經限流電阻R時,R上沒有壓降,故A點電壓與電源電壓相等,VD兩端的電壓UVD與電源電壓也相等,例如E=4V時,UVD也為4V,電源電壓在5V範圍内變化時,UVD也随之變化。也就是說,當加到穩壓二極管兩端電壓低于它的穩壓值時,穩壓二極管處于截止狀态,無穩壓功能。

若電源電壓超過穩壓二極管穩壓值,如E=8V,當閉合開關S時,8V電壓通過電阻R送到A點,該電壓超過穩壓二極管的穩壓值,VD反向擊穿導通,馬上有電流流過電阻R和穩壓管VD,電流在流過電阻R時,R産生3V的壓降(即UR=3V),穩壓管VD兩端的電壓UVD=5V。

若調節電源E使電壓由8V上升到10V時,由于電壓的升高,流過R和VD的電流都會增大,因流過R的電流增大,R上的電壓UR也随之增大(由3V上升到5V),而穩壓二極管VD上的電壓UVD維持5V不變。

穩壓二極管的穩壓原理可概括為:當外加電壓低于穩壓二極管穩壓值時,穩壓二極管不能導通,無穩壓功能;當外加電壓高于穩壓二極管穩壓值時,穩壓二極管反向擊穿,兩端電壓保持不變,其大小等于穩壓值(注:為了保護穩壓二極管并使它有良好的穩壓效果,需要給穩壓二極管串接限流電阻)。

3 應用

穩壓二極管在電路通常有兩種應用連接配接方式,如圖3所示。

穩壓二極管

圖3 穩壓二極管在電路中的兩種應用連接配接形式

在圖3(a)電路中,輸出電壓Uo取自穩壓二極管VD兩端,故Uo=UVD,當電源電壓上升時,由于穩壓二極管的穩壓作用,UVD穩定不變,輸出電壓Uo也不變。也就是說在電源電壓變化的情況下,穩壓二極管兩端電壓始終保持不變,該穩定不變的電壓可供給其他電路,使電路能穩定正常工作。

在圖3(b)電路中,輸出電壓取自限流電阻R兩端,當電源電壓上升時,穩壓二極管兩端電壓UVD不變,限流電阻R兩端電壓上升,故輸出電壓Uo也上升。穩壓二極管按這種接法是不能為電路提供穩定電壓的。

4 主要參數

穩壓二極管的主要參數有穩定電壓、最大穩定電流和最大耗散功率等。

(1)穩定電壓

穩定電壓是指穩壓二極管工作在反向擊穿時兩端的電壓值。同一型号的穩壓二極管,穩定電壓可能為某一固定值,也可能在一定的數值範圍内,例如2CW15的穩定電壓是7~8.8V,說明它的穩定電壓可能是7V,可能是8V,還可能是8.8V等。

(2)最大穩定電流

最大穩定電流是指穩壓二極管正常工作時允許通過的最大電流。穩壓管在工作時,實際工作電流要小于該電流,否則會因為長時間工作而損壞。

(3)最大耗散功率

最大耗散功率是指穩壓二極管通過反向電流時允許消耗的最大功率,它等于穩定電壓和最大穩定電流的乘積。在使用中,如果穩壓二極管消耗的功率超過該功率就容易損壞。

5、檢測

穩壓二極管的檢測包括極性判斷、好壞檢測和穩定電壓檢測。穩壓二極管具有普通二極管的單向導電性,故極性檢測與普通二極管相同,這裡僅介紹穩壓二極管的好壞檢測和穩定電壓檢測。

(1)好壞檢測

萬用表撥至R×100Ω或R×1kΩ擋,測量穩壓二極管正、反向電阻,如圖4 所示。正常的穩壓二極管正向電阻小,反向電阻很大。

穩壓二極管

圖4 穩壓二極管的好壞檢測

若測得的正、反向電阻均為0,說明穩壓二極管短路。

若測得的正、反向電阻均為無窮大,說明穩壓二極管開路。

若測得的正、反向電阻差距不大,說明穩壓二極管性能不良。

注:對于穩壓值小于9V的穩壓二極管,用萬用表R×10kΩ擋(此擋位萬用表内接9V電池)測反向電阻時,穩壓二極管會被反向擊穿,此時測出的反向阻值較小,這屬于正常。

(2)穩壓值檢測

檢測穩壓二極管穩壓值可按下面兩個步驟進行。

第一步:按圖5所示的方法将穩壓二極管與電容、電阻和耐壓大于300V的二極管接好,再與220V市電連接配接。

穩壓二極管

圖5 穩壓二極管穩壓值的檢測

第二步:将萬用表撥至直流50V擋,紅、黑表筆分别接被測穩壓二極管的負、正極,然後在表盤上讀出測得的電壓值,該值即為穩壓二極管的穩定電壓值。圖5中測得穩壓二極管的穩壓值為15V。

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