穩(wěn)壓二極管(Zener Diode),是一種具有特殊PN結(jié)構(gòu)的二極管,能夠在逆向電壓作用下維持電壓近似不變的元件。其主要應(yīng)用領(lǐng)域包括電源穩(wěn)壓、電路限幅等方面。
1.什么是穩(wěn)壓二極管
穩(wěn)壓二極管是由兩種材料P型(正電荷多)半導(dǎo)體和N型(負(fù)電荷多)半導(dǎo)體組成的晶體管。將它與正向偏置的二極管相比,穩(wěn)壓二極管的反向擊穿電壓設(shè)置更小,可達(dá)到3V以下,從而實現(xiàn)在逆向電壓下處理穩(wěn)定的電流和電壓。 穩(wěn)壓二極管還有一種類似的機(jī)制稱為"截止區(qū)擊穿",這種情況下電流與電壓之間存在負(fù)阻抗,即電流增加時,電壓反而會降低,因此可以使用穩(wěn)壓二極管在電路中產(chǎn)生參考電壓,例如在調(diào)整放大器增益時,在穩(wěn)定的電壓位置上進(jìn)行測試以幫助調(diào)整放大器設(shè)計。
2.穩(wěn)壓二極管符號
穩(wěn)壓二極管可以使用標(biāo)準(zhǔn)二極管符號表示,但在符號上加入特殊標(biāo)記來表示它的穩(wěn)壓作用。這個符號通常是在箭頭左邊添加一個“Z”字母,并在箭頭兩側(cè)的線上加上波浪紋,以指示其裝置可能擊穿的應(yīng)對電壓。
3.穩(wěn)壓二極管工作原理
當(dāng)反向電壓作用在穩(wěn)壓二極管PN結(jié)上時,隨著電壓的增加,但在達(dá)到所設(shè)定的擊穿電壓后(平移圖中從點(diǎn)A到B的區(qū)域),將出現(xiàn)電流大幅度增加而電壓仍保持不變的情況。在接近于穩(wěn)定的反向電壓下,它表現(xiàn)為具有相對穩(wěn)定特性的阻值,稱為"Zener Resistance",也稱為動態(tài)阻值。隨著電流的變化,阻值會發(fā)生變化,因此該阻值與小信號特性無關(guān)。