穩壓管:面接觸型晶體二極管-中文百科頻道

工作原理

穩壓管也是一種晶體二極管，它是利用PN結的擊穿區具有穩定電壓的特性來工作的。穩壓管在穩壓設備和一些電子電路中獲得廣泛的應用。把這種類型的二極管稱為穩壓管，以區别用在整流、檢波和其他單向導電場合的二極管。穩壓二極管的特點就是擊穿後，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，若由于電源電壓發生波動，或其它原因造成電路中各點電壓變動時，負載兩端的電壓将基本保持不變。如圖畫出了穩壓管的伏安特性及其符号。穩壓管反向擊穿後，電流雖然在很大範圍内變化，但穩壓管兩端的電壓變化很小。利用這一特性，穩壓管在電路中能起穩壓作用。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。其伏安特性見穩壓二極管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。

三端穩壓管嚴格說來屬于集成電路，将輸出電壓與内部的基準電壓比較後驅動調整管調整到穩定的一個數值。單獨的元件可用萬用表測量各腳間電阻來粗略判别是否損壞，最好是接入電路中測量。電壓調整率和紋波等指标就隻有用專業儀器測試了。業餘條件下也可用示波器定性檢查。

穩壓管也是一種晶體二極管，它是利用PN結的擊穿區具有穩定電壓的特性來工作的。穩壓管在穩壓設備和一些電子電路中獲得廣泛的應用。我們把這種類型的二極管稱為穩壓管，以區别用在整流、檢波和其他單向導電場合的二極管。

(1)穩定電壓UzUz就是PN結的擊穿電壓，它随工作電流和溫度的不同而略有變化。對于同一型号的穩壓管來說，穩壓值有一定的離散性。

(2)穩定電流Iz穩壓管工作時的參考電流值。它通常有一定的範圍，即Izmin——Izmax。

(3)動态電阻rz它是穩壓管兩端電壓變化與電流變化的比值，如上圖所示，即這個數值随工作電流的不同而改變。通常工作電流越大，動态電阻越小，穩壓性能越好。

(4)電壓溫度系數它是用來說明穩定電壓值受溫度變化影響的系數。不同型号的穩壓管有不同的穩定電壓的溫度系數，且有正負之分。穩壓值低于4v的穩壓管，穩定電壓的溫度系數為負值；穩壓值高于6v的穩壓管，其穩定電壓的溫度系數為正值；介于4V和6V之間的，可能為正，也可能為負。在要求高的場合，可以用兩個溫度系數相反的管子串聯進行補償(如2DW7)。

(5)額定功耗Pz前已指出，工作電流越大，動态電阻越小，穩壓性能越好，但是最大工作電流受到額定功耗Pz的限制，超過Pz将會使穩壓管損壞。

識别

方法一

穩壓二極管在電路中常用“ZD”加數字表示，如：ZD5表示編号為5的穩壓管。

1、穩壓二極管的穩壓原理：穩壓二極管的特點就是擊穿後，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，若由于電源電壓發生波動，或其它原因造成電路中各點電

壓變動時，負載兩端的電壓将基本保持不變。

2、故障特點：穩壓二極管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。

常用穩壓二極管的型号及穩壓值如下表：

型号1N47281N47291N47301N47321N47331N47341N47351N47441N47501N4751

1N4761

穩壓值3.3V3.6V3.9V4.7V5.1V5.6V6.2V15V27V30V75V

3、二極管和穩壓管的區分

根據二者反向擊穿電壓在數值上的差異及穩定性，可以區分标記不清楚的穩壓管和普通二極管，電路見圖1。利用兆歐表提供合适的反向擊穿電壓，将被測管反向擊穿。選擇萬用表的10VDC檔或50VDV檔測出反向擊穿電壓值，數值在40V以上的是二極管，低于40V的是穩壓管。

注意，這也有例外情況。例如2AP21的反向擊穿電壓低于15V，2AP8的反向擊穿電壓最小值為20V。此外，2DW130～2DW143型穩壓管的Vz值為50～200V，2CW362～2CW378的Vz值是43～200V（以上均為标稱值）。遇到這類情況也不難區分。同樣都按額定轉速搖兆歐表，由于二極管反向擊穿區域的動态電阻較大，曲線不陡，因此電壓表指針的擺動幅度就比較大。而穩壓管的Rz很小，曲線很小，曲線很陡，表針擺動很小。

實例：測量一隻型2AP5鍺二極管，按額定轉速搖兆歐表時，反向擊穿電壓在110～130V之間變化，表針搖擺不穩（手冊中規定反向擊穿電壓V(BR)≥110V）。另測一隻2CW136型穩壓管時表針基本穩定，指在115V位置（手冊中僅給出2DW136的工作電壓範圍是100～120V，但具體到某隻穩壓管，其工作電壓基本為一确定值）

方法二

利用萬用表的電阻檔也可以區分穩壓管與半導體二極管。具體方法是，首先用R×1k檔測量正、反向電阻，确定被測管的正、負極。然後将萬用表撥于R×10k檔，如圖所示，黑表筆接負極，紅表筆接正極，由表内9～15V疊層電池提供反向電壓。其中，電阻讀數較小的是穩壓管，電阻為無窮大的二極管。

注意事項：

(1)此方法隻能測量反向擊電壓比R×10k檔電池電壓低的穩壓管。

常用穩壓管的型号對照表：

IN47283.3v

IN47293.6vIN47303.9v

IN47314.3

IN47324.7

IN47335.1

IN47345.6

IN47356.2

IN47366.8

IN47377.5

IN47388.2

IN47399.1

IN474010

IN474111

IN474212

IN474313

IN474415

IN474516

IN474618

IN474720

IN474822

IN474924

IN475027

IN475130

IN475233

IN475334

IN475435

IN475536

IN475647

IN475751

摩托羅拉IN52系列0.5w精密穩壓管

IN52263.3v

IN52273.6v

IN52283.9v

IN52294.3v

IN52304.7v

IN52315.1

IN52325.6

IN52336

IN52346.2

IN52356.8

IN52367.5

IN52378.2

IN52388.7

IN52399.1

IN524010

IN524111

IN524212

IN524313

IN524414

IN524515

IN524616

IN524717

IN524818

IN524919

IN525020

IN525122

IN525224

IN525325

IN525427

IN525528

IN525630

IN525733

和二極管區别

第一，二極管一般在正向電壓下工作，穩壓管則在反向擊穿狀态下工作，二者用法不同；

第二，普通二極管的反向擊穿電壓一般在40V以上，高的可達幾百伏至上千伏，而且在伏安特性曲線反向擊穿的一段不陡，即反向擊穿電壓的範圍較大，動态電阻也比較大。對于穩壓管，當反向電壓超過其工作電壓Vz（亦稱齊納電壓或穩定電壓）時，反向電流将突然增大，而器件兩端的電壓基本保持恒定。對應的反向伏安特性曲線非常陡，動态電阻很小。穩壓管可用作穩壓器、電壓基準、過壓保護、電平轉換器等。本書用Dz符号表示穩壓管。

産品選用

穩壓二極管的選用：穩壓二極管一般用在穩壓電源中作為基準電壓源或用在過電壓保護電路中作為保護二極管。

選用的穩壓二極管，應滿足應用電路中主要參數的要求。穩壓二極管的穩定電壓值應與應用電路的基準電壓值相同，穩壓二極管的最大穩定電流應高于應用電路的最大負載電流50%左右。

穩壓二極管損壞後，應采用同型号穩壓二極管或電參數相同的穩壓二極管來更換。

可以用具有相同穩定電壓值的高耗散功率穩壓二極管來代換耗散功率低的穩壓二極管，但不能用耗散功率低的穩壓二極管來代換耗散功率高的穩壓二極管。例如，0.5W、6.2V的穩壓二極管可以用1W、6.2V穩壓二極管代換。

識别

穩壓二極管在電路中常用“ZD”加數字表示，如：ZD5表示編号為5的穩壓管。

1、穩壓二極管的穩壓原理：穩壓二極管的特點就是擊穿後，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，若由于電源電壓發生波動，或其它原因造成電路中各點電壓變動時，負載兩端的電壓将基本保持不變。

2、故障特點：穩壓二極管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。

産品應用

1、浪湧保護電路：穩壓管在準确的電壓下擊穿，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管都可以得到，故對于這種應用特别适宜。穩壓二極管D是作為過壓保護器件。隻要電源電壓VS超過二極管的穩壓值D就導通，使繼電器J吸合負載RL就與電源分開。

2、電視機裡的過壓保護電路：EC是電視機主供電壓。當EC電壓過高時，D導通，三極管BG導通，其集電極電位将由原來的高電平(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态.。

3、電弧抑制電路：在電感線圈上并聯接入一隻合适的穩壓二極管(也可接入一隻普通二極管原理一樣)的話，當線圈在導通狀态切斷時，由于其電磁能釋放所産生的高壓就被二極管所吸收，所以當開關斷開時，開關的電弧也就被消除了。這個應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：在此電路中，串聯穩壓管BG的基極被穩壓二極管D鉗定在13V，那麼其發射極就輸出恒定的12V電壓了。這個電路在很多場合下都有應用TVS器件按極性可分為單極性和雙極性兩種；按用途可分為通用型和專用型；按封裝和内部結構可分為軸向引線二極管、雙列直插TVS陣列、貼片式和大功率模塊等。軸向引線的産品峰值功率可達400W、500W、600W、1500W和5000W。其中大功率的産品主要用在電源饋線上，低功率産品主要用在高密度安裝場合。對于高密度安裝的場合，也可以選擇雙列直插和表面貼裝等封裝形式。

在選用TVS時，應考慮以下幾個主要因素：

(1)若TVS有可能承受來自兩個方向的尖峰脈沖電壓(浪湧電壓)沖擊時，應當選用雙極性的，否則可選用單極性。

(2)所選用TVS的VC值應低于被保護元件的最高電壓。Vc是二極管在截止狀态的電壓，也就是在ESD沖擊狀态時通過TVS的電壓，它不能大于被保護回路的可承受極限電壓，否則器件面臨被損壞的危險。

(3)TVS在正常工作狀态下不要處于擊穿狀态，最好處于VR以下，應綜合考慮VR和VC兩方面的要求來選擇适當的TVS。

(4)如果知道比較準确的浪湧電流IPP，則可利用VCIpp來确定功率；如果無法确定IPP的大緻範圍，則選用功率大些的TVS為好。PM是TVS能承受的最大峰值脈沖功率耗散值。在給定的最大箝位電壓下，功耗PM越大，其浪湧電流的承受能力越大；在給定的功耗PM下，箝位電壓VC越低，其浪湧電流的承受能力越大。另外，峰值脈沖功耗還與脈沖波形、持續時間和環境溫度有關。

(5)TVS所能承受的瞬态脈沖是不重複的，器件規定的脈沖重複頻率(持續時間與間歇時間之比)為0．01％。如果電路内出現重複性脈沖，應考慮脈沖功率的累積，不然有可能損壞TVS。

(6)對于小電流負載的保護，可有意識地在線路中增加限流電阻，隻要限流電阻的阻值适當，一般不會影響線路的正常工作，但限流電阻對幹擾所産生的電流卻會大大減小。但這樣可能選用峰值功率較小的TVS管來對小電流負載線路進行保護。

(7)電容量C是由TVS雪崩結截面決定的，這是在特定的1MHz頻率下測得的。C的大小與TVS的電流承受能力成正比，C太大将使信号衰減。因此，C是數據接口電路選用TVS的重要參數。對于數據／信号頻率越高的回路，二極管的電容對電路的幹擾越大，形成噪聲或衰減信号強度也大，因此，需要根據回路的特性來決定所選器件的電容範圍。高頻回路一般選擇電容應盡量小(如LCTVS、低電容TVS，電容不大于3pF)，而對電容要求不高的回路，電容的容量選擇可高于40pF。

(8)為了滿足IEC61000-4-2國際标準，TVS二極管必須達到可以處理最小8kV(接觸)和15kV(空氣)的ESD沖擊，有的半導體生産廠商在自己的産品上使用了更高的抗沖擊标準。而對于某些有特殊要求的便攜設備應用，設計者可以按需要挑選器件。