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穩壓二極管
鎖定
穩壓二極管基本釋義
穩壓二極管原理
穩壓二極管的伏安特性曲線的正向特性和普通二極管差不多,反向特性是在反向電壓低於反向擊穿電壓時,反向電阻很大,反向漏電流極小。但是,當反向電壓臨近反向電壓的臨界值時,反向電流驟然增大,稱為擊穿,在這一臨界擊穿點上,反向電阻驟然降至很小值。儘管電流在很大的範圍內變化,而二極管兩端的電壓卻基本上穩定在擊穿電壓附近,從而實現了二極管的穩壓功能。
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穩壓二極管主要參數
1.Uz— 穩定電壓
指穩壓管通過額定電流時兩端產生的穩定電壓值。該值隨工作電流和温度的不同而略有改變。由於製造工藝的差別,同一型號穩壓管的穩壓值也不完全一致。例如,2CW51型穩壓管的Vzmin為3.0V, Vzmax則為3.6V。
2.Iz— 反向漏電電流
3.Rz— 動態電阻
指穩壓管兩端電壓變化與電流變化的比值。該比值隨工作電流的不同而改變,一般是工作電流愈大,動態電阻則愈小。例如,2CW7C穩壓管的工作電流為5mA時,Rz為18Ω;工作電流為10mA時,Rz為8Ω;工作電流為20mA時,Rz為2Ω ;工作電流 > 20mA則基本維持此數值。
4.Pz— 額定功耗
5. α— 温度係數
如果穩壓管的温度變化,它的穩定電壓也會發生微小變化,温度變化1℃所引起管子兩端電壓的相對變化量即是温度係數(單位:%/℃)。一般説來穩壓值低於6V屬於齊納擊穿,温度係數是負的;高於6V的屬雪崩擊穿,温度係數是正的。温度升高時,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,因此它的温度係數是負的。雪崩擊穿發生在耗盡層較寬電場強度較低時,温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温度係數是正的。這就是為什麼穩壓值為15V的穩壓管其穩壓值隨温度逐漸增大的,而穩壓值為5V的穩壓管其穩壓值隨温度逐漸減小的原因。例如2CW58穩壓管的温度係數是+0.07%/°C,即温度每升高1°C,其穩壓值將升高0.07%。
對電源要求比較高的場合,可以用兩個温度係數相反的穩壓管串聯起來作為補償。由於相互補償,温度係數大大減小,可使温度係數達到0.0005%/℃。
6.IR— 反向漏電流
指穩壓二極管在規定的反向電壓下產生的漏電流。例如2CW58穩壓管的VR=1V時,IR=O.1uA;在VR=6V時,IR=10uA。
穩壓二極管故障特點
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。
穩壓二極管識別判斷
正負極識別
從外形上看,金屬封裝穩壓二極管管體的正極一端為平面形,負極一端為半圓面形。塑封穩壓二極管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管,也可以用萬用表判別其極性,測量的方法與普通二極管相同,即用萬用表R×1k檔,將兩表筆分別接穩壓二極管的兩個電極,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管的正極,紅表筆接的是穩壓二極管的負極。這裏指的是指針式萬用表。數字萬用表由於測量電阻檔所用電池與紅黑表筆連接極性問題,測量二極管正負極結果與使用指針萬用表結果相反,即測量結果較小那一次,黑筆接的是穩壓二極管的負極,紅表筆接的是穩壓二極管的正極。
色環穩壓二極管識別
色環穩壓二極管國內產品很少見,大多數來自國外,尤其以日本的產品居多。一般色環穩壓二極管都標有型號及參數,詳細資料可在元件手冊上查到。而色環穩壓二極管體積小、功率小、穩壓值大多在10V以內,極易擊穿損壞。色環穩壓二極管的外觀與色環電阻十分相似,因而很容易弄錯。色環穩壓二極管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(通常色環穩壓二極管都是取一位小數,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。
由於小功率穩壓二極管體積小,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。
有的穩壓二極管上僅有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)常用穩壓二極管的型號對照表(注:後面的二極管型號是以1開頭的,如1N4728,1N4729等)
與普通整流二極管的區分
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,説明被測管為穩壓管;反之,如果測得的反向電阻值仍很大,説明該管為整流二極管或檢波二極管。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,且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管時,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,當被測穩壓二極管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。
穩壓二極管應用
典型的串聯型穩壓電路
串聯型穩壓電路(4張)
電弧抑制電路
在電感線圈上並聯接入一隻合適的穩壓二極管(也可接入一隻普通二極管原理一樣)的話,當線圈在導通狀態切斷時,由於其電磁能釋放所產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。
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穩壓二極管正反向串聯
正反向串聯的作用
穩壓管的串聯應用(2張)
2、兩個二極管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,二極管首先擊穿短路;
- 參考資料
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- 1. 閻金鐸,姜璐,崔華林.《中國中學教學百科全書》:瀋陽出版社,1990
- 2. 穩壓二極管的原理及應用 .電子工程世界[引用日期2012-10-31]
- 3. 楊素行.《模擬電子技術簡明教程(第三版)》:高等教育出版社,2006年5月第三版:8-9