1.4.1 稳压二极管

1.稳压二极管的特性

稳压二极管的电路符号及伏安特性曲线如图1.4.1所示。由图可见，它的正、反向特性与普通二极管基本相同。区别仅在于击穿后，其特性曲线更加陡峭。从图中可以看出，稳压二极管工作在击穿区，电流在很大范围内变化（IZmin＜I＜IZmax）时，其两端电压基本不变，具有稳压特性。

普通二极管工作时通常不希望出现击穿现象，因为电流迅速增大，使PN结温度升高，二极管被烧坏，这种击穿称为热击穿。如果从制造工艺上采取适当的措施，使得击穿后二极管接触面上各点的电流比较均匀，并在使用时通过加限流电阻等措施使反向电流限制在一定的数值内，就可以保证PN结的温度不超过允许的数值，而不致损坏。这样就可以利用“击穿现象”达到“稳压”的目的。这种击穿称为电击穿。由于硅管在热稳定性上比锗管好，因此一般都用硅管作为稳压二极管，例如2CW型和2DW型都是硅稳压二极管。

2.稳压二极管的参数

（1）稳定电压UZ

UZ是指击穿后在电流为规定值时管子两端的电压值。这个数值随工作电流和温度的不同而略有改变，即使同一型号的稳压二极管，稳定电压值也有一定的分散性，例如2CW14硅稳压二极管的稳定电压为6～7.5V。使用时可通过测量确定其准确值。

（2）耗散功耗PZ

反向电流流过稳压二极管的PN结时，要产生一定的功率耗散，PN结的温度也将升高。根据允许的PN结工作温度决定稳压二极管的耗散功率。通常，小功率管为几百毫瓦至几瓦。

（3）稳定电流IZ、最大稳定电流IZmax和最小稳定电流IZmin

IZ是稳压二极管正常工作时的参考电流。稳定电流不能超过IZmax，否则会烧坏管子；稳定电流不能小于IZmin，否则会失去稳压作用。

（4）动态电阻（也称为交流电阻）rZ

rZ是稳压二极管在击穿状态下，两端电压变化量ΔUZ与其电流变化量ΔIZ的比值，即 ，反映在特性曲线上，是工作点处切线斜率的倒数。rZ的数值一般为几欧姆到几十欧姆。rZ越小，稳压特性越好。

（5）温度系数α

稳压二极管的稳定电压随温度而有所变化，通常用温度系数α表示稳压二极管的温度稳定性，α为单位温度变化引起稳定电压的相对变化量，如2CW14的温度系数为0.06%/℃。通常，UZ＜5V时，稳压二极管具有负温度系数（因齐纳击穿具有负温度系数）；UZ＞7V时，具有正温度系数（因雪崩击穿具有正温度系数）；而UZ在5V到7V之间时，温度系数最小。

3.稳压二极管稳压电路

由稳压二极管构成的稳压电路如图1.4.2所示。图中uI为有波动的输入电压，并满足uI＞UZ，R为限流电阻，RL为负载。所谓稳压是指当uI、RL变化时，输出电压uO要保持恒定。该电路的稳压原理如下：当uI升高、RL不变时，uO有增大的趋势，但uO（UZ）的略微增加会引起IZ的大幅度增大，以此维持负载电流IL基本不变，使uO稳定；当RL减小、uI不变时，IZ下降，使流向RL的电流增大，由于IZ减小时UZ的下降量很小，所以uO基本恒定。

稳压电路中，电阻R的作用是保证稳压管的工作电流始终在稳压区，若R值选择不当，则会影响电路正常工作。下面就来讨论R的选择方法。设图1.4.2电路中uI的变化范围为[Uimin，Uimax]，RL的变化范围为[RLmin，RLmax]。当Ui、RL变化时，IZ应始终满足IZmin<IZ<IZmax。

根据电路，当uI=Uimax，RL=RLmax时，IZ达到最大，此时应该保证IZ不超过IZmax，即

得

当uI=Uimin，RL=RLmin时，IZ最小，应保证IZ不小于IZmin，即

得

所以限流电阻R的选择范围为

Rmin<R<Rmax