一個半導體二極管有很多“專業”。它可以整流電壓，解開電路，保護設備免受不當電源的影響。但是二極管有一種不太常見的“工作”，當它的單向傳導特性被非常間接地使用時。正常模式為反向偏置的半導體器件稱為齊納二極管。
什麼是齊納二極管，它在哪裡使用，什麼是
齊納二極管，或齊納二極管（以第一個研究和描述這種半導體器件特性的美國科學家的名字命名），是一種具有 p-n 結的傳統二極管。其特點是工作在具有負偏壓特性的部分，即反向施加電壓時。這種二極管用作獨立的穩定器，無論負載電流的變化和輸入電壓的波動如何，都能保持消耗電壓恆定。此外，齊納二極管上的節點用作其他具有開發電路的穩定器的參考電壓源。不太常見的是，反向二極管用作脈衝整形元件或浪湧保護器。
有傳統的齊納二極管和雙陽極二極管。雙陽極齊納二極管是在一個外殼中背靠背連接的兩個二極管。它可以被兩個獨立的設備替換，包括根據適當的方案。
齊納二極管的伏安特性及其工作原理
要了解齊納二極管的工作原理，有必要研究其典型的電流電壓特性 (CVC)。
如果一個電壓正向施加到齊納二極管上，就像一個傳統的二極管一樣，那麼它將表現得像一個傳統的二極管。在大約 0.6 V 的電壓下（對於矽器件），它將打開並進入 I-V 特性的線性部分。關於本文的主題，當施加反極性電壓（特性的負分支）時，齊納二極管的行為更有趣。首先，它的電阻會急劇增加，器件會停止通過電流。但是當達到一定的電壓值時，就會出現電流的急劇增加，稱為擊穿。具有雪崩特性，斷電後消失。如果繼續增加反向電壓，那麼p-n結就會開始發熱，進入熱擊穿模式。熱擊穿是不可逆的，意味著齊納二極管的故障，因此您不應將二極管置於此模式。
雪崩擊穿模式下半導體器件的一個有趣操作領域。其形狀接近直線，陡度高。這意味著當電流 (ΔI) 發生較大變化時，齊納二極管兩端的電壓降變化相對較小 (ΔU)。這就是穩定。
施加反向電壓時的這種行為對於任何二極管都是典型的。但齊納二極管的特殊之處在於它在 CVC 的這一部分中的參數是歸一化的。它的穩定電壓和斜率是給定的（具有一定的擴展），是決定電路中器件適用性的重要參數。您可以在參考書中找到它們。普通二極管也可以用作齊納二極管——如果你去掉它們的 CVC 並且其中有一個合適的特性。但這是一個漫長而費力的過程，結果無法保證。
齊納二極管的主要特點
要為現有用途選擇齊納二極管，您需要了解幾個重要參數。這些特性將決定所選設備對解決任務的適用性。
額定穩壓
選擇齊納二極管時需要注意的第一個參數是穩壓電壓，它由雪崩擊穿的起點決定。首先是選擇電路中使用的器件。對於普通齊納二極管的不同實例，即使是相同類型的，電壓也有百分之幾的範圍，對於精密的，差異較小。如果標稱電壓未知，可以通過組裝一個簡單的電路來確定。你應該準備：
- 鎮流電阻 1 ... 3 kOhm;
- 可調電壓源；
- 電壓表（您可以使用測試儀）。
有必要從零開始提高電源電壓，使用電壓表控制齊納二極管的電壓增長。在某些時候，它會停止，儘管輸入電壓進一步增加。這是實際的穩定電壓。如果沒有穩壓源，可以使用輸出電壓明顯高於Ustabilization的恆定輸出電壓的電源。測量方案和原理保持不變。但是由於工作電流過大，半導體器件有故障的風險。
齊納二極管用於在 2 ... 3 V 至 200 V 的電壓下工作。為了形成低於此範圍的穩定電壓，使用了其他器件 - 在 CVC 的直接部分工作的穩定器。
工作電流範圍
齊納二極管執行其功能的電流從上方和下方受到限制。從下面看，它受限於 CVC 反向分支的線性部分的開始。在較低電流下，該特性不提供恆定電壓模式。
上限值受半導體器件能夠承受的最大功耗限制，並取決於其設計。金屬外殼中的齊納二極管設計用於更大電流，但不要忘記使用散熱器。沒有它們，最大允許耗散功率將大大降低。
差動電阻
決定齊納二極管工作的另一個參數是差分電阻 Rst。它被定義為電壓變化 ΔU 與引起它的電流變化 ΔI 的比值。該值具有電阻的量綱，以歐姆為單位。從圖形上看，這是特性工作部分的斜率的切線。顯然，電阻越低，穩定質量越好。對於理想的（實際上不存在）齊納二極管，Rst 等於 0 - 電流的任何增加都不會導致電壓發生任何變化，並且 I-V 特性部分將平行於 y 軸。
齊納二極管打標
金屬外殼的國產和進口穩壓二極管，標識簡潔明了。它們以示意圖名稱的形式標有器件的名稱和陽極和陰極的位置。
塑料外殼中的器件在陰極和陽極側標有各種顏色的圓環和圓點。通過字符的顏色和組合，您可以確定設備的類型，但為此您必須查看參考書或使用計算器程序。兩者都可以在 Internet 上找到。
有時對低功率齊納二極管施加穩定電壓。
齊納二極管開關電路
用於接通齊納二極管的主電路與串聯 電阻器，它設置通過半導體器件的電流並承受過電壓。這兩個元素使 公約數.當輸入電壓變化時，齊納二極管兩端的壓降保持不變，而電阻兩端的壓降發生變化。
這樣的電路可以獨立使用，稱為參量穩定器。儘管輸入電壓或電流出現波動（在一定限度內），它仍能保持負載電壓恆定。類似的塊也用作需要參考電壓源的輔助電路。
這種夾雜物也可用於保護敏感設備（傳感器等）免受電源或測量線路中異常發生的高壓（恆定或隨機脈衝）的影響。任何高於半導體器件穩定電壓的東西都會被“切斷”。這種方案稱為“齊納屏障”。
以前，齊納二極管“切斷”電壓峰值的特性被廣泛用於脈衝整形電路。交流電路中使用了雙陽極器件。
但隨著晶體管技術的發展和集成電路的出現，這個原理已經很少使用了。
如果手頭沒有用於所需電壓的齊納二極管，它可以由兩個組成。總穩定電壓將等於兩個電壓之和。
重要的！ 不要並聯齊納二極管來增加工作電流！電流電壓特性的擴散會導致一個齊納二極管的輸出進入熱擊穿區，然後第二個將由於負載電流過大而失效。
儘管在蘇聯時代的技術文件中是允許的 平行 包容 齊納二極管並聯，但條件是器件必須為同一類型，並且運行期間的總實際耗散功率不應超過單個齊納二極管的允許值。即，無法實現該條件下的工作電流的增加。
為了增加允許的負載電流，使用了另一種方案。參量穩定器輔以晶體管，得到射極跟隨器，在射極電路中帶負載，穩定 晶體管基極電壓.
在這種情況下，穩定器的輸出電壓將小於 Ustabilization 的發射結電壓降量 - 對於矽晶體管，約為 0.6 V。為了補償這種下降，您可以打開一個與齊納二極管在正向。
這樣（通過打開一個或多個二極管），可以在一個小範圍內向上調整穩壓器的輸出電壓。如果您需要從根本上增加 Uout，最好再打開一個串聯的齊納二極管。
齊納二極管在電子電路中的應用範圍很廣。通過有意識的選擇方法，這種半導體器件將有助於解決分配給開發人員的許多問題。
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