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穩(wěn)壓二極管的基本結(jié)構(gòu)同普通二極管一樣,是一個(gè)PN結(jié),但是由于制造工藝不同,當(dāng)這種PN結(jié)處于反向擊穿狀態(tài)時(shí),PN結(jié)不會(huì)損壞,穩(wěn)壓二極管用于穩(wěn)定電壓就是應(yīng)用它的這一擊穿特性。
加在穩(wěn)壓二極管的反向電壓增加到一定數(shù)值時(shí),形成大的反向電流,此時(shí)電壓基本不變,稱為隧道擊穿,這個(gè)近似不變的電壓稱為齊納電壓,對(duì)硅穩(wěn)壓二極管而言,穩(wěn)定電壓在5V以下的器件靠齊納電壓工作。
當(dāng)反向電壓比較高時(shí),受強(qiáng)電場(chǎng)作用形成大的反向電流,而電壓基本不變,稱為雪崩擊穿,這一基本不變的電壓稱為雪崩電壓。對(duì)硅穩(wěn)壓二極管而言,穩(wěn)定電壓在7V以上的器件靠雪崩電壓工作。
1.穩(wěn)壓二極管U-I特性曲線解說(shuō)
穩(wěn)壓二極管U—I特性曲線,它可以說(shuō)明穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓原理。從圖7-34中可以看出,這一特性曲線與普通二極管的U-I特性曲線基本一樣。X軸方向表示穩(wěn)壓二極管上的電壓大小,Y軸方向表示流過(guò)穩(wěn)壓二極管的電流大小。
從第一象限的曲線可以看出,它同普通二極管的正向特性曲線一樣,此時(shí)相當(dāng)于給穩(wěn)壓二極管PN結(jié)加正向偏置電壓,穩(wěn)壓二極管在進(jìn)行穩(wěn)壓作用時(shí)不用這種偏置方式,這一點(diǎn)與普通二極管明顯不同。
從第三象限的曲線可以看出下列三點(diǎn):
(1)在反向電壓較低時(shí),穩(wěn)壓二極管截止,它不工作在這一區(qū)域。
(2)反向電壓增大到UZ時(shí),曲線限陡,說(shuō)明流過(guò)穩(wěn)壓二極管的電流在變化時(shí),穩(wěn)壓二極管兩端的電壓基本不變,電壓是穩(wěn)定的,穩(wěn)壓二極管正是工作在這一狀態(tài)下。換方之,當(dāng)穩(wěn)壓二極管工作在穩(wěn)壓狀態(tài)時(shí),穩(wěn)定電壓有很微小的變化,可以引起穩(wěn)壓二極管很大的反向電流變化。
(3)UZ是穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)定電壓值,稱為穩(wěn)壓值。不同的穩(wěn)壓二極管,這一穩(wěn)定電壓的大小不同。
穩(wěn)壓二極管的PN結(jié)處于反向穿狀態(tài)時(shí),只要流過(guò)這一PN結(jié)的工作電流不大于最大穩(wěn)定電流,穩(wěn)壓二極管就不會(huì)損壞。如果反向電流再增大,則穩(wěn)壓二極管也會(huì)損壞。
綜上所述,利用穩(wěn)壓二極管構(gòu)成穩(wěn)壓電路時(shí),必須給穩(wěn)壓二極管的PN結(jié)加上反向偏置電壓。
2.溫度補(bǔ)償型穩(wěn)壓二極管工作原理
如圖7-35所示是溫度補(bǔ)償型穩(wěn)壓二極管內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。一些要求電壓溫度特性較高的 場(chǎng)合,采用多種措施宋進(jìn)行溫度補(bǔ)償。溫度補(bǔ)償型穩(wěn)壓二極管在工作時(shí),1腳和2腳不分,內(nèi)部的兩只穩(wěn)壓二極管的性能相同,兩只二極管一只工作在正向,另一只工作在反向,這樣兩個(gè)PN結(jié)一個(gè)正向偏置,另一個(gè)反向偏置。
PN結(jié)在正向和反向偏置狀態(tài)下的壓降受溫度影響結(jié)果相反,當(dāng)正向偏置的PN結(jié)隨溫度升高而壓降增大時(shí),反向偏置的PN結(jié)壓降則下降,這樣一個(gè)壓降增大,另一個(gè)減小,相互抵消,使兩個(gè)PN結(jié)壓降之和基本不變,達(dá)到溫度補(bǔ)償?shù)哪康摹?br />
3.穩(wěn)壓二極管電流方向
如圖7-36所示是穩(wěn)壓二極管和普通二極管電流方向比較示意圖,這是兩種二極管正常工作時(shí)的電流方法示意圖。從圖中可以看出,穩(wěn)壓二極管的電流是從負(fù)極流向正極,而普通二極管是從正極流向負(fù)極。
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