穩(wěn)壓二極管，英文名稱Zener diode，又叫齊納二極管。利用pn結(jié)反向擊穿狀態(tài)，其電流可在很大范圍內(nèi)變化而電壓基本不變的現(xiàn)象，制成的起穩(wěn)壓作用的二極管。此二極管是一種直到臨界反向擊穿電壓前都具有很高電阻的半導(dǎo)體器件。在這臨界擊穿點上，反向電阻降低到一個很小的數(shù)值，在這個低阻區(qū)中電流增加而電壓則保持恒定，穩(wěn)壓二極管是根據(jù)擊穿電壓來分檔的，因為這種特性，穩(wěn)壓管主要被作為穩(wěn)壓器或電壓基準元件使用。穩(wěn)壓二極管可以串聯(lián)起來以便在較高的電壓上使用，通過串聯(lián)就可獲得更高的穩(wěn)定電壓。

　　齊納二極管的特性

　　穩(wěn)壓二極管的正向特性和普通二極管差不多。

　　其反向特性是在反向電壓低于反向擊穿電壓時，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。

　　盡管電流在很大的范圍內(nèi)變化，而二極管兩端的電壓卻基本上穩(wěn)定在擊穿電壓附近，從而實現(xiàn)了二極管的穩(wěn)壓功能。下圖為穩(wěn)壓二極管的伏安特性曲線

　　齊納二極管參數(shù)

　　1、Uz— 穩(wěn)定電壓

　　指穩(wěn)壓管通過額定電流時兩端產(chǎn)生的穩(wěn)定電壓值。該值隨工作電流和溫度的不同而略有改變。由于制造工藝的差別，同一型號穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值也不完全一致。例如，2CW51型穩(wěn)壓管的Vzmin為3.0V， Vzmax則為3.6V。

　　2、Iz— 額定電流

　　指穩(wěn)壓管產(chǎn)生穩(wěn)定電壓時通過該管的電流值。低于此值時，穩(wěn)壓管雖并非不能穩(wěn)壓，但穩(wěn)壓效果會變差;高于此值時，只要不超過額定功率損耗，也是允許的，而且穩(wěn)壓性能會好一些，但要多消耗電能。

　　3、Rz— 動態(tài)電阻

　　指穩(wěn)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(tài)電阻則愈小。例如，2CW7C穩(wěn)壓管的工作電流為 5mA時，Rz為18Ω;工作電流為1OmA時，Rz為8Ω;為20mA時，Rz為2Ω ; 》 20mA則基本維持此數(shù)值。

　　4、Pz— 額定功耗

　　由芯片允許溫升決定，其數(shù)值為穩(wěn)定電壓Vz和允許最大電流Izm的乘積。例如2CW51穩(wěn)壓管的Vz為3V，Izm為20mA，則該管的Pz為60mWo

　　5、α---溫度系數(shù)

　　如果穩(wěn)壓管的溫度變化，它的穩(wěn)定電壓也會發(fā)生微小變化，溫度變化1℃所引起管子兩端電壓的相對變化量即是溫度系數(shù)（單位：﹪/℃）。一般說來穩(wěn)壓值低于6V屬于齊納擊穿，溫度系數(shù)是負的；高于6V的屬雪崩擊穿，溫度系數(shù)是正的。溫度升高時，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(fā)出來產(chǎn)生齊納擊穿，因此它的溫度系數(shù)是負的。雪崩擊穿發(fā)生在耗盡層較寬電場強度較低時，溫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(fā)生雪崩擊穿，因此雪崩擊穿的電壓溫度系數(shù)是正的。這就是為什么穩(wěn)壓值為15V的穩(wěn)壓管其穩(wěn)壓值隨溫度逐漸增大的，而穩(wěn)壓值為5V的穩(wěn)壓管其穩(wěn)壓值隨溫度逐漸減小的原因。例如2CW58穩(wěn)壓管的溫度系數(shù)是+0.07%/°C，即溫度每升高1°C，其穩(wěn)壓值將升高0.07%。

　　對電源要求比較高的場合，可以用兩個溫度系數(shù)相反的穩(wěn)壓管串聯(lián)起來作為補償。由于相互補償，溫度系數(shù)大大減小，可使溫度系數(shù)達到0.0005%/℃。

　　6、IR— 反向漏電流

　　指穩(wěn)壓二極管在規(guī)定的反向電壓下產(chǎn)生的漏電流。例如2CW58穩(wěn)壓管的VR=1V時，IR=O.1uA;在VR=6V時，IR=10uA。

　　齊納二極管的應(yīng)用

　　1、基準電壓源

　　利用穩(wěn)壓二級管DZ提供基準電壓源的電路如圖3所示 經(jīng)過全波整流和電容濾波得到直流電壓，再經(jīng)過電阻R和穩(wěn)壓二級管DZ組成的穩(wěn)壓電路，向負載RL提供一個較平穩(wěn)的直流電壓。當交流電源電壓不穩(wěn)或負載變化時，如交流電壓增加，會使輸出電壓Uo升高，負載電壓UL也增大。加在穩(wěn)壓二極管DZ兩端的電壓相應(yīng)增加，假設(shè)此時穩(wěn)壓管已處于擊穿狀態(tài)，由穩(wěn)壓二極管的伏安特性可知。穩(wěn)壓二極管的電壓稍有增加，其電流會急劇增加，流過電阻R的電流隨之增加，UZ電壓增大，使輸出電壓不能升高。從而維持了輸出電壓基本不變。這就是用穩(wěn)壓二極管作基準電源的基本原理。

　　2、過電壓保護電路

　　過壓保護電路分為過低壓保護和過高壓保護電路。某些電路和器件不允許在過低壓下較長時間工作，為此可采用如圖4所示的穩(wěn)壓二極管作過低電壓保護電路。當電源電壓US超過穩(wěn)壓管擊穿電壓時，穩(wěn)壓管DZ擊穿導(dǎo)通，有足夠的電流激勵繼電器，觸點J1動作給負載RL供電。一旦電源電壓過低（達不到穩(wěn)壓管穩(wěn)定電壓值）時，就沒有電流流過繼電器J，J1斷開負載即與電源分開。限流電阻SR的選擇原則是：SR=SU／Ij-Rj 其中Us為電源電壓，Ij為繼電器工作電流．Rj為繼電器直流電阻。

　　過高電壓保護電路：來自電源的浪涌電壓過高．可以采用如圖3所示的穩(wěn)壓管保護。圖5a是直流電源過電壓保護電路，圖5b是交流電源過電壓保護電路。正常狀志下，電源電壓低于穩(wěn)壓管的擊穿電壓，團穩(wěn)壓管的反向電阻很大，對電源相當于開路，穩(wěn)壓管不導(dǎo)通。當電源電壓過高時，穩(wěn)壓管被擊穿導(dǎo)通，且電流增大，電壓受到限制。

　　3、限幅作用

　　為丁防止放大器等輸出電壓超過限定值．可采用如圖6所示穩(wěn)壓管限幅電路。其輸出的電壓峰值被限制在約等于穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓值上 該電路為運放限幅電路，DZ1和DZ2對接在反饋電路中。正常工作時輸出電壓小于穩(wěn)壓管DZ的穩(wěn)定電壓，這條反饋支路不起作用。但當輸入電壓達到ZdSCUUU??條件時，就有一個穩(wěn)壓管被擊穿。另一個正向?qū)?，負反饋加強，使輸出電壓限制在ZdUU?的范圍內(nèi)。ZU為穩(wěn)定電壓，

　　dU為正向?qū)妷?。穩(wěn)壓管用于限幅的基本電路有串聯(lián)和并聯(lián)之分。串聯(lián)限幅的輸出電壓波形是輸入電壓波形中高于穩(wěn)壓管擊穿電壓的部分，它可用來抑制干擾脈沖，以提高電路的抗干擾能力。還能做鑒幅器。并聯(lián)限幅的輸出電壓波形是輸入波形中低于穩(wěn)壓管穩(wěn)定電壓的部分，它可以用來整形和穩(wěn)定輸出渡形的幅值。還能將輸入的正弦波整形為方波，或是從壘波整流后的波形得到梯形波。選種梯形渡廣泛應(yīng)用于單結(jié)晶體管的可控觸發(fā)電路中做同步電源之用。

　　4、電平移動和放大器之間的耦合

　　一些直流放大器各級之間無耦臺電容或無變壓器隔離直流時，各級間的靜態(tài)工作點會相互影響。為了使其各級之間都能得到一個合適的靜態(tài)工作點，且被放大的信號損失較小，常用穩(wěn)壓管充當耦合元件。由于穩(wěn)壓管工作在反向擊穿區(qū)的電阻很小，幾乎可以無衰減地傳遞信號。在數(shù)字電路中，由不同類型導(dǎo)電的晶體管組成的分立元件電路和不同種類的數(shù)字集成電路，它們的信號電平往往有不同的幅值和極性要求，當它們相互連接時，一般都需要加一個電平移動電路接口。

　　如果前級輸出電平大于后級要求的輸入電平，且極性相同，通常不用串聯(lián)或并聯(lián)限幅器；若前后級信號電平極性相反，則電平轉(zhuǎn)移電路可采用如圖5所示的形式，圖中虛線框的穩(wěn)壓管和一個電阻組成電平電路：它把信號電平從0～9.5V變成5～0V，從而可與集成電路相匹配。從圖7所示波形可以看出：通過電平穆動電路后信號波形不變，但電平移動了一個穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓值。在實際電路中，常常需要運算放大器驅(qū)動TTL數(shù)字集成電路，而TTL的工作電壓為5V，多數(shù)運算放大器的輸出為?l2V，這顯然不能直接驅(qū)動?？捎脠D8所示電路使輸出的電壓信號箝制在-0.7～5V之間，則可完成驅(qū)動。