稳压二极管结构和工作原理

稳压二极管的基本结构同普通二极管一样,是一个PN结,但是由于制造工艺不同,当这种PN结处于反向击穿状态时,PN结不会损坏,稳压二极管用于稳定电压就是应用它的这一击穿特性。
加在稳压二极管的反向电压增加到一定数值时,形成大的反向电流,此时电压基本不变,称为隧道击穿,这个近似不变的电压称为齐纳电压,对硅稳压二极管而言,稳定电压在5V以下的器件靠齐纳电压工作。
当反向电压比较高时,受强电场作用形成大的反向电流,而电压基本不变,称为雪崩击穿,这一基本不变的电压称为雪崩电压。对硅稳压二极管而言,稳定电压在7V以上的器件靠雪崩电压工作。
1.稳压二极管U-I特性曲线解说
稳压二极管U—I特性曲线,它可以说明稳压二极管的稳压原理。从图7-34中可以看出,这一特性曲线与普通二极管的U-I特性曲线基本一样。X轴方向表示稳压二极管上的电压大小,Y轴方向表示流过稳压二极管的电流大小。

从第一象限的曲线可以看出,它同普通二极管的正向特性曲线一样,此时相当于给稳压二极管PN结加正向偏置电压,稳压二极管在进行稳压作用时不用这种偏置方式,这一点与普通二极管明显不同。
从第三象限的曲线可以看出下列三点:
(1)在反向电压较低时,稳压二极管截止,它不工作在这一区域。
(2)反向电压增大到UZ时,曲线限陡,说明流过稳压二极管的电流在变化时,稳压二极管两端的电压基本不变,电压是稳定的,稳压二极管正是工作在这一状态下。换方之,当稳压二极管工作在稳压状态时,稳定电压有很微小的变化,可以引起稳压二极管很大的反向电流变化。
(3)UZ是稳压二极管的稳定电压值,称为稳压值。不同的稳压二极管,这一稳定电压的大小不同。
稳压二极管的PN结处于反向穿状态时,只要流过这一PN结的工作电流不大于最大稳定电流,稳压二极管就不会损坏。如果反向电流再增大,则稳压二极管也会损坏。
综上所述,利用稳压二极管构成稳压电路时,必须给稳压二极管的PN结加上反向偏置电压。
2.温度补偿型稳压二极管工作原理
如图7-35所示是温度补偿型稳压二极管内部结构示意图。一些要求电压温度特性较高的 场合,采用多种措施宋进行温度补偿。温度补偿型稳压二极管在工作时,1脚和2脚不分,内部的两只稳压二极管的性能相同,两只二极管一只工作在正向,另一只工作在反向,这样两个PN结一个正向偏置,另一个反向偏置。

PN结在正向和反向偏置状态下的压降受温度影响结果相反,当正向偏置的PN结随温度升高而压降增大时,反向偏置的PN结压降则下降,这样一个压降增大,另一个减小,相互抵消,使两个PN结压降之和基本不变,达到温度补偿的目的。
3.稳压二极管电流方向
如图7-36所示是稳压二极管和普通二极管电流方向比较示意图,这是两种二极管正常工作时的电流方法示意图。从图中可以看出,稳压二极管的电流是从负极流向正极,而普通二极管是从正极流向负极。