稳压二极管、瞬态抑制二极管

稳压二极管

类型

属于齐纳二极管（Zener）

符号

工作状态和工作特点

工作在反向击穿状态，电流大范围变化，电压会稳定在一个值

击穿分类

雪崩击穿：
材料掺杂浓度较低的PN结中，当PN结反向电压增加时，空间电荷区中的电场随着增强。这样通过空间电荷区的电子和空穴，就会在电场作用下，使获得的能量增大。在晶体中运行的电子和空穴将不断的与晶体原子发生碰撞，通过这样的碰撞可使束缚在共价键中的价电子碰撞出来，产生自由电子-空穴对。新产生的载流子在电场作用下撞出其他价电子，又产生新的自由电子和空穴对。如此连锁反应，使得阻挡层中的载流子的数量雪崩式地增加，流过PN结的电流就急剧增大击穿PN结。
长期工作在反向击穿状态会变为热击穿。

齐纳击穿：
当PN结的掺杂浓度很高时，阻挡层就十分薄。这种阻挡层特别薄的PN结，只要加上不大的反向电压，阻挡层内部的电场强度就可达到非常高的数值。这种很强的电场强度可以把阻挡层内中性原子的价电子直接从共价键中拉出来，变为自由电子，同时产生空穴，这个过程称为场致激发。由场致激发而产生大量的载流子，使PN结的反向电流剧增，呈现反向击穿现象。
长期、稳定地工作在反向击穿状态而不损坏二极管。

热击穿：
热击穿的本质是处于电场中的介质，由于其中的介质损耗而产生热量，就是电势能转换为热量，当外加电压足够高时，就可能从散热与发热的热平衡状态转入不平衡状态，若发出的热量比散去的多，介质温度将愈来愈高，直至出现永久性损坏。

重要参数

稳压二极管工作在反向击穿状态，则伏安特性：

Vz：标称稳定电压
Pz：额定功率
Izt：额定工作电流
Izk：最小稳定工作电流
Izm：最大稳定工作电流=Pz/Vz
Ir：反向漏电流
Yz：动态电阻

典型电路和定性分析

稳压二极管一般并联在负载电路两端
例：若想使Url=5.1V，则将5.1V稳压二极管上正下负并联在RL两端，当U>5.1V时，电流泄放，电压下降

R：限流电阻
不能过大，否则稳压管无法进入反向击穿区
不能过小，否则工作点电流过大甚至超过最大稳定工作电流

如何实现稳压？

限流电阻的计算

意义：
保护（防止热击穿）+控制（设置工作电流，避免工作电流过小）
保护稳压二极管，避免工作电流过大
给稳压二极管提供正常反向击穿所需的电流，避免电流过低而失去稳压作用

Izmax的原因是Uin达到最大值的同时RL阻值也为最大值
Izmin的原因是Uin达到最小值的同时RL阻值也为最小值

常见应用

若Vd=12V，则输入电压大小最好为2Vd及以上，保证稳压管深度击穿

两稳压管串联的可能方式：

用途
1.基准电压
2.过压保护
直流过压保护：

交流过压保护：

3.限幅

U输出>5.8V，稳压管串联通路导通，负反馈增大，U输出减小
4.串联稳压

稳压管导通，三极管基极电压限位在12V（使用在线性稳压电源中）
5.浪涌保护

电压高于稳压值，稳压管反向击穿，电磁铁吸合，负载通路断开
6.灭弧（灭火花）

感性负载（电机、电磁铁等）储存能量，断开时，在断开处产生大电压，击穿空气，产生电火花

瞬态抑制二极管

作用

输入端出现时间很短，瞬时功率很大的信号就会差生干扰（电压、电流值很大但持续时间很短），例如静电干扰

高效能保护器件（防干扰，保护器件）

原理

与受保护电路并联
能够承受瞬时大功率，对限流电阻要求不高
工作在反向截至区
输入端有瞬时干扰信号，瞬态抑制二极管会瞬间从反向截至区到反向击穿区（ps级），大电流释放后则恢复

参数

Vrwm：截止电压
Vbr：击穿电压

优缺点

优点：
切换速度快

缺点：
结电容较大，不适合高频信号