稳压二极管：利用反向击穿特性实现电压稳定

稳压二极管是一种硅材料制成的面接触型二极管，简称稳压管。稳压管是利用二极管反向击穿特性来实现稳定电压的。稳压管工作在稳压状态时，在一定的电流范围内，稳压管两端电压保持稳定。稳压管的图形符号如图1-19a所示。

1.伏安特性

稳压二极管的伏安特性如图1-19a所示。稳压二极管的正向特性与普通二极管相同，但反向击穿特性比普通二极管更陡一些，即微小的电压变化会引起较大的电流变化。当反向电压小于击穿电压时，反向电流很小；当反向电压增加到等于击穿电压U_Z后，反向电流急剧增加。当反向电流在很大范围内变化时，反向电压变化不大。稳压管正是利用这一点来稳压的。

图1-19 稳压管的图形符号和伏安特性

2.主要参数

（1）稳定电压U_Z

指稳压管的反向电流为规定的稳定电流时，稳压管两端的稳定电压值。不同型号的稳压管U_Z值不同。由于制造工艺上的原因，即使同一型号的稳压管，其稳压值有一定的差别。

（2）稳定电流I_Z

稳压管正常工作时的工作电流，此值一般是指最小稳定电流I_Zmin，如果稳压管的工作电流小于此值，稳压效果变差；如果稳压管的工作电流高于此值，只要不超过额定功耗就可正常工作。

（3）最大稳定电流I_Zmax

指稳压管可以正常稳压的最大允许工作电流。稳压管正常工作时的电流应不超过I_Zmax，否则稳压管不稳压。

（4）最大允许耗散功率P_ZM

P_ZM是指稳压管工作时不致因过热而损坏的最大允许功率。

P_ZM=U_ZI_Zmax （1-3）

由上式可知，若给定P_ZM，则可求出最大稳定电流I_Zmax。

（5）动态电阻r_Z

在稳压管的稳压范围内，稳压管两端的电压变化量与电流变化量之比，即

r_Z越小，电流变化时U_Z的变化越小，稳压性能越好。r_Z的值一般很小，大约在几欧至几十欧之间。

（6）温度系数α

α表示流过稳压管的电流是稳定电流I_Z时，温度每变化1℃时稳压值的相对变化量，一般用百分数表示。(www.xing528.com)

α表示温度变化对稳定电压的影响程度，α越小，稳压管的温度稳压性能越好。U_Z＞7V的稳压管具有正的温度系数（属于雪崩击穿），即温度升高时，U_Z增大；U_Z＜4V的稳压管具有负的温度系数（属于齐纳击穿），即温度升高时，U_Z减小；U_Z=4～7V的稳压管，温度系数非常小，近似为零（雪崩击穿和齐纳击穿均有）。要使用温度稳压性能好的稳压管，可采用U_Z=4～7V的稳压管，还可采用温度补偿措施。

3.稳压电路

在稳压管正向偏置时，和普通二极管正向偏置的情况是一样的。在稳压管反向偏置时，若外加反向电压小于稳定电压U_Z时，则稳压管截止；若外加反向电压大于或等于U_Z时，且流过稳压管的电流I_Z满足：I_Zmax＞I_Z＞I_Zmin，则稳压管反向击穿，工作在稳压状态。若不考虑稳压管的动态电阻r_Z，稳压管两端电压为稳定电压U_Z。

【例1-1】稳压管组成的稳压电路如图1-20所示，已知稳压管的稳定电压U_Z=5V，直流电压U_I=10V，最小稳定电流I_Zmin=10mA，最大允许耗散功率P_ZM=150mW，负载电阻R_L=500Ω。求限流电阻R的取值范围。

解：稳压管最大稳定电流为

负载电阻R_L上的电流为

限流电阻R上的电流为

I_R=I_Z+I_L （1-7）

稳压管工作在稳压状态，则I_Zmax＞I_Z＞I_Zmin，即30mA＞I_Z＞10mA，根据式（1-6）和（1-7）可得：40mA＞I_R＞20mA。

限流电阻R两端的电压为

U_R=U_I-U_Z=5V

限流电阻R为

图1-20 稳压管稳压电路

所以，限流电阻R的取值范围为250Ω＞R＞125Ω。