齐纳二极管教程

介绍

一个正常的pn结二极管通常是通过调整单个半导体晶体上的p型和n型半导体来制作的。结型二极管的特性表明它主要是为正向工作而设计的。施加大量的正向偏置导致较大的正向电流和较小的正向电压。

然而,反向偏置二极管不会导致电流的导通,直到达到高值的反向电压。如果反向电压足够大,则发生故障并且反向电流开始流动。当发生这种故障时,普通的结二极管通常受损。齐纳二极管中的电流流量由少数抗磁载流子控制在反向偏置条件下,因此它们也可以称为分解二极管。

1.反向偏压连接的PN结二极管

在特定的制造条件下,会形成一种特殊类型的二极管,在击穿电压增加时不会被破坏,前提是电流不超过防止过热的定义极限。这种类型的设备被称为稳压二极管

齐纳二极管以发现这种电特性的Clarence Melvin Zener的名字命名,由贝尔实验室命名。这些二极管是一种独特的二极管,在制造时掺杂浓度很高。由于重掺杂,产生了大量的自由电子和电子空穴,并由于反向偏压中的少数载流子而产生导电电流。

这些二极管旨在具有非常陡峭的雪崩特性。齐纳二极管是掺杂的硅二极管,与正常二极管不同,在相对低的电压下表现出脉冲反向分解。

齐纳二极管允许电流以与理想二极管类似的方式以类似的方式流动,并且当电压高于称为击穿电压的特定值时,它允许电流以反向流动。该电压也可以称为齐纳膝盖电压或齐纳电压。

如果增加二极管的电压,则温度升高和晶体离子以更大的幅度振动,并且所有这些导致耗尽层的击穿。发生故障时,反向电流会急剧增加。大量不同的反向电流可以通过二极管而不会损坏它。

因此,齐纳二极管旨在在反向击穿区域中起作用的反向击穿电压(VZ),其范围为2.4 V至200 V。VZ的值取决于掺杂浓度。当达到齐纳电压时,齐纳二极管将电流从其阴极端子传导到其阳极端子。

击穿电压或齐纳二极管的齐纳电压基本保持恒定。反向电流的最大值受二极管额定功率的限制。

有许多不同种类的齐纳二极管。它们通过功耗,标称工作电压,正电流,正向电压,包装型和最大反向电流分类。工作齐纳膝关节电压的一般值为5.1 V,6.2 V,15 V等。前电流可以从200UA到200A的范围内,最常见的前进电流为10mA或200mA。

齐纳二极管有多种用途。它们被广泛应用于电子电路中作为电压基准二极管,允许制备简单和稳定的参考电压稳压器电路,而且它们便宜和易于亚博最新官网网址制造。

它们可以用作用于器件保护的浪涌抑制器,用于剪切不需要的波形,在不同的切换操作中,作为参考元件,它们可用于去除可能损坏电路的尖峰或使其导致其过载。

齐纳二极管的反向不变的电压使它作为一个非常有用的组件在控制输出电压与负载电阻的变化或变化从一个不稳定的电压源提供的输入电压电池等可再生能源系统的银行将根据电荷状态的波动银行。通过齐纳二极管的电流将改变,以保持电压在齐纳动作的可调阈值限制内。

制造商根据其VZ值和室温下的最大功耗,即25ºC,制造商速率。这是齐纳二极管可以安全地传导电流的最大反向电流的指示。每个齐纳膝盖电压值通常以最低齐纳电流指定。结果,功耗值用于指示安全操作范围。功率耗散额定值的典型值为150mW至50W。

齐纳二极管可以通过观察阴极端黑色环的端子来识别。如果二极管是SMD组件,则阴极端将使用彩色带。通过识别标记在器件上的齐纳二极管代码,我们可以确定它的值。

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齐纳二极管I-V特性曲线

在正向偏置条件下,齐纳二极管在规定的电流和功率范围内的表现与理想二极管相同,但在反向偏置条件下则不同,在反向偏置条件下,齐纳二极管在击穿电压下具有非常陡峭的雪崩特性。

齐纳主要通过将阳极连接到电源的负端子来运行在反向偏置模式中。齐纳二极管由它们打开或开始进行反向偏置电流的电压进行分类和评分。

2.齐纳二极管符号

用于齐纳二极管的最大功率被指定为pz= Vz一世z马克斯它是二极管的平面和结构的函数。曲线的膝盖通常近似为10%z马克斯,也就是说,我z min.= 0.1i.z马克斯

3.齐纳二极管的I-V特征

通常,这些齐纳二极管用于调节电压。在断开齐纳二极管后的反向偏置条件下,即使我们增加输入电压,即使增加输入电压也会提供恒定的输出电压。特别有两个单独的机制可能导致齐纳二极管中的故障:

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雪崩崩溃

在大约5.5伏以上的电压下是最有效的。这种机制也称为撞击电离或雪崩倍增。对于反向传导,必须把雪崩击穿的现象看得很清楚。当PN结上施加一个较大的负偏置,足够的能量被传递给半导体中热产生的少数载流子时,这个过程就开始了。

结果,自由载流子获得所需的动能来打破共价键,并通过与晶体粒子的碰撞产生电场。碰撞中产生的载流子会产生反向电流,远远超过正常的反向饱和电流,可能还会拥有足够的能量参与碰撞,产生额外的电场和碰撞电离产生的雪崩效应,一旦提供了足够高的反向偏置,传导过程就像雪崩一样发生:一个电子可以电离其他几个电子。

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齐纳故障

它在大约5.5伏下占主导地位。该机制也称为高场发射机制。齐纳破裂现象与雪崩崩溃的概念有关。通过欧姆接触邻域中的重掺杂地区实现了齐纳崩溃。

它是扰乱晶体原子的共价键并增加反向偏置齐纳二极管电流的第二种方法,以比正常二极管低得多的小电压。称为齐纳电压的反向偏置电压,其中发生该机构的是通过二极管掺杂浓度确定,并且当耗尽层场宽度足够足以破坏共价键并导致由于电场产生而导致的自由电量载体的数量。胀。

半导体中真正的齐纳效应可以用两个感兴趣的上能带来解释。上面两个能带即导带和价带。

4.齐纳二极管的反向偏置特性

这些效应或两种机制的组合显著增加了反向偏置区域的电流,而对跨越结的电压降的影响可以忽略不计。当施加的反向偏置电压大于预定电压时,就会发生齐纳击穿。

通过控制掺杂浓度和避免表面缺陷,齐纳击穿电压变得尖锐而明显。击穿区齐纳二极管的电压几乎是恒定的,这是电压调节的一个基本概念。

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齐纳二极管作为稳压器

齐纳二极管的I-V特性使其适用于电压调节器等应用。电压稳定器是为了确保电源的输出电压相当恒定而设计的一组元件。过度电压保护是通过使用齐纳二极管来实现的,因为在反向偏置电压超过一定值后,少数电荷载流子开始流过二极管,从而产生反向电流。

保持齐纳二极管与可变负载电阻R并联L.,即使负载电流和电源电压变化,也可确保恒定的输出电压。在实用电路中,最简单的电流源是电阻器。使用齐纳二极管作为电压调节器的关键是,只要齐纳二极管反向偏置,电流的流量就大于少数微观安培的电流必须伴随大于齐纳电压的电压。

这种类型的电路设置为连接到终端的设备提供了安全性。这种调整电路的布置称为分流调整电路,其中调整元件与负载并联。系统的输入电压是几伏特,只要它比所需的输出电压高,齐纳二极管就会产生一个稳定的电压。

通常反向电流不应超过正常值,但如果由于电路构造中的任何故障而使反向电流超过最大允许极限,则会对系统造成永久性损坏。然而,为了避免不平衡性能,齐纳二极管被用于许多测量仪器的电压基准。

随着输入电压的增加,通过齐纳二极管的电流增加,但电压下降保持恒定,这是齐纳二极管所需的必要特征。因此,电路中的反向电流增加,电阻器上的电压降增加了等于齐纳二极管的施加输入电压和齐纳膝关节电压之间的差异的量增加。

调节器系统的输出电压固定为齐纳二极管的齐纳膝盖电压,可用于需要固定电压的功率器件。齐纳二极管将继续调节电压,直到齐纳二极管电流低于最小iz min.值。

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齐纳二极管调节器

在启动时,根据所需的电压选择齐纳二极管。在理想的齐纳二极管的帮助下,借助于理想的齐纳二极管的施工很容易,仅将二极管连接在未调节的电压和地之间。

源电阻r年代与齐纳二极管串联连接,以限制通过二极管的电流流,其中电压源连接在组合上。齐纳二极管的阴极端子连接到电压源的正极端子,使得齐纳二极管以反向条件偏置并且将在击穿区域中操作。

5.稳压二极管

当负载在齐纳二极管上未连接时,没有负载电流,并且由于电路引起的所有电流都将通过齐纳二极管散发最大功率,导致二极管的过热和永久性损坏。

选择串联电阻R的适当值年代也很重要,因为它也会导致更大的二极管电流,从而不应超过二极管的最大功耗不应超过不负载或高阻抗条件。

当负载与齐纳二极管并联时,负载两端的电压与齐纳二极管电压相同。然而,源电压必须大于齐纳电压,齐纳电流的上限取决于齐纳二极管的额定功率;否则齐纳电压将简单地跟随施加的输入电压。

齐纳二极管和电阻器也应该具有高额定电源,以处理跨电路的所有电流。如果在齐纳二极管上存在去耦电容,则在为稳定电压的直流电源提供额外的平滑时,更有用。

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齐纳二极管串联

6.齐纳二极管串联连接

当两个或两个以上稳压二极管的方式是这样的,第一个齐纳二极管的阴极与阳极的第二个齐纳二极管类似第二齐纳二极管的阴极与阳极的第三个齐纳二极管,这种类型的连接被称为齐纳二极管的串联。在这种连接中,整个电路的总电压等于连接中所有齐纳二极管的电压之和。

从上图所示,3V齐纳二极管串联连接。该系列连接的总齐纳电压为9V。对于大多数应用,应最佳选择各自齐纳二极管的齐纳电压额定值。

通用电子电路的特征齐纳二极管具有500mW的额定功率,BZX55齐纳二极管系列或更大的1.3W,BZX85齐纳系列是最常用的齐纳二极管。500mW, BZX55系列齐纳二极管一般范围从2.4伏到近100伏不等。亚博彩票下载

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稳压二极管电压

BZX55系列:

功耗:0.5 W

零件号
齐纳电压范围
零件号
齐纳电压范围
BZX55C2V4
2.4
BZX55C15
15.
BZX55C2V7
2.7
BZX55C16
16.
BZX55C3V0
3.
BZX55C18.
18.
BZX55C3V3
3.3
BZX55C20
20.
BZX55C3V6
3.6
BZX55C22
22.
BZX55C3V9
3.9
BZX55C24
24.
BZX55C4V3
4.3
BZX55C27.
27.
BZX55C4V7
4.7
BZX55C30
30.
BZX55C5V1
5.1
BZX55C33
33
BZX55C5V6
5.6
BZX55C36
36
BZX55C6V2
6.2
BZX55C39
39
BZX55C6V8
6.8
BZX55C43
43
BZX55C7V5
7.5
BZX55C47.
47
BZX55C8V2
8.2
BZX55C51
51
BZX55C9V1
9.1
BZX55C56
56
BZX55C10
10.
BZX55C62
62
BZX55C11
11.
BZX55C68
68
BZX55C12.
12.
BZX55C75
75
BZX55C13
13.

BZX85系列:

功耗:1.3 W

零件号
齐纳电压范围
零件号
齐纳电压范围
BZX85C2V7
2.7
BZX85C18
18.
BZX85C3V0
3.
BZX85C20
20.
BZX85C3V3
3.3
BZX85C22
22.
BZX85C3V6
3.6
BZX85C24
24.
BZX85C3V9
3.9
BZX85C27.
27.
BZX85C4V3
4.3
BZX85C30
30.
BZX85C4V7
4.7
BZX85C33
33
BZX85C5V1
5.1
BZX85C36
36
BZX85C5V6
5.6
BZX85C39
39
BZX85C6V2.
6.2
BZX85C43
43
BZX85C6V8
6.8
BZX85C47
47
BZX85C7V5
7.5
BZX85C51
51
BZX85C8V2
8.2
BZX85C56
56
BZX85C9V1
9.1
BZX85C62
62
BZX85C10
10.
BZX85C68.
68
BZX85C11
11.
BZX85C75
75
BZX85C12
12.
BZX85C82
82.
BZX85C13
13.
BZX85C91.
91.
BZX85C15
15.
BZX85C100
One hundred.
BZX85C16
16.

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齐纳二极管快船

基于齐纳二极管的削波电路限制了应用于输入端子的输入波形的某些部分,这些齐纳二极管削波器通常用于保护电路和塑造输入波形。考虑如图所示的削波电路。如果我们想剪辑3.2 V以上的波形,我们将使用3.2 V齐纳二极管。

输出波形可以在正侧剪裁大于3.2V,并且保持恒定的输出。在齐纳二极管接通并用作硅二极管之后,在0.7V且在那里夹在0.7V上的波形。

如图所示的二极管和电源将防止输出电压超过0.7V。齐纳二极管剪切电路用于消除电压,电压调节的幅度和尖峰的噪声,并从现有信号中制造新的波形,例如从正弦波形的峰值上平方,以获得矩形波形。

7.全波齐纳二极管限制

将齐纳二极管反向连接,形成一个交流稳压器,可用作方波发生器。它是最常用的齐纳二极管连接,用于剪切波形和保护电子电路免于过电压。

齐纳二极管通常在电源的输入端子上连接,在正常功能的某个点,电路中的一个齐纳二极管关闭,另一个齐纳二极管没有或非常小的影响。

另一方面,如果应用到电路的输入电压超过最大限制,则齐纳二极管打开,它将剪辑应用的输入信号,以保护电路。

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