穩(wěn)壓二極管，亦稱為齊納二極管，是一種由硅材料制成的面接觸型晶體二極管。它是一種在反向電壓達(dá)到臨界值之前具有高電阻的半導(dǎo)體器件。穩(wěn)壓二極管的主要功能是穩(wěn)定電壓，除此之外，它在電子電路中還有多種廣泛應(yīng)用，包括用作穩(wěn)壓電源、電壓基準(zhǔn)源、鉗位電路、限流保護(hù)以及過壓保護(hù)等。
一、穩(wěn)壓二極管的核心作用
穩(wěn)壓二極管的作用主要體現(xiàn)在以下三個方面：
作為穩(wěn)壓器或電壓基準(zhǔn)元件 ：在各種需要穩(wěn)定電壓的電路中，穩(wěn)壓二極管可以提供精確的參考電壓，確保電路的穩(wěn)定運(yùn)行。
串聯(lián)實(shí)現(xiàn)高電壓穩(wěn)定 ：通過將多個穩(wěn)壓二極管串聯(lián)，可以在較高的電壓條件下使用，從而獲得更高的穩(wěn)定電壓值，滿足不同電路的需求。
保護(hù)電路中的電子元器件 ：穩(wěn)壓二極管能夠防止電路中的其他元件因高電流而損壞，起到過壓保護(hù)的作用，提高整個電路的可靠性和安全性。
二、穩(wěn)壓二極管的工作原理
穩(wěn)壓二極管是一種用于穩(wěn)定電壓的單 P N 結(jié)二極管，其結(jié)構(gòu)與整流二極管相似。當(dāng)加在穩(wěn)壓二極管上的反向電壓增加到一定數(shù)值時，大量載流子會隧穿 P N 結(jié)的位壘，形成較大的反向電流，此時電壓基本保持不變，這種現(xiàn)象稱為隧道擊穿。而在反向電壓較高時，位壘區(qū)內(nèi)會產(chǎn)生大量載流子，在強(qiáng)電場的作用下形成大的反向電流，電壓同樣幾乎不變，這就是雪崩擊穿。因此，當(dāng)反向電壓接近擊穿電壓時，反向電流會迅速增加，而反向電壓幾乎保持不變，這個相對穩(wěn)定的電壓稱為齊納電壓（隧道擊穿）或雪崩電壓（雪崩擊穿）。
接線圖如下
接線圖如下
具體來說，當(dāng)穩(wěn)壓管采用反向接法時，若反向電壓低于擊穿電壓，反向電流非常小，動態(tài)電阻較大。通常工作電流越大，動態(tài)電阻越小，穩(wěn)壓性能越好。而當(dāng)反向電壓超過擊穿電壓時，流過二極管的電流會急劇增大，但其兩端的電壓卻基本保持不變，正是利用這一特性來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓功能。
三、穩(wěn)壓二極管的應(yīng)用場景
作為過壓保護(hù)器件 ：穩(wěn)壓二極管可以在準(zhǔn)確的電壓下?lián)舸?，因此可作為限制或保護(hù)元件使用。由于可以獲取各種電壓的穩(wěn)壓二極管，因此這種應(yīng)用特別適合不同電路的保護(hù)需求。例如，在圖中所示電路中，穩(wěn)壓二極管 D 用作過壓保護(hù)器件。一旦電源電壓 V S 超過二極管的穩(wěn)壓值，D 就會導(dǎo)通，使繼電器 J 吸合，從而將負(fù)載 R L 與電源分離，保護(hù)負(fù)載免受過壓損壞。
構(gòu)建穩(wěn)壓電源 ：在穩(wěn)壓電源電路中，穩(wěn)壓二極管與限流電阻等元件配合，可以為電子設(shè)備提供穩(wěn)定的直流電壓，確保設(shè)備的正常運(yùn)行。
用作電壓基準(zhǔn)源 ：在需要精確電壓基準(zhǔn)的電路中，如測量儀器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路等，穩(wěn)壓二極管可以提供穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓，提高測量和轉(zhuǎn)換的準(zhǔn)確性。
鉗位電路中的應(yīng)用 ：在鉗位電路中，穩(wěn)壓二極管可以將信號電壓限制在一定范圍內(nèi)，防止信號幅度過大而損壞后續(xù)電路或影響信號處理的準(zhǔn)確性。
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