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稳压二极管

发布时间：2022-08-31 15:10

作者：Ameya360

来源：网络

阅读量：2381

稳压二极管，又叫齐纳二极管。利用PN结反向击穿状态，其电流可在很大范围内变化而电压基本不变的现象，制成的起稳压作用的二极管。此二极管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件.在这临界击穿点上，反向电阻降低到一个很小的数值，在这个低阻区中电流增加而电压则保持恒定，稳压二极管是根据击穿电压来分档的，因为这种特性，稳压管主要被作为稳压器或电压基准元件使用。稳压二极管可以串联起来以便在较高的电压上使用，通过串联就可获得更高的稳定电压。

稳压二极管

稳压二极管的原理

稳压二极管的伏安特性曲线的正向特性和普通二极管差不多，反向特性是在反向电压低于反向击穿电压时，反向电阻很大，反向漏电流极小。但是，当反向电压临近反向电压的临界值时，反向电流骤然增大，称为击穿，在这一临界击穿点上，反向电阻骤然降至很小值。尽管电流在很大的范围内变化，而二极管两端的电压却基本上稳定在击穿电压附近，从而实现了二极管的稳压功能。

稳压二极管的主要参数

1.Uz— 稳定电压

指稳压管通过额定电流时两端产生的稳定电压值。该值随工作电流和温度的不同而略有改变。由于制造工艺的差别，同一型号稳压管的稳压值也不完全一致。例如，2CW51型稳压管的Vzmin为3.0V, Vzmax则为3.6V。

2.Iz— 反向漏电电流

指稳压管产生稳定电压时通过该管的电流值。低于此值时，稳压管虽然也能稳压，但稳压效果会变差;高于此值时，只要不超过额定功率损耗，也是允许的，而且稳压性能会好一些，但要多消耗电能。

3.Rz— 动态电阻

指稳压管两端电压变化与电流变化的比值。该比值随工作电流的不同而改变，一般是工作电流愈大，动态电阻则愈小。例如，2CW7C稳压管的工作电流为5mA时，Rz为18Ω;工作电流为10mA时，Rz为8Ω;工作电流为20mA时，Rz为2Ω ;工作电流 > 20mA则基本维持此数值。

4.Pz— 额定功耗

由芯片允许温升决定，其数值为稳定电压Vz和允许最大电流Izm的乘积。例如2CW51稳压管的Vz为3V，Izm为20mA，则该管的Pz为60mW。

5. α— 温度系数

如果稳压管的温度变化，它的稳定电压也会发生微小变化，温度变化1℃所引起管子两端电压的相对变化量即是温度系数（单位：%/℃）。一般说来稳压值低于6V属于齐纳击穿，温度系数是负的；高于6V的属雪崩击穿，温度系数是正的。温度升高时，耗尽层减小，耗尽层中，原子的价电子上升到较高的能量，较小的电场强度就可以把价电子从原子中激发出来产生齐纳击穿，因此它的温度系数是负的。雪崩击穿发生在耗尽层较宽电场强度较低时，温度增加使晶格原子振动幅度加大，阻碍了载流子的运动。这种情况下，只有增加反向电压，才能发生雪崩击穿，因此雪崩击穿的电压温度系数是正的。这就是为什么稳压值为15V的稳压管其稳压值随温度逐渐增大的，而稳压值为5V的稳压管其稳压值随温度逐渐减小的原因。例如2CW58稳压管的温度系数是+0.07%/°C，即温度每升高1°C，其稳压值将升高0.07%。

对电源要求比较高的场合，可以用两个温度系数相反的稳压管串联起来作为补偿。由于相互补偿，温度系数大大减小，可使温度系数达到0.0005%/℃。

6.IR— 反向漏电流

指稳压二极管在规定的反向电压下产生的漏电流。例如2CW58稳压管的VR=1V时，IR=O.1uA;在VR=6V时，IR=10uA。

稳压二极管正反向串联

正反向串联的作用

如果是两个稳压二极管反向串联，正、反方向电压到达稳压值时，电压被钳位（即不能再升高）。

1、经常在功率较大的放大电路，功率管的栅极G与源极S即发射结一个稳压二极管，这是通过限制电压对G-S起保护作用，防止G-S之间的绝缘层被过高的电压击穿。

2、两个二极管反向串联后对与之并联的电路可起过压保护作用，当电路过压时，二极管首先击穿短路。

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高温环境下的MDD肖特基二极管设计如何避免热失效

　　在高温环境下，肖特基二极管(Schottky Diode)以其低正向压降和快速开关特性被广泛应用于电源管理、电机驱动及新能源系统中。然而，由于其PN结被金属-半导体接触结构取代，其温度特性与普通PN结二极管存在显著不同，特别是在高温下，肖特基管的反向漏电流急剧上升，成为热失效的主要隐患。因此，设计人员在高温环境下使用肖特基二极管时，必须充分考虑其热稳定性与散热策略。　　首先，识别失效风险是设计的前提。肖特基二极管的反向漏电流随着温度上升呈指数增长，这不仅加剧功率损耗，还可能引发热失控现象。当结温过高，二极管可能出现反向击穿或短路失效，影响整个电源系统稳定性。　　其次，合理选型与降额设计至关重要。在器件选型阶段，应考虑实际工作温度下的derating(降额)条件。例如，若器件额定反向电压为60V，在高温应用中建议选择100V或更高耐压等级，以提升安全裕度。此外，选择具有低漏电流、高结温耐受能力(如175℃以上)的工业级或汽车级肖特基产品，也能显著降低热失效风险。　　热管理设计是控制结温的关键手段。在PCB布局中，应尽量扩大铜箔面积，加强热传导路径，配合导热硅脂、散热片或热垫片等散热辅助材料。对于功率密集型应用，还可采用DFN、TO-220、DPAK等高散热效率封装，甚至考虑采用多颗器件并联分流，从结构上降低单管热负载。　　最后，建议在系统设计中增加热反馈保护机制，如温度感知芯片或热敏电阻，当温度异常上升时自动限流或关断，以避免连续热应力带来的器件损伤。　　总之，高温环境下的肖特基二极管应用必须在器件选型、热设计与系统保护上多管齐下。通过精准评估漏电特性、合理降额、优化散热与加入温控保护，才能充分发挥肖特基二极管在高效率整流中的优势，同时保障系统长期稳定运行。

2025-04-17 17:24 阅读量：236

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