齐纳二极管

什么是齐纳二极管？

齐纳二极管是一种硅基分立半导体器件，允许电流正向或反向流动。二极管由重掺杂的 PN 硅结构成，一旦达到特定电压阈值，该结就会反向导通。

齐纳二极管具有设定的反向击穿电压。达到该电压后，它们开始传导电流，并持续在反向偏置方向上工作而不会损坏。齐纳二极管的主要优点之一是，即使电压范围变化，二极管两端的压降仍能保持恒定。因此，齐纳二极管可用于电压调节应用。

齐纳二极管特性

齐纳二极管在正向偏置模式下的工作方式与传统二极管类似。它们的偏置开启电压在 0.3 至 0.7V 之间。在反向模式下连接时，大多数应用中都会出现少量漏电流。当反向电压升高到设定的击穿电压时，二极管中将有电流流过。当电流达到最大值（由串联电阻决定）时，它将稳定下来，并在很宽的施加电压范围内保持恒定。

无论流过二极管的电流值是多少，电压几乎保持不变。只要二极管电流保持在最大电流和击穿电流之间，即使电流变化很大，电压也几乎保持不变。

齐纳二极管强大的自控能力在调节和稳定负载或电源电压变化方面非常有用。这一关键特性使其能够用于各种稳压器应用。

齐纳二极管规格

不同齐纳二极管的某些规格会有所不同，包括功耗、标称工作电压和最大反向电流。其他常见规格包括：

• 齐纳电压 ——这与反向击穿电压有关。范围从 2.4V 到 200V，具体取决于具体的二极管。

• 电流（最大值）  ——额定齐纳电压下的最大电流。范围从 200uA 到 200A。

• 最小电流 - 齐纳电压下二极管击穿所需的最小电流。通常介于 5mA 至 10mA 之间。

• 额定功率 ——二极管的最大功耗额定值，包括流过二极管的电流和跨二极管的电压。标准值包括 400mW、500mW、1W 和 5W。对于 表面贴装二极管，典型值为 200mW、350mW、500mW 和 1W。

• 电压公差 – 通常为±5%

• 温度稳定性 ——最稳定的二极管通常约为 5V

• 齐纳电阻 ——二极管表现出的电阻

齐纳二极管应用

齐纳二极管有多种应用，包括：

• 电压调节

• 电压参考

• 浪涌抑制

• 切换应用程序

• 限幅电路

在负载电流变化的情况下，可以使用齐纳二极管产生稳定的低纹波输出电压。当使用合适的限流电阻器将电压源的微小电流流过二极管时，将有足够的电流来维持所需的压降。随着负载值的变化，平均电压输出也会发生变化。但是，添加齐纳二极管可以产生均匀的电压输出。

话虽如此，还应注意齐纳二极管在稳定电压时偶尔会在直流电源上产生电噪声。这在大多数应用中是可以接受的，但在二极管输出端添加一个高值去耦电容可以提供额外的平滑效果，从而解决这个问题。

由于齐纳二极管可以在反向偏置条件下工作，因此它们可用于稳压电路中，以维持恒定的直流电压输出。无论输入电压或负载电流如何变化，此恒定电压都能保持。

该稳压电路包含一个与输入电压串联的限流电阻。二极管和负载也应并联。稳定的电压输出和二极管的击穿电压始终相同。

齐纳二极管的用途和工作应用

齐纳二极管也用于智能手机和安卓设备等现代应用。许多此类应用都涉及蓝牙技术。标准蓝牙设备平均需要约 3V 的电压才能运行。在本应用中，齐纳二极管可用于为支持蓝牙的设备提供所需的 3V 电压。

齐纳二极管如何工作？

齐纳二极管的工作原理取决于二极管在反向偏置条件下击穿的原因。通常有两种类型：齐纳二极管和雪崩二极管。

齐纳击穿

齐纳击穿发生在反向偏压在2V至8V之间时。即使在如此低的电压下，电场强度也足以对价电子施加力，使其与原子核分离。这一过程形成移动的电子空穴对，从而增加电流。

齐纳击穿通常发生在高掺杂二极管中，其电场强，击穿电压低。随着温度升高，价电子获得的能量更多，因此所需的外加电压更低。这也意味着齐纳击穿电压会随温度升高而降低。

雪崩击穿

对于击穿电压较高的轻掺杂二极管，在反向偏置条件下，电压击穿也会发生，最低电压为 8V。流过二极管的电子与共价键中的电子发生碰撞，从而破坏共价键。随着电压的升高，电子的速度也会增加，这意味着共价键更容易被破坏。还应注意，雪崩击穿电压会随着温度的升高而升高。

齐纳二极管符号是什么？

图像描绘了电路图中使用的标准齐纳二极管符号。

这个符号表示在电路图中如何标注齐纳二极管。同样，如果您在电路图中看到这个符号，则表示电路中该位置有一个齐纳二极管。

此图基于上图，展示了更多关于齐纳二极管的信息。图的上一行显示了二极管符号以及与阳极和阴极相关的正极和负极。图的下一行显示了相同的内容，但使用的是简化版的真实二极管，而不是齐纳二极管符号。

常见问题解答

可以串联多个齐纳二极管吗？

可以将多个齐纳二极管串联，这通常是为了达到特定的齐纳电压。但是，如果使用多个二极管，还必须监控齐纳电流，并确保不超过最大值。这是因为允许的最大齐纳电流等于串联连接中最低的二极管。这也意味着，在两个齐纳二极管串联的情况下，如果两个二极管的齐纳电流规格不同，其中一个二极管将无法达到规定的齐纳电流或电压。

齐纳二极管与二极管有什么区别？

二极管是一种单向导电的半导体器件。齐纳二极管也是一种半导体器件，但关键区别在于它们在正向和反向偏置条件下都能导电。这两种二极管的另一个重要区别是掺杂强度。传统二极管通常掺杂程度适中，而齐纳二极管则掺杂程度更高，以实现更陡峭的击穿电压。