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到臨界值之前具有高電阻的半導體器件。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用，包括用作穩(wěn)壓電源、電壓基準源、鉗位電路、限流保護以及過壓保護等。
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)定運行。
串聯(lián)實現(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 結二極管，其結構與整流二極管相似。當加在穩(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)內會產生大量載流子，在強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現(xiàn)穩(wěn)壓功能。
三、穩(wěn)壓二極管的應用場景
作為過壓保護器件 ：穩(wěn)壓二極管可以在準確的電壓下?lián)舸?，因此可作為限制或保護元件使用。由于可以獲取各種電壓的穩(wěn)壓二極管，因此這種應用特別適合不同電路的保護需求。例如，在圖中所示電路中，穩(wěn)壓二極管 D 用作過壓保護器件。一旦電源電壓 V S 超過二極管的穩(wěn)壓值，D 就會導通，使繼電器 J 吸合，從而將負載 R L 與電源分離，保護負載免受過壓損壞。
構建穩(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，可以為電子設備提供穩(wěn)定的直流電壓，確保設備的正常運行。
用作電壓基準源 ：在需要精確電壓基準的電路中，如測量儀器、數(shù)據(jù)轉換電路等，穩(wěn)壓二極管可以提供穩(wěn)定的基準電壓，提高測量和轉換的準確性。
鉗位電路中的應用 ：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，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確性。
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