齐纳二极管笔记

概述

二极管的电路图：
齐纳二极管

通用二极管
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在普通二极管中，击穿电压非常高，如果施加高于击穿二极管的电压，二极管会完全损坏，但在齐纳二极管中，击穿电压没有那么高。并且如果施加高于击穿二极管的电压，则不会导致齐纳二极管永久损坏。
普通二极管重点是正向导通的性质。
正向导通
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反向截止

齐纳二极管：当施加到齐纳二极管的反向电压增加到指定的击穿电压(Vz) 时，电流开始流过二极管，该电流称为齐纳电流，此过程称为雪崩击穿。电流增加到最大值并趋于稳定。该电流在更宽的施加电压范围内保持恒定（就是电流变化很大的情况下，电压是恒定不变的），并使齐纳二极管能够承受更高的电压而不被损坏。该电流由串联电阻决定。
实验A
在实验A中，如图所示，将12V齐纳二极管反向偏置连接，可以看出齐纳二极管有效地阻挡了电压，因为它小于/等于特定齐纳二极管和灯的击穿电压，因此保持关闭状态。
实验B
在实验B中，使用的6v齐纳二极管在反向偏压下导通（灯泡亮起），因为施加的电压大于其击穿电压，因此表明击穿区域是齐纳二极管的工作区域。
齐纳二极管的伏安特性：
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提供的电流量如何，在反向偏置模式下工作的齐纳二极管都将具有相当恒定的电压。

齐纳二极管的作用

齐纳二极管在电子电路的应用有：
1、电压调节
2、波形调节
3、电压转换器

齐纳二极管用作稳压管

这是齐纳二极管最常见的作用。
原理：
齐纳二极管保持恒定电压的能力，而与电源或负电流的变化无关。电压调节装置的一般功能是向与其并联负载提供恒定的输出电压，而不管负载消耗的能量（负载电流）的变化或电源电压的变化和不稳定性。
如果电流保持在最大和最小反向电流范围内，齐纳二极管将提供恒定电压。
齐纳二极管用作电压调节器：
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电阻是限流的作用。
输入电压（要大于齐纳电压），输出电压=齐纳电压。
由于齐纳二极管的反向偏置特性是调节电压所需的，因此它以反向偏置模式连接，阴极连接到电路正极。
选择电阻的阻值时，如果过小，则会导致大的电流，流到器件。这会让器件的功耗增加，可能会大于二极管的最大额定功率。

这个电阻的选值是通过：
R 1 = (V in – V Z ) / I Z

在哪里; R1是串联电阻的值。 Vin 是输入电压。 Vz 与 Vout 相同，是齐纳电压 Iz 是齐纳电流。
问题：基于齐纳二极管的稳压管电路遇到的一个问题是齐纳二极管有时会在尝试调节输入电压时在电源轨上产生电噪声。
虽然这对于大多数应用来说可能不是问题，但可以通过二极管两端添加大值的去耦电容来解决这个问题。这有助于稳定齐纳二极管的输出。

齐纳二极管作为波形限幅器

普通二极管的用途是限幅和钳位电路，这些电路用于整形或修改交流波形或信号。
限幅器电路：一般是用于防止电路的输出信号超过预定电压值而不改变输入信号或波形的任何其他部分电路。
主要应用：在模拟电视和调频无线电发射机，用于消除干扰（钳位电路）并通过削波高峰值来限制噪声峰值。
由于当施加的电压不等于击穿电压时，齐纳二极管通常表现得像普通二极管，因此它们也用于限幅电路中。

限幅电路可设计为在正、负或两个区域中对信号进行限幅。尽管二极管自然会在 0.7V 处削波其他区域，无论其设计为正削波器还是负削波器。
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限幅电路设计用于将输出信号限幅在 6.2v，因此使用了 6.2v 齐纳二极管。无论输入波形如何，齐纳二极管都可以防止输出信号超过齐纳电压。对于此特定示例，使用 20v 输入电压，正摆幅输出电压为 6.2v，与齐纳二极管的电压一致。然而，在交流电压负摆幅期间，齐纳二极管的行为与普通二极管一样，并将输出电压限制在 0.7V，与普通硅二极管一致。

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为了实现交流电路的负摆幅和正摆幅的限幅电路，使得电压在正和负摆幅上被限幅在不同的电平，使用双齐纳限幅电路。双齐纳限幅电路的电路图如下所示。

在上述限幅电路中，电压Vz2表示输出信号需要被限幅的交流电源负摆幅上的电压，而电压Vz1表示输出信号需要被限幅的交流电源正摆幅上的电压。需要被剪裁。

齐纳二极管用作电压转换器

e.g. 如果你曾经将 3.3v 传感器连接到 5V MCU 的经验，并且亲眼目睹了读数中的错误等，那么您就会意识到电压转换器的重要性。电压转换器有助于将信号从一种电压转换为另一种电压，并且凭借齐纳二极管在击穿区域保持稳定输出电压的能力，这使它们成为操作的理想组件。

在基于齐纳二极管的电压转换器中，该电路将输出电压降低等于所使用的特定齐纳二极管的击穿电压的值。电压转换器的电路图如下所示。
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该电路描述了一个基于 3.3v 齐纳二极管的电压转换器。从输入电压 (7V) 中减去齐纳二极管的击穿电压 (3.3V) 即可得出电路的输出电压 (3.72V)。

Vout = Vin –Vz

输出电压 = 7 – 3.3 = 3.7v

齐纳二极管的类型

齐纳二极管根据几个参数进行分类，其中包括：

标称电压
齐纳二极管的标称工作电压也称为齐纳二极管的击穿电压，取决于二极管的应用，这通常是选择齐纳二极管的最重要标准。
功耗
这代表齐纳电流可以消耗的最大功率。超过此额定功率会导致齐纳二极管的温度过度升高，从而可能损坏齐纳二极管并导致电路中与其连接的设备发生故障。因此，在选择二极管并考虑其用途时应考虑这一因素。
正向驱动电流
正向电压
包装类型
最大反向电流

最大齐纳电流

这是在齐纳电压下可以通过齐纳二极管而不损坏器件的最大电流。

最小齐纳电流

这是指齐纳二极管在击穿区域开始工作所需的最小电流。

结论

齐纳二极管与普通二极管相似，只是它经过掺杂以具有急剧的击穿电压。
只要不超过最大齐纳电流，无论输入电压如何，齐纳二极管都能保持稳定的输出电压。
当以正向偏置连接时，齐纳二极管的行为与普通硅二极管完全相同。它的导通电压降与使用普通二极管时相同，均为 0.7V。
齐纳二极管的默认工作状态处于击穿区域（反向偏置）。这意味着当施加的电压高于反向偏置的齐纳电压时，它实际上开始工作。
齐纳二极管主要用于涉及电压调节、限幅电路和电压转换器的应用。

今天的文章齐纳二极管笔记分享到此就结束了，感谢您的阅读。