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穩壓二極管的工作原理、特性及應用電路

一.穩壓二極管原理及特性
  一般三極管都是正向導通,反向截止;加在二極管上的反向電壓、如果超過二極管的承受能力,二極管就要擊穿損毀。但是有一種二極管,它的正向特性與普通二極管相同,而反向特性卻比較特殊:當反向電壓加到一定程度時,雖然管子呈現擊穿狀態,通過較大電流,卻不損毀,并且這種現象的重復性很好;反過來著,只要管子處在擊穿狀態,盡管流過管子的電在變化很大,而管子兩端的電壓卻變化極小起到穩壓作用。這種特殊的二極管叫穩壓管
   穩壓管的型號有2CW、2DW 等系列,它的電路符號如圖5-17所示。
穩壓二極管符號
  穩壓管的穩壓特性,可用圖5一18所示伏安特性曲線很清楚地表示出來。
穩壓管的穩壓伏安特性曲線
  穩壓管是利用反向擊多區的穩壓特性進行工作的,因此、穩壓管在電路中要反向連接。穩壓管的反向擊穿電壓稱為穩定電壓、不同類型穩壓管的穩定電壓也不一樣,某一型號的穩壓管的穩壓值固定在口定范圍。例如:2CW11的穩壓值是3.2伏到4.5伏,其中某一只管子的穩壓值可能是3.5伏,另一只管子則可能是4,2伏。
在實際應用中,如果選擇不到穩壓值符合需要的穩壓管,可以選用穩壓值較低的穩壓管,然后串聯一辦或幾只硅二極管“枕墊”,把穩定電壓提高到所需數值。這是利用硅二極管的正向壓降為0.6~0.7伏的特點來進行穩壓的。因此,二極管在電路中必須正向連接,這是與穩壓管不同的。
  穩壓管穩壓性能的好壞,可以用它的動態電阻r來表示:
穩壓二極管動態電阻計算公式
  顯然,對于同樣的電流變化量ΔI,穩壓管兩端的電壓變化量ΔU越小,動態電阻越小,穩壓管性能就越好。
  穩壓管的動態電阻是隨工作電流變化的,工作電流越大。動態電阻越小。因此,為使穩壓效果好,工作電流要選得合。工作電流選得大些,可以減小動態電阻,但不能超過管子的最大允許電流(或最大耗散功率)。各種型號管子的工作電流和最大允許電流,可以從手冊中查到。
  穩壓管的穩定性能受溫度影響,當溫度變化時,它的穩定電壓也要發生變化,常用穩定電壓的溫度系數來表示這種性能例如2CW19型穩壓管的穩定電壓Uw= 12伏,溫度系數為0.095%℃ ,說明溫度每升高1℃,其穩定電壓升高11.4毫伏。為提高電路的穩定性能,往往采用適當的溫度補償措施。在穩定性能要求很高時,需使用具有溫度補償的穩壓,如2DW7A、2DW7W、2DW7C 等。
二.穩壓二極管穩壓電路圖
  由硅穩壓管組成的簡單穩壓電路如圖5-l9(a)所示。硅穩壓管DW與負載Rfz,并聯,R1為限流電阻。
穩壓二極管穩壓電路圖
  這個電路是怎樣進行穩壓的呢?
    若電網電壓升高,整流電路的輸出電壓Usr也隨之升高,引起負載電壓Usc 升高。由于穩壓管DW與負載Rfz并聯,Usc 只要有根少一點增長,就會使流過穩壓管的電流急劇增加,使得I1也增大,限流電阻R1上的電壓降增大,從而抵消了Usr的升高,保持負載電壓Usc 基本不變。反之,若電網電壓降低,引起Usr下降,造成Usc 也下降,則穩壓管中的電流急劇減小,使得I1減小,R1上的壓降也減小,從而抵消了Usr的下降,保持負載電壓Usc 基本不變。
  若Usr 不變而負載電流增加,則R1上的壓降增加,造成負載電壓Usc 下降。Usc 只要下降一點點,穩壓管中的電流就迅速減小,使R1上的壓降再減小下來,從而保持R1上的壓降基本不變,使負載電壓Usc 得以穩定。
硅穩壓二極管穩壓電路圖
  綜上所述可以看出,穩壓管起著電流的自動調節作用,而限流電阻起著電壓調整作用。穩壓管的動態電阻越小,限流電阻越大,輸出電壓的穩定性越好。

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