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稳压二极管的工作原理

发布日期:2017-12-11 17:30:08 【关闭】
摘要:稳压二极管由半导体PN结构成。大家知道,PN结具有单向导电性。即在PN结上加正向电压时,正向电流较大。且随正向电压的增加,正向电流迅速增大;当PN结加反向电压时,反向电流很小,且反向电压在一定范围内变化时,反向电流几乎不变。但当反向电压超过一定数值(反向击穿电压)时,反向电流便急剧增大,而且随着反向电流的急剧增加。PN结的反向电压值却增加很少,这种现象称为PN结的反向击穿。稳压二极管就是利用这种反向击穿的持性制成的,当然,对反向电流的增加不能没有限制,否则PN结将会迅速烧毀。

      一、工作原理

      稳压二极管由半导体PN结构成。大家知道,PN结具有单向导电性。即在PN结上加正向电压时,正向电流较大。且随正向电压的增加,正向电流迅速增大;当PN结加反向电压时,反向电流很小,且反向电压在一定范围内变化时,反向电流几乎不变。但当反向电压超过一定数值(反向击穿电压)时,反向电流便急剧增大,而且随着反向电流的急剧增加。PN结的反向电压值却增加很少,这种现象称为PN结的反向击穿。稳压二极管就是利用这种反向击穿的持性制成的,当然,对反向电流的增加不能没有限制,否则PN结将会迅速烧毀。

      PN结的击穿是由加在PN结耗尽层上的高电场所造成的。半导体的击穿电场一般约为200kV/cm左右。实际上存在着两种类型的击穿,即雪崩击穿和齐纳击穿。

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稳压二极管的电路符号及伏安特性

      当反向电压足够高(如大于6V)时,PN结中电场较强,使载流子加速。当其与中性原子相撞时,就可能产生新的电子空穴对。这些新的载流子又被加速,形成连锁反应,从而造成载流子的剧增。这种现象称为雪崩击穿,通常发生于PN结一侧是重掺杂的二极管中,且击穿电压反比于轻掺杂一侧的杂质浓度,对于掺杂浓度较高的半导体,其PN结耗尽层很薄,只要加不高的反向电压(如4V以下),耗尽层就可能获得106V/Cm以上的电场强度,足以将价电子拉出原子,从而获得很多电子空穴对,使电流剧增。这种现象称为齐纳击穿。实验证明,雪崩击穿和齐纳击穿是同时存在的。稳压值较低的稳压管属于齐纳击穿,稳压值较高的主要是雪崩击穿。对于硅稳压二极管来说,分界约在4~7V,4V以下的属齐纳击穿,7V以上的属雪崩击穿,而4~7V之间的稳压管则两种击穿都存在。

      二、伏安特性

      下图是稳压二极管的电路符号及伏安特性。该曲线和普通二极管的伏安特性类似。但普通极管的反向电流随反向电压的增加而逐渐增大,当达到击穿电压时,二极管将击穿损坏。而稳压二极管的反向电压小于击穿电压U2(又称稳定电压)时,反向电流极小。但当反向电压增至U7后,只要反向电压稍有增加。

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带射极跟随器的稳压电路

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带放大环节的稳压电路

      在负载电流很大,且要求输出电压连续可调或输出电压十分稳定时,常采用带放大环节的串联式稳压电源,其基本电路如下图。其中稳压二极管用来提供基准电压信号,经与来自输出电压的取样信号比较,进而由T2放大并通过调整管使输出电压稳定。注意,在此U2取自UL,而非U0,因而更加稳定,

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