穩壓管

穩壓二極體（又叫齊納二極體）是一種矽材料製成的面接觸型晶體二極體，簡稱穩壓管。此二極體是一種直到臨界反向擊穿電壓前都具有很高電阻的半導體器件。穩壓管在反向擊穿時，在一定的電流範圍內（或者說在一定功率損耗範圍內），端電壓幾乎不變，表現出穩壓特性，因而廣泛套用於穩壓電源與限幅電路之中。穩壓二極體是根據擊穿電壓來分檔的，因為這種特性，穩壓管主要被作為穩壓器或電壓基準元件使用。穩壓二極體可以串聯起來以便在較高的電壓上使用，通過串聯就可獲得更多的穩定電壓，稱為雙向穩壓管。

基本介紹

• 中文名：穩壓管
• 原材料：矽
• 特點：穩壓
• 用途：穩壓器或電壓基準元件
• 類別：低壓、高壓
• 表示：ZD加數字
• 別稱：齊納二極體

主要參數

穩定電壓Uz

指穩壓管通過額定電流時兩端產生的穩定電壓值。該值隨工作

穩壓管

電流和溫度的不同而略有改變。由於製造工藝的差別，同一型號穩壓管的穩壓值也不完全一致。例如，2CW51型穩壓管的Vzmin為3.0V,Vzmax則為3.6V。

耗散功率Pz

反向電流通過穩壓二極體的PN結時，要產生一定的功率損耗，PN結的溫度也將升高。根據允許的PN結工作溫度決定出管子的耗散功率。通常小功率管約為幾百毫瓦至幾瓦。最大耗散功率Pzm：是穩壓管的最大功率損耗取決於PN結的面積和散熱等條件。反向工作時，PN結的功率損耗為：Pz=Vz*Iz，由Pzm和Vz可以決定Izmax。

穩壓管

穩定電流Iz

最小穩定電流Izmin、大穩定電流Izmax穩定電流：工作電壓等於穩定電壓時的反向電流；最小穩定電流：穩壓二極體工作於穩定電壓時所需的最小反向電流；最大穩定電流：穩壓二極體允許通過的最大反向電流。

動態電阻rz

其概念與一般二極體的動態電阻相同，只不過穩壓二極體的動態電阻是從它的反向特性上求取的。rz愈小，反映穩壓管的擊穿特性愈陡。 rz=△Vz/△Iz

溫度係數Ctv

溫度的變化將使VZ改變，在穩壓管中，當|VZ|>7V時，Vz具有正溫度係數，反向擊穿是雪崩擊穿。 當|Vz|<4V時，VZ具有負溫度係數，反向擊穿是齊納擊穿。

穩壓管

當4V<|Vz|<7V時，穩壓管可以獲得接近零的溫度係數。這樣的穩壓二極體可以作為標準穩壓管使用。

例如2CW58穩壓管的Ctv是+0.07%/°C，即溫度每升高1°C，其穩壓值將升高0.07%。

動態電阻Rz

指穩壓管兩端電壓變化與電流變化的比值。該比值隨工作電流的不同而改變，一般是工作電流愈大，動態電阻則愈小。例如，2CW7C穩壓管的工作電流為5mA時，Rz為18Ω；工作電流為10mA時，Rz為8Ω;為20mA時，Rz為2Ω。Rz=DVz/DIz，Rz愈大，反映穩壓管的擊穿特性愈陡。

漏電流IR

指穩壓二極體在規定的反向電壓下產生的漏電流。例如2CW58穩壓管的VR=1V時，IR=0.1uA;在VR=6V時，IR=10uA。

工作原理

穩壓管也是一種晶體二極體，它是利用PN結的擊穿區具有穩定電壓的特性來工作的。穩壓管在穩壓設備和一些電子電路中獲得廣泛的套用。把這種類型的二極體稱為穩壓管，以區別用在整流、檢波和其他單嚮導電場合的二極體。穩壓二極體的特點就是擊穿後，其兩端的電壓基本保持不變。這樣，當把穩壓管接入電路以後，若由於電源電壓發生波動，或其它原因造成電路中各點電壓變動時，負載兩端的電壓將基本保持不變。穩壓管反向擊穿後，電流雖然在很大範圍內變化，但穩壓管兩端的電壓變化很小。利用這一特性，穩壓管在電路中能起穩壓作用。因為這種特性，穩壓管主要被作為穩壓器或電壓基準元件使用。其伏安特性見穩壓二極體可以串聯起來以便在較高的電壓上使用，通過串聯就可獲得更多的穩定電壓。

穩壓管的伏安特性曲線及電阻變化曲線

三端穩壓管嚴格說來屬於積體電路，將輸出電壓與內部的基準電壓比較後驅動調整管調整到穩定的一個數值。單獨的元件可用萬用表測量各腳間電阻來粗略判別是否損壞，最好是接入電路中測量。電壓調整率和紋波等指標就只有用專業儀器測試了。業餘條件下也可用示波器定性檢查。

穩壓管也是一種晶體二極體，它是利用PN結的擊穿區具有穩定電壓的特性來工作的。穩壓管在穩壓設備和一些電子電路中獲得廣泛的套用。我們把這種類型的二極體稱為穩壓管，以區別用在整流、檢波和其他單嚮導電場合的二極體。

(1)穩定電壓Uz Uz就是PN結的擊穿電壓，它隨工作電流和溫度的不同而略有變化。對於同一型號的穩壓管來說，穩壓值有一定的離散性。

(2)穩定電流Iz 穩壓管工作時的參考電流值。它通常有一定的範圍，即Izmin——Izmax。

(3)動態電阻rz 它是穩壓管兩端電壓變化與電流變化的比值，如上圖所示，即這個數值隨工作電流的不同而改變。通常工作電流越大，動態電阻越小，穩壓性能越好。

(4)電壓溫度係數 它是用來說明穩定電壓值受溫度變化影響的係數。不同型號的穩壓管有不同的穩定電壓的溫度係數，且有正負之分。穩壓值低於4v的穩壓管，穩定電壓的溫度係數為負值；穩壓值高於6v的穩壓管，其穩定電壓的溫度係數為正值；介於4V和6V之間的，可能為正，也可能為負。在要求高的場合，可以用兩個溫度係數相反的管子串聯進行補償(如2DW7)。

(5)額定功耗Pz 前已指出，工作電流越大，動態電阻越小，穩壓性能越好，但是最大工作電流受到額定功耗Pz的限制，超過Pz將會使穩壓管損壞。

識別

方法一

穩壓二極體在電路中常用“ZD”加數字表示，如：ZD5表示編號為5的穩壓管。

1、穩壓二極體的穩壓原理：穩壓二極體的特點就是擊穿後，其兩端的電壓基本保持不變。這樣，當把穩壓管接入電路以後，若由於電源電壓發生波動，或其它原因造成電路中各點電

穩壓管

壓變動時，負載兩端的電壓將基本保持不變。

2、故障特點：穩壓二極體的故障主要表現在開路、短路和穩壓值不穩定。在這3種故障中，

前一種故障表現出電源電壓升高；後2種故障表現為電源電壓變低到零伏或輸出不穩定。

常用穩壓二極體的型號及穩壓值如下表：

型 號 1N4728 1N4729 1N4730 1N4732 1N4733 1N4734 1N4735 1N4744 1N4750 1N4751

1N4761

穩壓值 3.3V 3.6V 3.9V 4.7V 5.1V 5.6V 6.2V 15V 27V 30V 75V

3、二極體和穩壓管的區分

根據二者反向擊穿電壓在數值上的差異及穩定性，可以區分標記不清楚的穩壓管和普通二極體，電路見圖1。利用兆歐表提供合適的反向擊穿電壓，將被測管反向擊穿。選擇萬用表的10VDC檔或50VDV檔測出反向擊穿電壓值，數值在40V以上的是二極體，低於40V的是穩壓管。

注意，這也有例外情況。例如2AP21的反向擊穿電壓低於15V，2AP8的反向擊穿電壓最小值為20V。此外，2DW130～2DW143型穩壓管的Vz值為50～200V，2CW362～2CW378的 Vz值是43～200V（以上均為標稱值）。遇到這類情況也不難區分。同樣都按額定轉速搖兆歐表，由於二極體反向擊穿區域的動態 電阻較大，曲線不陡，因此電壓表指針的擺動幅度就比較大。而穩壓管的Rz很小，曲線很小，曲線很陡，錶針擺動很小。

實例：測量一隻型2AP5鍺二極體，按額定轉速搖兆歐表時，反向擊穿電壓在110～130V之間變化，錶針搖擺不穩（手冊中規定反向擊穿電壓V(BR) ≥110V）。另測一隻2CW136型穩壓管時錶針基本穩定，指在115V位置（手冊中僅給出2DW136的工作電壓範圍是100～120V，但具體到某隻穩壓管，其工作電壓基本為一確定值）

方法二

利用萬用表的電阻檔也可以區分穩壓管與半導體二極體。具體方法是，首先用R×1k檔測量正、反向電阻，確定被測管的正、負極。然後將萬用表撥於R×10k檔，如圖所示，黑表筆接負極，紅表筆接正極，由表內9～15V疊層電池提供反向電壓。其中，電阻讀數較小的是穩壓管，電阻為無窮大的二極體。

注意事項：

(1)此方法只能測量反向擊電壓比R×10k檔電池電壓低的穩壓管。

常用穩壓管的型號對照表：

IN4728 3.3v

IN4729 3.6v

IN4730 3.9v

IN4731 4.3

IN4732 4.7

IN4733 5.1

IN4734 5.6

IN4735 6.2

IN4736 6.8

IN4737 7.5

IN4738 8.2

IN4739 9.1

IN4740 10

IN4741 11

IN4742 12

IN4743 13

IN4744 15

IN4745 16

IN4746 18

IN4747 20

IN4748 22

IN4749 24

IN4750 27

IN4751 30

IN4752 33

IN4753 34

IN4754 35

IN4755 36

IN4756 47

IN4757 51

摩托羅拉

IN52系列 0.5w精密穩壓管

IN5226 3.3v

IN5227 3.6v

IN5228 3.9v

IN5229 4.3v

IN5230 4.7v

IN5231 5.1

IN5232 5.6

IN5233 6

IN5234 6.2

IN5235 6.8

IN5236 7.5

IN5237 8.2

IN5238 8.7

IN5239 9.1

IN5240 10

IN5241 11

IN5242 12

IN5243 13

IN5244 14

IN5245 15

IN5246 16

IN5247 17

IN5248 18

IN5249 19

IN5250 20

IN5251 22

IN5252 24

IN5253 25

IN5254 27

IN5255 28

IN5256 30

IN5257 33

伏安特性

穩壓管的主要參數如下： (1)穩定電壓Uz就是PN結的擊穿電壓，它隨工作電流和溫度的不同而略有變化。對於同一型號的穩壓管來說，穩壓值有一定的離散性。

(2)穩定電流Iz穩壓管工作時的參考電流值。它通常有一定的範圍，即Izmin——Izmax。

(3)動態電阻rz它是穩壓管兩端電壓變化與電流變化的比值，如上圖所示，即這個數值隨工作電流的不同而

改變。通常工作電流越大，動態電阻越小，穩壓性能越好。

下圖示出了穩壓管工作時的動態等效電路，圖中二極體為理想二極體。

(4)電壓溫度係數 它是用來說明穩定電壓值受溫度變化影響的係數。不同型號的穩壓管有不同的穩定電壓的溫度係數，且有正負之分。穩壓值低於4v的穩壓管，其穩定電壓的溫度係數為正值；介於4V和6V之間的，可能為正，也可能為負。在要求高的場合，可以用兩個溫度係數相反的管子串聯進行補償(如2DW7)。

(5)額定功耗Pz前已指出，工作電流越大，動態電阻越小，穩壓性能越好，但是最大工作電流受到額定功耗Pz的限制，超過Pz將會使穩壓管損壞。

選擇穩壓管時應注意：流過穩壓管的電流Iz不能過大，應使Iz≤Izmax，否則會超過穩壓管的允許功耗，Iz也不能太小，應使Iz≥Izmin，否則不能穩定輸出電壓，這樣使輸入電壓和負載電流的變化範圍都受到一定限制。

主要類別

穩壓管分低壓、高壓兩種。低壓穩壓管的Vz值一般在40V以下，高壓穩壓管最高可達200V。過去國產穩壓管均採用金屬殼封裝，不僅體積大，而且價格高。近年來來全系列玻封存穩壓管大量問世，其優點是規格齊全（Vz=2.4～200V）、穩壓特性好、體積小巧（採用DO-35封裝，管徑φ2.0mm，長4mm）、價格低廉。

穩壓管

半導體穩壓二極體亦稱齊納二極體（ZenerDiode）或電壓調整二極，簡稱穩壓管。穩壓管和半導體二極體都具有單嚮導電性質，僅僅靠觀察外形，有時很難加以區別。例如，2CW7的外形很象小功率二極體，而2DW7的外形又與電晶體相似。動態電阻也比較大。對於穩壓管，當反向電壓超過其工作電壓Vz（亦稱齊納電壓或穩定電壓）時，反向電流將突然增大，而器件兩端的電壓基本保持恆定。對應的反向伏安特性曲線非常陡，動態電阻很小。穩壓管可用作穩壓器、電壓基準、過壓保護、電平轉換器等。本文用Dz符號表示穩壓管。

和二極體區別

第一，二極體一般在正向電壓下工作，穩壓管則在反向擊穿狀態下工作，二者用法不同；

第二，普通二極體的反向擊穿電壓一般在40V以上，高的可達幾百伏至上千伏，而且在伏安特性曲線反向擊穿的一段不陡，即反向擊穿電壓的範圍較大，動態電阻也比較大。對於穩壓管，當反向電壓超過其工作電壓Vz（亦稱齊納電壓或穩定電壓）時，反向電流將突然增大，而器件兩端的電壓基本保持恆定。對應的反向伏安特性曲線非常陡，動態電阻很小。穩壓管可用作穩壓器、電壓基準、過壓保護、電平轉換器等。

產品選用

穩壓二極體的選用：穩壓二極體一般用在穩壓電源中作為基準電壓源或用在過電壓保護電路中作為保護二極體。

穩壓管

選用的穩壓二極體，應滿足套用電路中主要參數的要求。穩壓二極體的穩定電壓值應與套用電路的基準電壓值相同，穩壓二極體的最大穩定電流應高於套用電路的最大負載電流50%左右。

穩壓二極體損壞後，應採用同型號穩壓二極體或電參數相同的穩壓二極體來更換。

可以用具有相同穩定電壓值的高耗散功率穩壓二極體來代換耗散功率低的穩壓二極體，但不能用耗散功率低的穩壓二極體來代換耗散功率高的穩壓二極體。例如，0.5W、6.2V的穩壓二極體可以用1W、6.2V穩壓二極體代換。

產品套用

1、浪涌保護電路：穩壓管在準確的電壓下擊穿，這就使得它可作為限制或保護之元件來使用，因為各種電壓的穩壓二極體都可以得到，故對於這種套用特別適宜。穩壓二極體D是作為過壓保護器件。只要電源電壓VS超過二極體的穩壓值D就導通，使繼電器J吸合負載RL就與電源分開。

穩壓管

2、電視機里的過壓保護電路：EC是電視機主供電壓。當EC電壓過高時，D導通，三極體BG導通，其集電極電位將由原來的高電平(5V)變為低電平，通過待機控制線的控制使電視機進入待機保護狀態.。

3、電弧抑制電路：在電感線圈上並聯接入一隻合適的穩壓二極體(也可接入一隻普通二極體原理一樣)的話，當線圈在導通狀態切斷時，由於其電磁能釋放所產生的高壓就被二極體所吸收，所以當開關斷開時，開關的電弧也就被消除了。這個套用電路在工業上用得比較多，如一些較大功率的電磁吸控制電路就用到它。

4、串聯型穩壓電路：在此電路中，串聯穩壓管BG的基極被穩壓二極體D鉗定在13V，那么其發射極就輸出恆定的12V電壓了。這個電路在很多場合下都有套用。

選擇

1、取穩壓管上的電壓，經一限流電阻（2~5K）接NPN型中功率三極體的基極，三極體的集電極接正電源，由三極體的射極輸出（輸出電壓比穩壓管上的電壓低一個結壓降），三極體可加散熱片。

2、放棄這種方法，用三端穩壓器，又簡單，又可靠。W7812(1.5A)；W78M12(500ma)；w78L12(100ma)

3、採用變壓器降壓，再整流。

4、學會做逆變整流電源，體積小，分量輕，效率高。

注意事項

穩壓二極體用途廣泛，使用極多。看起來套用很簡單，但如果不注意，也極易損壞。以下是選用時的幾點注意事項：

1：可將多隻穩壓二極體串聯使用，但由於二極體參數的離散性比較大，不得並聯使用。

2：溫度對半導體器件的特性影響較大，當環境溫度超過50℃時，溫度每升高1℃，應將最大耗散功率降低1%。

3：穩壓二極體管腳必須在離管殼5mm以上處進行焊接，最好使用30W以下的電烙鐵進行焊接。若使用40～75W電烙鐵焊接時，焊接時間應不超過8～10s。儘量使用內裝焊料的焊錫絲焊接，不要使用大塊焊錫加松香的方法。

4：為了使穩壓二極體的電壓溫度係數得到補償，可以將穩壓二極體與矽二極體（包括矽穩壓二極體）串聯使用，所串的正向二極體不得超過三個，也可與特殊的溫度補償管串聯使用。

5：為了獲得較低的穩定電壓，可以選擇適當的穩壓二極體以相反極性方向串聯，再加以適當的工作電流來獲得。即將穩壓二極體正向使用。