一文帮你搞定齐纳二极管（下）

在上一篇文章我们已详细介绍了齐纳二极管的概念、工作原理以及其工作特性（齐纳击穿和雪崩击穿），这一篇文章我们将详细介绍齐纳二极管的齐纳击穿与雪崩击穿的具体对比、功能应用和一些电路技巧。

雪崩击穿与齐纳击穿的区别

在这里顺带总结一下齐纳击穿与雪崩击穿的区别，如下图所示：

雪崩击穿和齐纳击穿的区别图

齐纳二极管参数解读

很能有些特殊的齐纳二极管的某些规格参数会存在不同。这里只说一下比较常见的规格参数：

齐纳电压（Vz）

齐纳电压也称为击穿电压，是使二极管导通电流的反向偏置电压。击穿电压的范围通常为2.4V至数百伏，具体取决于特定的齐纳二极管。

最大电流（Iz-max）

Iz-max 是在反向击穿电压下可以流过齐纳二极管的最大电流。它的范围从 200μA 到 200A。Iz-max 可以使用以下公式计算：

Iz=Pz/Vz

其中 Pz 是二极管可以处理的最大功率，Vz 是反向击穿电压。

最小电流（Iz-min）

Iz-min 是导致齐纳二极管击穿所需的最小电流量。它的范围从 5mA 到 10mA。

测试电流(IZ )

对于每个齐纳二极管，齐纳电压 (VZ ) 是在指定的齐纳测试电流 (IZ ) 下测量的。 例如，1N4732A 的齐纳电压范围为 4.465 至 4.935V，典型值为 4.7V，测试电流为 53mA。

拐点电流(IZK )

保持二极管击穿电压调节所需的最小电流。1 瓦齐纳二极管的典型值约为 0.25 至 1mA。如果未达到此电流，二极管将无法充分击穿以维持其额定电压。

漏电流

反向漏电流是针对小于拐点电压的反向电压指定的。这意味着齐纳二极管对于这些测量没有反向击穿。例如，1N4728A 中的反向电压为 1V。

额定功率（Pz）

额定功率是齐纳二极管可以安全耗散的最大功率。齐纳二极管常用的额定功率包括 400 mW、500mW、1mW、3mW 和 5mW。具有高额定功率的齐纳二极管通常很昂贵，并且它们需要额外的设备来去除多余的热量。齐纳二极管的最大功耗 (Pzm) 可以通过给定的公式计算，

Pzm=Iz*Vz

其中，Iz 是可以流过齐纳二极管的最大电流，Vz 是齐纳击穿电压。

齐纳电阻 (ZZ )

齐纳电阻或齐纳阻抗是齐纳二极管为电流提供的总电阻。齐纳电阻从反向 VI 特性图中也很明显，因为它不是完全垂直的，因此对于齐纳二极管两端电压的微小变化，电流会发生轻微变化，而这种电压相对于电流是齐纳二极管提供的电阻。理想情况下，它应该为零，但每个齐纳二极管都提供一定量的齐纳电阻。

齐纳二极管的齐纳阻抗由下式计算：

R=Vi-Vz/Iz

其中Vi是输入电压，Iz是通过齐纳二极管的电流，Vz是齐纳击穿电压。

齐纳二极管容差

纳二极管的容差被定义为接近击穿电压的电压范围，在该范围内齐纳二极管在反向偏置中传导电流。在制造稳压二极管的过程中，同一种稳压二极管的掺杂浓度可能会略有不同，这意味着它们的击穿电压也有细微的差别，因此同一种稳压二极管在不同的反向击穿电压值下会导通反向电流，而齐纳击穿电压的这个范围称为它们的容差。通常，齐纳二极管的电压容差为±5%。

温度系数 (TC)

齐纳二极管受与其电压温度系数相关的温度变化的影响。温度系数指定每次温度变化时齐纳电压的百分比变化。对于给定的结温变化 (%/℃)，计算齐纳电压变化的公式为：

Vz 是标称齐纳电压，TC 是温度系数，ΔT 是温度变化

如果温度系数以 mV/℃ 表示，则 ΔVz 为：

正温度系数意味着齐纳电压的变化与温度的变化成正比。因此，负 TC 意味着齐纳电压与温度变化成反比。

结温

为了保证二极管的可靠性，二极管结温是关键。即使外壳可能足够冷，活动区域仍然可能非常热。因此，一些制造商指定了结本身的工作范围。对于正常设计，通常在设备内的最大预期温度和结之间保留适当的余量。设备内部温度将再次高于设备外部温度。尽管设备外部的环境温度可以接受，但必须注意确保单个物品不会变得太热。

封装

齐纳二极管有多种不同的封装。主要选择是在表面贴装和传统的通孔器件之间。然而，所选择的封装通常会决定封装的散热水平，而封装是根据器件内部散热水平的要求来选择的，具体的可以去参考相关齐纳二极管的datasheet。

齐纳二极管功能讲解+齐纳二极管使用图解

齐纳二极管的功能十分强大，在电路中有大量的应用：电压参考、稳压器、过压保护、限幅、浪涌抑制......

下面列举出其中的一些：

电压参考

最基本的齐纳二极管电路由一个齐纳二极管和一个电阻组成。齐纳二极管提供参考电压，但必须有一个串联电阻来限制流入二极管的电流，否则大量电流会流过它并可能被破坏。

应计算齐纳二极管电路中的电阻值，以给出所用电源电压所需的电流值。通常，大多数低功率引线齐纳二极管的最大功耗为 400 mW。理想情况下，电路的耗散量应小于该值的一半，但要正确运行，流入齐纳二极管的电流不应低于约 5 mA，否则它们不能正确调节。

基本电压基准齐纳二极管电路

稳压器

齐纳二极管用作稳压器/稳压器

相关计算公式

对于上面给出的电路图，至少需要 12V 的 V DC才能在 1KΩ 负载下产生 7.5V 的输出。

在运算放大器的帮助下，可以设计一个更改进的电压调节电路，如下图所示：

使用齐纳二极管和运算放大器的改进电压调节电路

齐纳二极管放置在运算放大器的非反相输入端，将齐纳电压设置为参考电压 (V 1 )。另一个输入，即反相 (V 2 ) 取自输出电压。

V 2电压取决于输出电压 (V out )，输出电压的任何变化都会反映在 V 2中。负载的增加会导致输出电压下降，从而降低输入电压 (V 2 )。

运算放大器试图保持两个输入，即 V 1 =V Z和 V 2相等，并达到此条件运算放大器的输出电压（V o) 增加，从而补偿负载电压的下降。

类似地，每当负载条件降低时，V 2的增加就会导致运算放大器降低其输出电压 (V O )。这降低了晶体管 (Q 1 ) 基极电流，因此输出电压降低。

该电路的输出电压等式由下式给出：

例如要获得 10V 的输出电压：

则需要一个齐纳电压为 5V 的齐纳二极管。

过压保护

对于下图所示的电路，任何高于齐纳击穿电压的电压都会导致电流流过电阻。该电阻上出现电压降，该电阻器导通晶体管并短路路径。大电流流动并打开保险丝以断开电路。

过压保护电路中的齐纳二极管

限幅电路

当交流电压施加到齐纳二极管时，任何高于齐纳击穿电压的电压都会被剪掉。以相反方向串联的两个二极管会导致 AC 在正负循环中削波。削波电路的一个例子是正弦波到方波转换器。

限幅电路中的齐纳二极管

齐纳二极管的电路技巧

齐纳二极管是一种非常灵活和有用的电路元件。然而，与任何其他电子元件一样，有一些提示和技巧可以让齐纳二极管发挥最佳性能。下面列出了一些方法：

1. 用发射极或源极跟随器电路缓冲齐纳二极管电路

为了使齐纳二极管的电压尽可能稳定，流经齐纳二极管的电流必须保持恒定。负载吸收的电流的任何变化都必须最小化，因为这些变化会改变通过齐纳二极管的电流并导致轻微的电压变化。

2. 负载引起的变化可以通过使用射极跟随器电路级来减少从齐纳二极管电路获取的电流，从而减少它看到的变化，这样的话可以使用更小的齐纳二极管。

3. 使用恒流源驱动以获得最佳稳定性

提高齐纳稳定性的另一种方法是使用良好的恒流源。仅使用一个电阻器的简单电路足以满足许多应用，但更有效的电流源可以在电路性能方面提供一些改进，因为几乎不管电源轨的任何变化都可以保持电流。

4.选择正确的电压以获得最佳稳定性

在需要随温度变化保持稳定性的应用中，应选择齐纳电压基准二极管，使其电压约为 5.5 伏。最接近的首选值是 5.6 伏，尽管 5.1 伏是另一个流行的值，因为它接近某些逻辑系列所需的 5 伏。

如果需要不同级别的电压，可以使用 5.6 伏齐纳二极管，并且可以使用周围的电子设备将其转换为所需的输出值。

5. 保证有足够的电流进行反向击穿

必须保证有足够的电流通过二极管，以保证其保持在反向击穿状态。对于典型的 400 mW 设备，必须保持大约 5 mA 的电流。

对于最小电流的准确值，应查阅特定器件和电压的datasheet。如果未提供最小电流，则二极管将无法正常导通，整个电路将无法运行。

6. 确保不超过齐纳二极管的最大电流限制

虽然有必要确保有足够的电流通过齐纳二极管，但不得超过最大限制。在某些电路中，这可能是一种平衡行为，因为负载电流的变化会导致齐纳二极管电流发生变化。

应注意不要超过最大电流或最大功耗，也可以使用射极跟随器电路来缓冲齐纳二极管并增加电流能力。

齐纳二极管非常易于使用，因此有各种各样不同的齐纳二极管电路。当使用一些预防措施时，它们运行良好，但偶尔会引起一些问题，但遵循上述提示和技巧应该有助于避免大多数问题。

总结

以上本篇，就是关于齐纳二极管的齐纳击穿与雪崩击穿对比、功能应用和电路技巧，希望能够帮助到大家。

关键词：罗姆二极管