稳压二极管工作原理及故障特点

2021年2月6日发(作者：grown)

稳压二极管工作原理及故障特

点

稳压二极管工作原理及故障特点

稳压二极管的稳压原理：

稳压二极管的特点就是击穿后，其两端的电压基本保持不变。

这样，

当把稳压

管接入电路以后，若由 于电源电压发生波动，或其它原因造成电路中各点电压

变动时，负载两端的电压将基本保 持不变。

稳压二极管在电路中常用“ZD”加数字表示，如：

ZD5

表示编号为

5

< br>的稳压管。

故障特点：

稳压二极管的故障主要表 现在开路、短路和稳压值不稳定。在这

3

种故障中，

< p>
前一种故障表现出电源电压升高；后

2

种故障表现 为电源电压变低到零伏或输

出不稳定。

常用稳压二极管的型号及稳压值如下表：

型

号

1N4728 1N4729 1N4730 1N4732 1N4733 1N4734 1N4735 1N4744

1N4750 1N4751 1N4761

稳压

值

3.3V

3.6V

3.9V

4.7V

5.1V

5.6V

6.2V

15V

27V

30V

75V

稳压管也是一种晶体二 极管，

它是利用

PN

结的击穿区具有稳 定电压的特性来工

作的。稳压管在稳压设备和一些电子电路中获得广泛的应用。我们把这 种类型

的二极管称为稳压管，以区别用在整流、检波和其他单向导电场合的二极管。

如图画出了稳压管的伏安特性及其符号。

(1)

稳定电压

Uz Uz

< p>
就是

PN

结的击穿电压，它随工作电流和温度的不 同而略有

变化。对于同一型号的稳压管来说，稳压值有一定的离散性。

< br>

(2)

稳定电流

Iz

稳压管工作时的参考电流值。它通常有一定的范围，即

Izmin

——

Izmax

。

(3)

动态电阻

rz

它是稳压管两端电压变化与电流变化的比值，如上图所示，即

这个数值随工作电 流的不同而改变。通常工作电流越大，动态电阻越小，稳压

性能越好。

< br>

(4)

电压温度系数

它是用来说明稳定电压值受温度变化影响的系数。不同型号

的稳压管有不同的稳 定电压的温度系数，

且有正负之分。

稳压值低于

4v

的稳压

管，

稳定电压的温 度系数为负值；

稳压值高于

6v

的稳压 管，

其稳定电压的温度

系数为正值；介于

4V

和

6V

之间的，可能为正，也可 能为负。在要求高的场合，

可以用两个温度系数相反的管子串联进行补偿

(

如

2DW7)

。

< p>

(5)

额定功耗

Pz

前已指出，工作电流越大，动态电阻越小，稳压性能越好，但

是 最大工作电流受到额定功耗

Pz

的限制，超过

< br>P2

将会使稳压管损坏。

选择 稳压管时应注意：流过稳压管的电流

Iz

不能过大，应使

Iz≤Izmax，否则

会超过稳压管的允许功耗，

< br>Iz

也不能太小，应使

Iz≥Izmin，否则不能稳定 输

出电压，这样使输入电压和负载电流的变化范围都受到一定限制。下图示出了

稳压管工作时的动态等效电路，图中二极管为理想二极管。

3

光敏二极管和光敏三极管

光敏二极管 和光敏三极管是光电转换半导体

器件，与光敏电阻器相比具有灵敏度高、高频

< p>
性能好，可靠性好、体积小、使用方便等优。

一、光敏二极管

1

．结构特点与符号

光敏二极管和普通二极管相比虽

然都 属于单向导电的非线性半导体器件，

但在

结构上有其特殊的地方 。

光敏二极管在电路中的符号如图

Z0129

< br>所示。光敏二极管使用时要反向接入电路中，即正极接电源负极，负

极接电源正极 。

2

．光电转换原理

根据

PN

结 反向特性可知，在一定反向电压范围内，反向电流很

小且处于饱和状态。此时，如果无光 照射

PN

结，则因本征激发产生的电子

-

空穴对数量有限，反向饱和电流保持不变，在光敏二极管中称为暗电流。当

< p>
有光照射

PN

结时，

结内 将产生附加的大量电子空穴对

（称之为光生载流子）

，

使流过

PN

结的电流随着光照强度的增加而剧增 ，

此时的反向电流称为光电流。

不同波长的光（兰光、红光、红 外光）在光敏二极管的不同区域被吸收形成

光电流。被表面

P< /p>

型扩散层所吸收的主要是波长较短的兰光，在这一区域，

因光照产 生的光生载流子（电子），一旦漂移到耗尽层界面，

4

就会在结电场作用下，

被拉

向

N

区，形成部分光电流；

彼长较长的红光，将透过< /p>

P

型层在耗尽层激发出电子

一空穴对，< /p>

这些新生的电子

和空穴载流子也会在结电

场作用下，

分别到达

N

区和

< p>
P

区，形成光电流。波长更

长的红外光，

将透过

P

型层

和耗尽层 ，直接被

N

区吸

收。

< br>在

N

区内因光照产生的

光生载流 子

（空穴）

一旦漂

移到耗尽区界面，就 会在结电场作用下被拉向

P

区，形成光电流。因此，光

照射时，流过

PN

结的光电流应是三部分光电流 之和。

二、光敏三极管

光敏三极管和普通三极管的结构相类似。

不同之处是光敏三极管

必须有一个对光敏感的

PN

结作为感光面，一般用集电结作为受光结，因此，

光敏二极管实质上是一 种相当于在基极和集电极之间接有光敏二极管的普通

二极管。其结构

及符号如图

Z0130

所示。< /p>

三、光敏二极管的两种工作状态

光敏二极管又称光电二极管，它是一种光电转换器件，其基本原理是光照到

< br>P-N

结上时，吸收光能并转变为电能。它具有两种工作状态：

< br>

（

1

）当光敏二极管加上反向 电压时，管子中的反向电流随着光照强度的改变

而改变，光照强度越大，反向电流越大， 大多数都工作在这种状态。

（

2

）光敏二极管上不加电压，利用

P-N

结在 受光照时产生正向电压的原理，

把它用作微型光电池。这种工作状态，一般作光电检测器 。

光敏二极管分有

P-N

< p>
结型、

PIN

结型、

雪崩 型和肖特基结型，

其中用得最多的

是

P -N

结型，价格便宜。

光信号放大和开关电路

5

集成线性稳压电路

1.

三端固定式集成稳压器

如果将前述的串联型稳压电源电路全部集成在一块硅片上，加以封装后引出三端引脚，就成了

三端集成稳压电源了。

正电压输出的

78××系列，

负电压输出的

79××系列 。

其中××表示固定电压输出的数值。

如：

7805

、

7806

、

< p>
7809

、

7812

、< /p>

7815

、

7818

、

7824

等，指输出电压是

+5 V

、

+6V

、

+9V

、

+12V

、

< br>+15V

、

+18V

、

+24V

。

79××系列也与之对应，

只不过是负电压输出。

这类稳压器的最大输出电流为

1.5A

，

塑料封装

(TO-22 0)

最大功耗为

10W(

加散热器

)

；金属壳封装

(TO-3)

外形，最大功耗为

20W(

加散

热器

)

。

2. 78

系列三端集成稳压器内部电路框图

3.

三端集成稳压器的典型应用

⑴固定输出连接

6

在使用 时必须注意：

(VI)

和

(Vo)

之间的关系，以

W7805

为例，该三端稳 压器的

固定输出电压是

5V

，

而输入电压至少大于

8V

，

这样输入

/

输出之间有

3V

的压差。

使调整管保证工作在放大区。但压差取得大时，又会增加集成 块的功耗，所以，

两者应兼顾，即既保证在最大负载电流时调整管不进入饱和，又不致于 功耗偏

大。

⑵固定双组输出连接

⑶扩大输出电流连接

二极管

D

以低消

T

管

VBE

压降而设置，扩大的输出电流为：

电流是

Io

，现可以近似扩大

β

倍。

，原输出

⑷扩大输出电压范围

7

，所以

：

⑹三端可调式集成稳压电路

其型号有 正输出三端可调式、负输出三端可调式两种。

如

LM317

型是正电压输出型，

LM337

是负

电压输出可调式。其输出电压可在

1.25

～

40V

之间调节。

其中，

V REF=1.25V

，而

Iadj

很小 ，通常略去，所以，由公式可得，只要调节

R2

就能在一定范< /p>

围调节输出电压的大小。具有正负输出的实际应用电路如下图所示。

8

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快

集成线性稳压电路

1.

三端固定式集成稳压器

如果将前述的串联型稳压电源电路全部集成在一块硅片上，加以封装后引出三端引脚，就成了

三端集成稳压电源了。

正电压输出的

78××系列，

负电压输出的

79××系列 。

其中××表示固定电压输出的数值。

如：

7805

、

7806

、

< p>
7809

、

7812

、< /p>

7815

、

7818

、

7824

等，指输出电压是

+5 V

、

+6V

、

+9V

、

+12V

、

< br>+15V

、

+18V

、

+24V

。

79××系列也与之对应，

只不过是负电压输出。

这类稳压器的最大输出电流为

1.5A

，

塑料封装

(TO-22 0)

最大功耗为

10W(

加散热器

)

；金属壳封装

(TO-3)

外形，最大功耗为

20W(

加散

热器

)

。

2. 78

系列三端集成稳压器内部电路框图

9

3.

三端集成稳压器的典型应用

⑴固定输出连接

在使用时必须注意：

(VI)

和

(Vo)

之间的关系，以

< br>W7805

为例，该三端稳压器的

固定输出电压是

5V

，

而输入电压至少大于

< br>8V

，

这样输入

/

输出之间有

3V

的压差。

使 调整管保证工作在放大区。但压差取得大时，又会增加集成块的功耗，所以，

两者应兼顾 ，即既保证在最大负载电流时调整管不进入饱和，又不致于功耗偏

大。

< br>

⑵固定双组输出连接

⑶扩大输出电流连接

1

0

二极管

D

以低消

T

管

VBE

压降而设置，扩大的输出电流为：

电流是

Io

，现可以近似扩大

β< /p>

倍。

，原输出

⑷扩大输出电压范围

，所以

：

⑹三端可调式集成稳压电路

其型号有 正输出三端可调式、负输出三端可调式两种。

如

LM317

型是正电压输出型，

LM337

是负

电压输出可调式。其输出电压可在

1.25

～

40V

之间调节。

1

1

其中，

VREF=1.25V

，而

Iadj

很 小，通常略去，所以，由公式可得，只要调节

R2

就能在一定范

围调节输出电压的大小。具有正负输出的实际应用电路如下图所示。

与非门电路介绍

图

< br>15-26

甲是我们实验用的与非门，它也有两个输入瑞Ａ、Ｂ，图乙是它在电路 中的接法。

空着的输入端是高电位

.

当两个输入端都空着时，输出端是低电位，二极管不发光。< /p>

可见，

与非门跟与门相反，

< p>
只要有一个输入端是低电位，

或者两个输入端都是低电位，

输出端都是高电位；

只是在两个输入端都是高电位时，输出端才是低电位，空着 的输入端是高电位。

与非门的应用

1

2