大师好，我是李工，希望大师多多支持我，明天讲一下齐纳二极管。

什么是齐纳二极管？

齐纳二极管是二极管中的一种，P型半导体和N型半导体融合在一路构成PN结，在PN结四周，构成具有反相离子的耗尽层。

齐纳二极管与简单二极管之间的区分首要有2点：1、搀杂水平，简单二极管是中度搀杂，齐纳二极管是重搀杂，以实现更高的击穿电压。搀杂水平的分歧这有助于它们在分歧电压水平下工作的规格。

2、导电情况，由于齐纳二极管高搀杂，与简单二极管的PN结相比，齐纳二极管PN结的耗尽层很薄，这为齐纳二极管供给了特别的特征，在正向和反向偏置条件下都可以导电。

齐纳二极管实物图和电路标记

齐纳二极管电路图

齐纳二极管电路标记图

齐纳二极管工作道理

齐纳二极管在正向偏置时的感化类似于普通二极管。然后，一旦反向电压即是其额定电压，就会答应电流反向活动。

齐纳二极管直流电压暗示图

击穿工作的齐纳二极管充任电压调理器，由于它在指定的反向电流值范围内跨其端子连结几近恒定的电压，该电压即是齐纳电压。由反向击穿发生的齐纳二极管两真个恒定电压降由直流电压标记暗示。

齐纳二极管正向偏置

齐纳二极管的正向特征类似于简单的二极管，正向电流是正向压降的指数函数。电压降的细小变化会致使电流快速上升。凡是，PN 结上 0.8伏的电压降足以使齐纳二极管正向偏置。正向偏置的齐纳二极管以下所示：

正向偏置齐纳二极管

反向偏置特征

普通二极管在反向偏置形式下工作时，不会有电流流过。在这类情况下，大量电子流能够会损坏二极管。但是，在齐纳二极管中，由于PN结的薄耗尽层发生的强电场而发生齐纳击穿。发生齐纳击穿的电压称为VZ（齐纳电压）。

按照利用和电压要求，生产的齐纳二极管具有分歧级此外齐纳电压。一旦发生齐纳击穿，反向电压的进一步增加不会致使任何进一步的电压下降，而且在一定的电压水平上连结恒定，直到发生雪崩击穿。

简而言之，对于反向偏置的齐纳二极管，它从0V到齐纳电压 (VZ )连结封闭（少许电流活动）。从 VZ到雪崩击穿，施加电压的细小变化会致使反向电流快速增加。反向偏置齐纳二极管以下图所示：

反向偏置齐纳二极管

正向偏置和反向偏置条件下齐纳二极管的特征

典型齐纳二极管的特征以下图所示：

齐纳二极管工作特征-齐纳击穿，雪崩击穿

齐纳二极管的工作道理取决于二极管在反向偏置条件下击穿的缘由。要想更多领会齐纳二极管的工作道理，就必必方法会齐纳二极管中的两种反向击穿：雪崩和齐纳击穿。

击穿电压小于约 5 V 的齐纳二极管凡是在齐纳击穿中工作。那些击穿电压大于约 5 V 的装备凡是在雪崩击穿中工作。

齐纳二极管齐纳和雪崩击穿图

齐纳二极管的雪崩击穿

当向 PN 结施加高值的反向电压时，自在电子获得充足的能量并以高速加速。这些高速活动的自在电子会碰撞其他原子并击落更多的电子。由于这类持续的碰撞，二极管中的电流敏捷增加，从而发生大量的自在电子。

电流的这类忽然增加能够会永久性地破坏一般的二极管，可是，齐纳二极管被设想为在雪崩击穿下工作，而且可以承受电流的忽然尖峰。雪崩击穿发生在齐纳电压 (Vz) 大于6V 的齐纳二极管中。

对于具有大击穿电压的轻搀杂二极管，电压击穿也发生在反向偏置条件下，最低为8V。流经二极管的电子与共价键中的电子发生碰撞，从而破坏它。电子的速度随着电压的增加而增加，这意味着共价键可以更轻易地被破坏。还应留意，雪崩击穿电压随温度升高。

齐纳二极管的雪崩击穿道理图

齐纳二极管的齐纳击穿

当施加的反向偏压接近齐纳电压时，耗尽区的电场强度足以将电子从其价带中拉出。从耗尽区的强电场中获得充足能量的价电子离开母原子。在齐纳击穿区，电压的小幅增加会致使电流的快速增加。

齐纳击穿凡是发生在具有大电场和低击穿电压的高搀杂二极管上。随着温度的升高，价电子获得更多的能量，是以需要更少的外向电压。这也意味着齐纳击穿电压随温度下降。

二极管齐纳击穿机制图

雪崩击穿与齐纳击穿的区分

在这里顺带总结一下齐纳击穿与雪崩击穿的区分，以下图所示：

雪崩击穿和齐纳击穿的区分图

齐纳二极管参数解读

很能有些特别的齐纳二极管的某些规格参数会存在分歧。这里只说一下比力常见的规格参数：

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。击穿电压的范围凡是为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 可以利用以下公式计较：

Iz=Pz/Vz

其中 Pz 是二极管可以处置的最大功率，Vz 是反向击穿电压。

最小电流（Iz-min）

Iz-min 是致使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 ) 下丈量的。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 )

连结二极管击穿电压调理所需的最小电流。1 瓦齐纳二极管的典型值约为 0.25 至 1mA。假如未到达此电流，二极管将没法充实击穿以保持其额定电压。

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丈量没有反向击穿。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平安耗散的最大功率。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凡是很高贵，而且它们需要额外的装备来去除过剩的热量。齐纳二极管的最大功耗 (Pzm) 可以经过给定的公式计较，

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供给的总电阻。齐纳电阻从反向 VI 特征图中也很明显，由于它不是完全垂直的，是以对于齐纳二极管两头电压的细小变化，电流会发生稍微变化，而这类电压相对于电流是齐纳二极管供给的电阻。理想情况下，它应当为零，但每个齐纳二极管都供给一定量的齐纳电阻。

齐纳二极管的齐纳阻抗由下式计较：

R=Vi-Vz/Iz

其中Vi是输入电压，Iz是经过齐纳二极管的电流，Vz是齐纳击穿电压。

齐纳二极管容差

纳二极管的容差被界说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进程中，同一种稳压二极管的搀杂浓度能够会略有分歧，这意味着它们的击穿电压也有纤细的不同，是以同一种稳压二极管在分歧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。凡是，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 (%/℃)，计较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

假如温度系数以 mV/℃ 暗示，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反比。是以，负 TC 意味着齐纳电压与温度变化成反比。

结温

为了保证二极管的牢靠性，二极管结温是关键。即使外壳能够充足冷，活动地区仍然能够很是热。是以，一些制造商指定了结自己的工作范围。对于一般设想，凡是在装备内的最大预期温度和结之间保存适当的余量。装备内部温度将再次高于装备内部温度。虽然装备内部的情况温度可以接管，但必须留意确保单个物品不会变得太热。

封装

齐纳二极管有多种分歧的封装。首要挑选是在概况贴装和传统的通孔器件之间。但是，所挑选的封装凡是会决议封装的散热水平，而封装是按照器件内部散热水平的要求来挑选的，具体的可以去参考相关齐纳二极管的datasheet。

齐纳二极管功用讲授+齐纳二极管利用图解

齐纳二极管的功用非常强大，在电路中有大量的利用。

• 电压参考
• 稳压器
• 过压庇护
• 限幅
• 浪涌抑制

下面罗列出其中的一些：

电压参考

最根基的齐纳二极管电路由一个齐纳二极管和一个电阻组成。齐纳二极管供给参考电压，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能够被破坏。

应计较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。凡是，大大都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，但要正确运转，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理。

根基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

相关计较公式

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

在运算放大器的帮助下，可以设想一个变动良的电压调理电路，以下图 6所示：

利用齐纳二极管和运算放大器的改良电压调理电路

齐纳二极管放置在运算放大器的非反相输入端，将齐纳电压设备为参考电压 (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城市反应在 V 2中。负载的增加会致使输出电压下降，从而下降输入电压 (V 2 )。

运算放大器试图连结两个输入，即 V 1 =V Z和 V 2相称，并到达此条件运算放大器的输出电压（V o) 增加，从而抵偿负载电压的下降。

类似地，每当负载条件下降时，V 2的增加就会致使运算放大器下降其输出电压 (V O )。这下降了晶体管 (Q 1 ) 基极电流，是以输出电压下降。

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。

过压庇护

对于下图所示的电路，任何高于齐纳击穿电压的电压城市致使电流流过电阻。该电阻上出现电压降，该电阻器导通晶体管并短路途径。大电流活动并翻开保险丝以断开电路。

过压庇护电路中的齐纳二极管

限幅电路

当交换电压施加到齐纳二极管时，任何高于齐纳击穿电压的电压城市被剪掉。以相反偏向串联的两个二极管会致使 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。

图 8：

限幅电路中的齐纳二极管

齐纳二极管电路技能

齐纳二极管是一种很是灵活和有用的电路元件。但是，与任何其他电子元件一样，有一些提醒和技能可以让齐纳二极管发挥最好性能。下面列出了一些方式：

用发射极或源极跟从器电路缓冲齐纳二极管电路

为了使齐纳二极管的电压尽能够稳定，流经齐纳二极管的电流必须连结恒定。负载吸收的电流的任何变化都必须最小化，由于这些变化会改变经过齐纳二极管的电流并致使稍微的电压变化。

负载引发的变化可以经过利用射极跟从器电路级来削减从齐纳二极管电路获得的电流，从而削减它看到的变化，这样的话可以利用更小的齐纳二极管。

利用恒流源驱动以获得最好稳定性

进步齐纳稳定性的另一种方式是利用杰出的恒流源。仅利用一个电阻器的简单电路足以满足很多利用，但更有用的电流源可以在电路性能方面供给一些改良，由于几近不管电源轨的任何变化都可以连结电流。

挑选正确的电压以获得最好稳定性

在需要随温度变化连结稳定性的利用中，应挑选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，虽然 5.1 伏是另一个风行的值，由于它接近某些逻辑系列所需的 5 伏。

假如需要分歧级此外电压，可以利用 5.6 伏齐纳二极管，而且可以利用四周的电子装备将其转换为所需的输出值。

保证有充足的电流停止反向击穿

必须保证有充足的电畅经过二极管，以保证其连结在反向击穿状态。对于典型的 400 mW 装备，必须连结大约 5 mA 的电流。

对于最小电流的正确值，应查阅特定器件和电压的datasheet。假如未供给最小电流，则二极管将没法一般导通，全部电路将没法运转。

确保不跨越齐纳二极管的最大电流限制

虽然有需要确保有充足的电畅经过齐纳二极管，但不得跨越最大限制。在某些电路中，这能够是一种平衡行为，由于负载电流的变化会致使齐纳二极管电流发生变化。

应留意不要跨越最大电流或最大功耗，也可以利用射极跟从器电路来缓冲齐纳二极管并增加电流才能。

齐纳二极管很是易于利用，是以有各类百般分歧的齐纳二极管电路。当利用一些防备办法时，它们运转杰出，但偶然会引发一些题目，但遵守上述提醒和技能应当有助于避免大大都题目。

以上，就是关于齐纳二极管的工作道理，参数特征，功用利用一些诠释，希望可以帮助到大师。

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