穩壓二極管又叫齊納二極管，普通二極管反向電壓超過其反向耐壓值時會被擊穿損壞，穩壓二極管由于采用特殊的制造工藝，在承受反向電壓達到穩壓值時，反向電流急劇增大，只要反向電流值不超過允許的最大電流，就可以正常工作。

穩壓二極管是一種硅材料制成的面接觸型晶體二極管，簡稱穩壓管。利用PN結的反向擊穿狀態，其電流可在很大范圍內變化而電壓基本不變的現象。

圖1: 常用貼片穩壓二極管

01、穩壓管工作原理

穩壓二極管的正向特性和普通的二極管基本相同，其反向特性是在反向電壓低于反向擊穿電壓時，反向電阻很大，反向電流極小。當反向電壓達到反向電壓的臨界值時，反向電流驟然變大，稱為擊穿，反向電阻驟然降至非常小的值，盡管電流在很大范圍內變化，而其兩端電壓卻基本上穩定在擊穿電壓附近，從而實現二極管的穩壓功能。

圖2: 穩壓二極管伏安特性曲線    

02、穩壓管的電氣參數

穩壓二極管的主要電氣參數有穩定電壓、穩定電流Z、動態電阻、額定功率、溫度系數、反向漏電流。

• 穩定電壓（VZ）

穩壓管反向擊穿后其電流為規定值時它兩端的電壓值稱為穩定電壓。不同型號穩壓管其穩定電壓范圍不同，相同型號的穩壓管也常因制造工藝的差異而有一定的分散性，該值隨著工作電流和溫度的不同而略有改變。

• 穩定電流（IZ）

穩定電流是指穩壓管正常工作時的參考電流。通常是在最小穩定電流IZMIN與最大穩定電流IZMAX之間。其中IZMIN是指穩壓管開始穩壓作用時的最小電流，電流低于此值時，穩定效果很差；IZMAX是指穩壓管穩定工作時的最大允許電流，超過此電流時，達到額定功率后穩壓管將發生永久性擊穿。所以要求穩壓管的穩定電流在IZMIN＜IZ＜IZMAX。

• 動態電阻（RZ）

RZ是指在穩壓管正常工作的范圍內，電壓的微變量與電流的微變量之比，RZ值越小表明穩壓管的性能越好。

• 額定功率（PZ）

是穩壓管通過反向電流時允許消耗的最大功率，等于穩定電壓和最大穩定電流的乘積，在使用過程中，如果穩壓二極管消耗的功率超過該功率就會容易損壞，主要取決于穩壓管的PN結面積和散熱條件。

• 溫度系數（ａ）

穩壓二極管的溫度變化會導致穩定電壓發生微小變化，因此溫度變化1℃所引起管子兩端電壓的相對變化量即是溫度系數。溫度系數越小越好，說明穩壓管受溫度影響非常很小。一般來說穩壓值低于4V屬于齊納擊穿，溫度系數是負的；高于7V時屬于雪崩擊穿，溫度系數是正的；當4V＜VZ＜7V時，穩壓管可以獲得接近零的溫度系數，作為標準穩壓管使用。    

• 反向漏電流（IR）

指穩壓二極管在規定的反向電壓下產生的漏電流。即穩壓二極管在未工作狀態下正極到負極之間的電流，原則上反向漏電流越小越好。

03、穩壓二極管應用電路

穩壓二極管主要應用于電源穩壓、過壓保護、溫度補償、限幅電路、浪涌防護、電弧抑制等。

• 電源穩壓電路

穩壓二極管為電源電路輸出后級穩壓，是其最典型的應用。下圖是穩壓二極管的典型直流穩壓電路。當直流電壓波動時，流過電阻R和VZ的電流大小隨之相應波動，由于穩壓管的作用，保持電路后級輸出U0不變，那么直流電壓的大小波動降在電阻R1上。

圖3: 穩壓二極管構成的直流穩壓電路

• 過壓保護電路

下圖是穩壓二極管構成的過電壓保護電路，電阻R1和R2構成115V的直流分壓電路，分壓后的電壓通過穩壓二極管VD1加到控制三極管VT1的基極，當115V電壓大小保持不變時，R1和R2分壓后的電壓使穩壓二極管處于截止狀態，VT1三極管也處于截止狀態，CPU待機控制電路檢測到高電平，待機控制電路不動作，電路正常工作。當115V電壓浮動后，電阻R1和R2分壓后的電壓足以使穩壓二極管VD1導通時，VT1三極管因輸入高電平也導通，CPU待機控制電路檢測到低電壓，待機控制電路動作，使電路進入待機保護狀態。    

圖4: 穩壓二極管構成的過壓保護電路

• 溫度補償電路

穩壓二極管溫度補償電路是利用穩壓二極管的溫度系數，如下圖所示是溫度互補型的穩壓二極管構的穩壓電路。具有溫度互補特性的穩壓二極管內部其實是有兩只普通的穩壓二極管，兩只管子溫度特性相反，當溫度升高或下降時，一只管子壓降下來，另一只升高，總壓降保持不變，起到溫度補償作用。

圖5: 穩壓二極管構成的溫度補償電路    

• 限幅電路

如下圖所示由穩壓二極管構成的信號限幅電路，如果輸入信號過大，容易損壞運放OP，通過放置齊納二極管可對輸入信號的幅度大小進行限制，注意這種情況下，要選用反向漏電流很小的D1，而信號頻率過高的話，還要考慮D1寄生電容要足夠小。

圖6: 穩壓二極管構成的限幅電路

• 浪涌防護電路

當工作電壓沒有浪涌電壓出現時，工作電壓不足以使穩壓管VD1導通，沒有電流流過繼電器K1，K1觸點保持導通狀態，輸入電壓正常給負載供電。當輸入電壓上疊加浪涌電壓時，穩壓二極管導通，電流流過繼電器，K1的觸點斷開，負載供電電壓被斷開，達到保護負載的目的，具體如下圖：    

圖7: 穩壓二極管構成的浪涌防護電路

• 電弧抑制電路

電感線圈、繼電器在導通狀態切斷時，由于電磁能釋放所產生的電壓很容易損壞后端的電路，線圈兩端并聯穩壓管就可以有效消除電弧，具體如下圖：

圖8: 穩壓二極管構成的電弧抑制電路

也可以使用普通的二極管來給電感線圈、繼電器斷開時續流，消除電弧；也可以使用RC吸收電路來吸收瞬間產生電弧。

04、穩壓二極管應用注意事項

穩壓二極管應用注意事項如下：由于穩壓二極管穩定電壓值的離散性比較大，即使是同一廠家的同一型號也存在差異，選型時應加以注意。穩壓管工作狀態電流值較高，不適用于大功率場合。穩壓管的穩定電壓有一定范圍，對電壓精度要求高的場合并不適用，可以使用線性穩壓模塊代替。對于過壓保護的穩壓二極管，其穩定電壓的選定要依據保護電壓的大小使用，其穩定電壓值不能選的過大或過小，否則起到保護作用。

在選用穩壓二極管時，除關注穩定電壓、穩定電流參數外，盡可能選用動態電阻較小的管子，動態電阻越小穩壓效果越好。穩壓二極管的反向電流應控制在安全范圍內，否則會導致二極管的過熱損壞，穩壓管使用時要串聯限流電阻，用來保護穩壓管并設定其工作電流。穩壓管的選取原則是：導通電流大時選面接觸型，工作頻率高時選點接觸型；反向擊穿電壓高時、耐高溫時、反向電流小時選硅管。為使穩壓二極管的電壓溫度系數感得到補償，可以使用不同溫度系數的穩壓二極管串聯，為獲得較低的穩定電壓，可以選擇適當的穩壓二極管以相反方向串聯，再加以適當的工作電流來獲得。

圖9: 穩壓二極管串聯用于電源穩壓