电路基础与集成电子技术-4.4硅稳压二极管及其稳压电路.ppt

1、第4章 半导体二极管和晶体管 2010.02,4.4 硅稳压二极管 及其稳压电路,4.4.1 稳压二极管的主要参数,4.4.2 稳压二极管稳压电路,第4章 半导体二极管和晶体管 2010.02,利用硅二极管反向击穿十分陡直，可以制作稳压二极管，从稳压二极管的伏安特性曲线可确定它的一些参数。,(1) 稳定电压VZ ,在规定的稳压管反向工作电流IZ下，所对应的反向工作电压。,4.4.1 稳压二极管的主要参数,图4.4.1 稳压二极管的伏安特性曲线,第4章 半导体二极管和晶体管 2010.02,(2) 动态电阻rZ ,其概念与一般二极管的动态电阻相同，只不过稳压二极管的动态电阻是从它的反向特性曲线上

2、求取的。 rZ愈小，反映稳压管的击穿特性愈陡。 rZ =UZ /IZ,第4章 半导体二极管和晶体管 2010.02,(3) 最大耗散功率 PZM ,稳压管的最大功率损耗取决于PN结的面积和散热等条件。反向工作时PN结的功率损耗为 PZM= UZ IZMAX,第4章 半导体二极管和晶体管 2010.02,(4) 最大稳定工作电流 IZMAX 和最小稳定工作 电流IZMIN ,稳压管的最大稳定工作电流取决于最大耗散功率，即 IZMAX = PZM/UZ 而IZMIN对应UZMIN，即反向特性曲线刚刚击穿处对应的IZ 。若IZIZMIN则不能稳压。,第4章 半导体二极管和晶体管 2010.02,(5

3、) 稳定电压UZ的温度系数UZ,温度的变化将使UZ改变，在稳压管中当UZ 7 V时，UZ具有正温度系数，反向击穿是雪崩击穿。 当UZ4 V时， UZ具有负温度系数，反向击穿是齐纳击穿。 当4 VUZ 7 V时，正、负温度系数在某一点上互相抵消，稳压管可以获得接近零的温度系数。这样的稳压二极管可以作为标准稳压管使用，提供十分稳定的直流电压。,第4章 半导体二极管和晶体管 2010.02,图 4.4.2 带温度补偿的硅稳压二极管,也可以利用稳压二极管的雪崩击穿， UZ具有正温度系数；稳压二极管的正向压降UD具有负温度系数，一正一反串联起来稳压二极管可以获得接近零的温度系数。,第4章 半导体二极管和

4、晶体管 2010.02,稳压二极管稳压电路中，稳压二极管与负载并联，在输入电压UI与负载RL之间串联一个起调节作用的稳压电阻R ，该电阻同时起限流保护稳压二极管的作用。,图 4.4.3 稳压二极管稳压电路,4.4.2 稳压二极管稳压电路,由图可知,IR= IZ+ IO,第4章 半导体二极管和晶体管 2010.02,引起稳压电路输出电压变化的因素，主要是输入电压UI的变化和负载电流IO的变化，(即负载电阻RL改变)。,图 4.4.3 稳压二极管稳压电路,1. 若输入电压UI 发生变化，负载电流Io不变：,设UI UO=VZ， 于是IZ，因 IR= IZ+ IO 故IR IR RUO,第4章 半导

5、体二极管和晶体管 2010.02,2. 若负载电流Io变化，输入电压UI 不变：,图 4.4.3 稳压二极管稳压电路,设IO，由IR= IZ+ IO ，可知IR IRRUO=VZ，导致电流IZ IRIRR，根据UI= IRR +UO，输出电压有所上升 UO，使输出电压基本稳定。,第4章 半导体二极管和晶体管 2010.02,第二，当输入电压变化10%时，考虑稳压管电流不超出上下限。最不利的情况是IOmin， Izmax时，若输入电压又变化到1.1UI，Iz有可能超出Izmax；当IOmax， Izmin时，若输入电压又变化到0.9UI，稳压管的电流有可能小于Izmin。可以将稳压管的电流选大1

6、0%，并留有一些余量，按增加20%选稳压管。,稳压电路适合小电流，且电流变化不大的场合。在简单设计图4.4.3的稳压电路时，如已知UO、 UI和IO的变化范围，应如何选取稳压管和稳压电阻R的数值。基本原则是：,第三是选取稳压管的稳定电压等于输出电压的数值。,第4章 半导体二极管和晶体管 2010.02,例4.4：在图4.4.3中，设UI=15V，波动范围为，稳压管的VZ=10V，输出电流IO介于48mA之间。试选择稳压管并计算电阻R。,解：,1. 选工作电压等于10V的稳压管；,2. 确定稳压管的工作电流应大于 IZmaxIOmax+IZmin=8+4=12mA，稳压管的Izmin一般取 34

7、mA；,3. 再增加20%，选IZmax15mA。,验算：,第4章 半导体二极管和晶体管 2010.02,因负载电流变化范围48mA，选稳压管的中心工作电流(IZmax+IZmin)/210mA，对应负载的中心电流(4+8)/26mA。所以稳压管工作电流和负载电流变化的对应关系,IO IZ 6mA 10mA 4mA 12mA 8mA 8mA,IR的中心值IR= IO + IZ= 10+6=16mA。输入电压与输出电压压差 15-10=5V，所以,选接近的标称值R=300，功耗 P=I2RR=16210-6300=77mW 可选0.125W的电阻。,第4章 半导体二极管和晶体管 2010.02,当输入UI变化10%， UI变化范围UImax=151.1=16.5V、UImin=150.9=13.5V，验算电流IR的数值,当输入UI=UImax=16.5V，IRmax=21.67mA，若负载电流最小，稳压管电流最大,当输入UI=UImin=13.5V，IRmin=11.7mA，若负载电流最大，稳压管电流最小,IZmax= IRmax- IOmin=21.67-4=17.67mA,IZmin= IRmin- IOmax=1