电路基础与集成电子技术与习题解答-蔡惟铮 第4章 半导体二极管和晶体管 4.4 硅稳压二极管及其稳压电路

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1、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求取的。rZ愈小，

2、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=UZIZMAX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IZ＜IZMIN则不能稳压。第4章半导体二极管和晶体管2010.02

3、(5)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＞7V时，UZ具有正温度系数，反向击穿是雪崩击穿。当UZ＜4V时，UZ具有负温度系数，反向击穿是齐纳击穿。当4V＜UZ＜7V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

4、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↑

5、UO=VZ↑，于是IZ↑，因IR=IZ+IO故IR↑IRR↑UO第4章半导体二极管和晶体管2010.022.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↑IRR↑UO=VZ↓，导致电流IZ↓IR↓IRR↓，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

6、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10%，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。第一因IO增加，会使IZ减小(或反之)，以使IR趋于不变，所以，有。考虑到负载开路时负载电流将全部流入稳压管，故选取稳压管的电流的Izmax≥IOm

7、ax+Izmin。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4～8mA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IZmax≥IOmax+IZmin=8+4=12mA，稳压管的Izmin一般取3~4mA；3.再增加20%，选IZmax≥15mA。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4～8mA，选稳压管的中心工作电流(IZmax+IZmin)/210m

8、A，对应负载的中心电流(4+8)/26mA。所以稳压管工作电流和负载电流变化的对应关系IOIZ6mA10mA4mA12mA8mA8mAIR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=16210-