齐纳二极管的工作原理和应用电路

什么是齐纳二极管？

齐纳二极管（Zener diode），也被称为稳压二极管，是一种特殊的二极管，其工作原理是利用PN结的反向击穿状态。在齐纳二极管中，当反向电压增加到一定程度，即达到齐纳二极管的击穿电压时，反向电流会急剧增加，但此时齐纳二极管的电压却基本保持不变。这种特性使得齐纳二极管可以作为稳压器或电压基准元件使用。

齐纳二极管与普通二极管的主要区别在于掺杂程度和导电情况。齐纳二极管是重掺杂的，以实现更高的击穿电压，这使得其PN结的耗尽层很薄。因此，齐纳二极管在正向和反向偏置条件下都可以导电。

齐纳二极管的应用非常广泛，包括电压调节、稳压限幅、钳位电路等。例如，在钳位电路中，齐纳二极管可以作为偏置电压的参考，将输出波形钳位在齐纳电压加上另一个二极管的0.7V正向电压降。此外，齐纳二极管还可以串联使用以获得更高的稳定电压。

总的来说，齐纳二极管是一种非常重要的电子器件，其稳压特性在各种电子电路中都有广泛的应用。

齐纳二极管的工作原理

齐纳二极管是一种在反向偏置下也有电流流动的二极管，在应用中，它总是以反向偏置连接，齐纳二极管限制电压，该二极管用于调节任何电路中的电压。它始终工作在齐纳击穿电压下。齐纳击穿电压是齐纳二极管在反向偏置下启动电流传导的电压水平。当反向电压增加时，电流开始传导到某一水平，该电压水平称为击穿电压，流过二极管的电流称为 齐纳电流。这个过程称为雪崩击穿。

首先，我们来看看普通的二极管。普通二极管仅在正向偏置下工作，这意味着阴极上的电压小于阳极上的电压。阳极上的电压相对于阴极较高，则称为正向偏压，在这种情况下，正常二极管开始导通。如果阳极电压为2V，阴极电压为0V，或者阳极电压为5V，阴极电压为2V，则二极管开始导通，二极管开始工作，但如果阳极电压为0V，电压为阴极上的电压为2V，则普通二极管将不工作，这称为反接。

在电流限制击穿和反向电流流动之后的反向偏置中普通二极管仅在正向偏置下工作。如果我们在正常二极管的反向偏置中施加的电压超过击穿电压，那么它将永久损坏。齐纳二极管消除了普通二极管的这一缺点。如果齐纳二极管以正向偏置方式连接，则其工作方式与普通二极管相同。但齐纳二极管在特定条件下反向偏置连接时也会导通电流。

齐纳二极管应用电路

具有齐纳击穿特性或雪崩击穿特性，齐纳二极管应用于许多电路中。

1、齐纳稳压电路

齐纳二极管并联到负载并与电源极性相反，市场上有不同系列的齐纳二极管，您需要为您的电路选择合适的一种。 （例如：2.2V ZD、3V3 ZD、6V ZD、12V ZD 等。）

2、齐纳二极管电表保护电路

当我们使用模拟直流电压表时，我们更要注意测量电压，如果电压上升超过仪表电压范围的限制，那么仪表中的动圈就会损坏，为此可以在仪表两端放置稳压二极管。 （注：选择稳压二极管值作为仪表最大电压量程）

3、齐纳二极管波形整形电路

这里给出的应用电路是为了便于理解，如果您需要精确的输出，请参考您的设计选择组件。

如何制作齐纳二极管稳压器

使用齐纳二极管制作电压调节器非常简单：只需添加一个电阻器即可！

当电压（必须高于齐纳电压）施加在电阻器和齐纳二极管上时，二极管开始反向导通，并将其两端的压降保持在 3.3V 的恒定值。

其余电压在电阻器上下降。这意味着该电阻器充当限流电阻器，以便您可以使用欧姆定律轻松计算电流。

电阻器 (RS) 限制可以流过电路的最大电流。如果电路上没有连接负载，则所有电流都流过齐纳二极管，导致其消耗最大功率。

电阻器RS的值越小，最大电流就越高。但同时，您必须确保不超过齐纳二极管的最大额定功率。因此，选择正确的串联电阻值很重要。