稳压二极管的识别与检测

1．8．1 任务目标

(1)熟悉稳压二极管的结构及伏安特性。

(2)熟悉稳压二极管的主要参数。

(3)掌握稳压二极管的检测及质量判定。

1．8．2 基础知识

稳压二极管的基本知识

稳压二极管是电子电路特别是电源电路中常见元器件之一，与普通二极管不同的是，它常工作于PN结的反向击穿区，只要其功耗不超过最大额定值，就不致损坏。

1．8．2．1 稳压二极管原理及特性

一般二极管都是正向导通，反向截止; 加在二极管上的反向电压，如果超过二极管的承受能力，二极管就要击穿损毁。但是有一种二极管，它的正向特性与普通二极管相同，而反向特性却比较特殊: 当反向电压加到一定程度时，虽然管子呈现击穿状态，通过较大电流，却不损毁，并且这种现象的重复性很好; 反过来用，只要管子处在击穿状态，尽管流过管子的电流变化很大，而管子两端的电压却变化极小起到稳压作用。这种特殊的二极管叫稳压管，也叫齐纳二极管。

稳压管的型号有2CW、2DW等系列，它的电路符号如图1-8-1所示。

稳压管的稳压特性，可用图1-8-2所示伏安特性曲线很清楚地表示出来。和普通二极管类似，只是反向特性曲线比较陡。

图1-8-1 稳压管

图1-8-2 稳压管伏安特性曲线

稳压管是利用反向击穿区的稳压特性进行工作的，因此，稳压管在电路中要反向连接。稳压管的反向击穿电压称为稳定电压，不同类型稳压管的稳定电压也不一样，某一型号的稳压管的稳压值固定在一定范围。例如: 2CW11的稳压值是3．2V到4．5V，其中某一只管子的稳压值可能是3．5V，另一只管子则可能是4．2V。

在实际应用中，如果选择不到稳压值符合需要的稳压管，可以选用稳压值较低的稳压管，然后串联一只或几只硅二极管“枕垫”，把稳定电压提高到所需数值。这是利用硅二极管的正向压降为0．6～0．7V的特点来进行稳压的。因此，二极管在电路中必须正向连接，这是与稳压管不同的。

稳压管稳压性能的好坏，可以用它的动态电阻r Z来表示:

显然，对于同样的电流变化量ΔI，稳压管两端的电压变化量ΔU越小，动态电阻越小，稳压管性能就越好。

稳压管的动态电阻是随工作电流变化的，工作电流越大，动态电阻越小。因此，为使稳压效果好，工作电流要选得合适。工作电流选得大些，可以减小动态电阻，但不能超过管子的最大允许电流(或最大耗散功率)。各种型号管子的工作电流和最大允许电流，可以从手册中查到。

稳压管的稳定性能受温度影响，当温度变化时，它的稳定电压也要发生变化，常用稳定电压的温度系数来表示这种性能，例如2CW19型稳压管的稳定电压UZ=12V，温度系数为0．095/℃，说明温度每升高1℃，其稳定电压升高11．4m V。为提高电路的稳定性能，往往采用适当的温度补偿措施。在稳定性能要求很高时，需使用具有温度补偿的稳压，如2DW7A、2DW7W、2DW7C等。

1．8．2．2 稳压二极管的主要参数

1．稳定电压UZ

稳定电压就是稳压二极管在正常工作时，管子两端的电压值。这个数值随工作电流和温度的不同略有改变，即使同一型号的稳压二极管，稳定电压值也有一定的分散性，例如2CW14硅稳压二极管的稳定电压为6～7．5V。

2．耗散功率PZ

反向电流通过稳压二极管的PN结时，要产生一定的功率损耗，PN结的温度也将升高。根据允许的PN结工作温度决定出管子的耗散功率。通常小功率管约为几百毫瓦至几瓦。最大耗散功率PZM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: PZ=UZ×IZ，由PZM和UZ可以决定IZmax。

3．稳定电流IZ、最小稳定电流IZmin、最大稳定电流IZmax

稳定电流: 工作电压等于稳定电压时的反向电流; 最小稳定电流: 稳压二极管工作于稳定电压时所需的最小反向电流; 最大稳定电流: 稳压二极管允许通过的最大反向电流。

4．动态电阻r Z

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上求取的。r Z愈小，反映稳压管的击穿特性愈陡。r Z=ΔUZ/ΔIZ

5．稳定电压温度系数

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，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。

1．8．3 操作指导

1．8．3．1 稳压二极管的使用注意事项

稳压二极管用途广泛，使用极多。看起来应用很简单，但如果不注意，也极易损坏。以下是选用时的几点注意事项:

(1)可将多只稳压二极管串联使用，但由于二极管参数的离散性比较大，不得并联使用。

(2)温度对半导体器件的特性影响较大，当环境温度超过50℃时，温度每升高1℃，应将最大耗散功率降低1%。

(3)稳压二极管管脚必须在离管壳5mm以上处进行焊接，最好使用30W以下的电烙铁进行焊接。若使用40～75W电烙铁焊接时，焊接时间应不超过8～10s。尽量使用内装焊料的焊锡丝焊接，不要使用大块焊锡加松香的方法。

(4)为了使稳压二极管的电压温度系数得到补偿，可以将稳压二极管与硅二极管(包括硅稳压二极管)串联使用，所串的正向二极管不得超过三个，也可与特殊的温度补偿管串联使用。

(5)为了获得较低的稳定电压，可以选择适当的稳压二极管以相反极性方向串联，再加以适当的工作电流来获得。即将稳压二极管正向使用。

1．8．3．2 稳压二极管的质量检测

(1)正、负电极的判别。从外形上看，金属封装稳压二极管管体的正极一端为平面形，负极一端为半圆面形。塑封稳压二极管管体上印有彩色标记的一端为负极，另一端为正极。对标志不清楚的稳压二极管，也可以用万用表判别其极性，测量的方法与普通二极管相同，即用万用表R×1k挡，将两表笔分别接稳压二极管的两个电极，测出一个结果后，再对调两表笔进行测量。在两次测量结果中，阻值较小那一次，黑表笔接的是稳压二极管的正极，红表笔接的是稳压二极管的负极。若测得稳压二极管的正、反向电阻均很小或均为无穷大，则说明该二极管已击穿或开路损坏。

(2)稳压值的测量。准备0～30V连续可调的直流电源，对于13V以下的稳压二极管，可将稳压电源的输出电压调至15V，将电源正极串接1只1．5kΩ限流电阻后与被测稳压二极管的负极相连接，电源负极与稳压二极管的正极相接，再用万用表测量稳压二极管两端的电压值，所测的读数即为稳压二极管的稳压值。若稳压二极管的稳压值高于15V，则应将稳压电源调至20V以上。也可用低于1000V的兆欧表为稳压二极管提供测试电源。其方法是: 将兆欧表正端与稳压二极管的负极相接，兆欧表的负端与稳压二极管的正极相接后，按规定匀速摇动兆欧表手柄，同时用万用表监测稳压二极管两端电压值(万用表的电压挡应视稳定电压值的大小而定)，待万用表的读数稳定时，此电压值便是稳压二极管的稳定电压值。若测量稳压二极管的稳定电压值忽高忽低，则说明该二极管的性能不稳定。