穩壓二極管(zener diode)的原理,工作狀態-KIA MOS管

穩壓二極管

穩壓二極管(zener diode)，又叫齊納二極管；利用PN結反向擊穿狀態，呈現極小的電阻，其電流可在很大范圍內變化而電壓基本不變的現象，起穩壓作用。

穩壓二極管的伏安特性曲線的正向特性和普通二極管差不多，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，反向漏電流極小。但是，當反向電壓臨近反向電壓的臨界值時，反向電流驟然增大，稱為擊穿，在這一臨界擊穿點上，反向電阻驟然降至很小值。盡管電流在很大的范圍內變化，而二極管兩端的電壓卻基本上穩定在擊穿電壓附近，從而實現了二極管的穩壓功能。

穩壓二極管的工作原理

穩壓二極管與普通二極管在反向電壓下僅允許極小電流通過不同，穩壓二極管在反向電壓下能夠維持一個穩定的電壓值，這一特性源于其內部的“Zener效應”。當反向電壓超過穩壓二極管的Zener電壓閾值時，Zener效應被觸發，導致反向電流急劇增大，從而使反向電壓趨于穩定。

在實際的電子電路中，穩壓二極管主要發揮著分壓和限壓的作用。例如，在電源電路中，通過合理選擇和配置穩壓二極管，可以將較高的輸入電壓穩定地降低到所需的工作電壓水平，為其他電子元件提供穩定的電源供應。此外，穩壓二極管還常用于保護敏感的電子元件免受過高電壓的損害。當電路中出現異常高電壓時，穩壓二極管能夠迅速導通，切斷電流，從而有效保護電路中的其他元件不受過壓影響。

穩壓二極管的三種工作狀態

1.反向截止狀態

當穩壓二極管所承受的反向電壓低于其Zener電壓時，它處于反向截止狀態。在此狀態下，穩壓二極管幾乎不導通電流，僅有極微弱的反向漏電流通過，通常在微安級別甚至更低。因此，此時穩壓二極管的電阻極大，可近似視為開路。反向截止狀態下的穩壓二極管主要應用于電壓分配電路中。在分壓電路中，穩壓二極管相當于一個開路元件，不會對其他元件的電壓分配產生干擾，從而確保電路中各部分能夠按照設計要求正常分配電壓。

2.反向導通狀態

一旦穩壓二極管的反向電壓超過其Zener電壓，它將進入反向導通狀態。此時，反向電流大幅增加，稱為Zener電流。在該狀態下，穩壓二極管能夠輸出一個相對穩定的電壓，通過精心選擇合適的Zener二極管，可將輸出電壓的精度控制在0.1%以內。反向導通狀態是穩壓二極管在電源電路中發揮核心作用的關鍵狀態。它能夠將不穩定的輸入電壓轉換為穩定的輸出電壓，確保電路中其他元件獲得準確、可靠的電源供應，從而保障整個電子系統的穩定運行。然而，需要注意的是，在反向導通狀態下，較大的反向電流可能導致穩壓二極管溫度升高，進而影響其性能和穩定性。因此，在實際應用中，必須根據具體的工作條件和電流需求，合理選擇穩壓二極管的規格和型號，確保其在長期運行過程中能夠保持穩定的工作狀態。

3.正向導通狀態

當穩壓二極管的正向電壓超過其正向導通電壓時，它會進入正向導通狀態。在此狀態下，穩壓二極管如同普通二極管一樣，允許電流通過。不過，與普通二極管不同的是，穩壓二極管的正向導通電流相對較小，通常僅在微安級別。因此，在實際應用中，正向導通狀態的穩壓二極管主要用于一些特殊場合，其應用范圍相對有限。

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