穩(wěn)壓二極管是利用其反向擊穿時電流會急劇升高的特性進(jìn)行穩(wěn)壓，表現(xiàn)出此時的動態(tài)電阻 Rz，也就是增加的  電壓除以增加的電流  ，所得到的比值比較小，這樣就會使得外部電壓的波動對穩(wěn)壓二極管兩端電壓影響較小。

01 穩(wěn)壓二極管

一、動態(tài)電阻

穩(wěn)壓二極管是利用其反向擊穿時電流會急劇升高的特性進(jìn)行穩(wěn)壓，表現(xiàn)出此時的動態(tài)電阻 Rz，也就是增加的

電壓除以增加的電流

，所得到的比值比較小，這樣就會使得外部電壓的波動對穩(wěn)壓二極管兩端電壓影響較小。

1、電流曲線

手邊有剛剛購買到的兩款穩(wěn)壓二極管，它們的特性為：

●  2CS4742A基本特性： 

   ○ 擊穿電壓：12V

   ○ 動態(tài)電阻：9Ω

   ○ 功耗：0.5W

●  1N5349B基本特性： 

   ○ 擊穿電壓：12V

   ○ 動態(tài)電阻：2.5Ω

   ○ 功耗：5W

測量穩(wěn)壓二極管基本特性，可以使用如下電路進(jìn)行測量。使用一個數(shù)字可編程直流電源提供直流電壓，施加在電阻 R1 與待測二極管 D1 串聯(lián)電路上。利用 R1 上的測量電壓

可以獲得穩(wěn)壓二極管流過的電流

。這樣就可以獲得穩(wěn)壓二極管電壓電流之間的關(guān)系曲線。

▲ 圖1.1.1 測量穩(wěn)壓二極管的電流-電壓特性

下面是兩個穩(wěn)壓二極管實(shí)際測量得到的電壓電流曲線。可以看到這兩個二極管的反向擊穿電壓基本上都是 12V 左右，但他們在擊穿后表現(xiàn)的動態(tài)電阻相差很大。2CW4742A的動態(tài)電阻大約是49歐姆，1N5349B的動態(tài)電阻大約是7.4歐姆。

▲ 圖1.1.2 2CW4742A 穩(wěn)壓二極管電壓電流曲線

▲ 圖1.1.3 1N5349B 穩(wěn)壓二極管電壓電流曲線

這就出現(xiàn)了一個問題：為什么實(shí)際測量出的動態(tài)電阻比他們數(shù)據(jù)手冊中的數(shù)值大呢？

2、使用SmartTweezer測量

SmartTweezer 是一款手持 LCR 表，可以測量小型器件的電阻、電容、電感量以及對應(yīng)的品質(zhì)因數(shù)等參數(shù)。

由于被測穩(wěn)壓二極管兩端，?具有12V左右的直流電壓。?所以需要通過一個隔直電容進(jìn)行測試。?在10kHz測量頻率下，?選擇隔直電容為1uF。?為了驗(yàn)證驗(yàn)證測量效果，現(xiàn)在直接通過隔直電容測量一個22歐姆的電阻。結(jié)果顯示是正確的。

▲ 圖1.1.4  利用SmartTweezer測量穩(wěn)壓二極管的動態(tài)電阻

通過SmartTweezer，?測量5W穩(wěn)壓二極管的動態(tài)電阻為2歐姆，?0.5W的穩(wěn)壓二極管動態(tài)電阻大約12歐姆。?對比一下它們數(shù)據(jù)手冊的結(jié)果，?可以看到測量值已經(jīng)與?它們數(shù)據(jù)手冊給出的數(shù)值接近了。

這說明了利用smarttweezer，?測量動態(tài)電阻的精度，?要比直接通過VA曲線估計(jì)值更加準(zhǔn)確。

二、溫度特性

穩(wěn)壓二極管工作時，溫度會升高。這個過程將會對穩(wěn)壓二極管的電壓有什么影響呢？這里使用打火機(jī)加熱穩(wěn)壓二極管?？梢钥吹剿碾妷涸谏摺?更換5W的穩(wěn)壓二極管，可以看到溫度升高，同樣也使得穩(wěn)壓電壓升高。

▲ 圖1.2.1  觀察穩(wěn)壓二極管溫度對擊穿電壓的影響

總結(jié)

在利用穩(wěn)壓二極管的過程中，需要關(guān)注到它的動態(tài)電阻和溫度特性。選擇動態(tài)電阻小的穩(wěn)壓二極管可以提高穩(wěn)壓的精度。穩(wěn)壓二極管的功耗反映了它上面最大允許消耗的電功率，功率大的二極管所對應(yīng)的溫升一般也小，穩(wěn)壓數(shù)值更加的穩(wěn)定。

作者：卓晴

來源：TsinghuaJoking