穩(wěn)壓二極管是一種特殊的半導(dǎo)體器件，其基本結(jié)構(gòu)雖與普通二極管相似，擁有一個(gè) PN 結(jié)，但由于獨(dú)特的制造工藝，在反向擊穿狀態(tài)下，PN 結(jié)不會(huì)遭受損壞。這一特性使得穩(wěn)壓二極管在穩(wěn)定電壓方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。在工作時(shí)，穩(wěn)壓二極管利用其反向擊穿特性實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓功能。與普通二極管不同，當(dāng)穩(wěn)壓二極管承受的反向電壓達(dá)到穩(wěn)壓值時(shí)，反向電流會(huì)急劇增大，但只要反向電流不超過(guò)允許的最大電流，它就能正常工作。其反向伏安特性曲線較陡，具有良好的線性度。
一、典型直流穩(wěn)壓電路
穩(wěn)壓二極管常用于構(gòu)成直流穩(wěn)壓電路。這種電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)壓性能可靠。下圖展示了一種典型的直流穩(wěn)壓電路。電路中，VD1 為穩(wěn)壓二極管，R1 是其限流保護(hù)電阻。
工作時(shí)，未經(jīng)穩(wěn)定的直流工作電壓 +V 通過(guò) R1 加到穩(wěn)壓二極管上。由于 +V 遠(yuǎn)大于 VD1 的穩(wěn)壓值，VD1 進(jìn)入工作狀態(tài)，兩端輸出穩(wěn)定的直流電壓，作為穩(wěn)壓電路的輸出電壓。
工作時(shí)，未經(jīng)穩(wěn)定的直流工作電壓 +V 通過(guò) R1 加到穩(wěn)壓二極管上。由于 +V 遠(yuǎn)大于 VD1 的穩(wěn)壓值，VD1 進(jìn)入工作狀態(tài)，兩端輸出穩(wěn)定的直流電壓，作為穩(wěn)壓電路的輸出電壓。
二、串聯(lián)型穩(wěn)壓電路
在串聯(lián)型穩(wěn)壓電路中，穩(wěn)壓二極管與晶體管等元件配合，提供更穩(wěn)定的電壓輸出。下圖所示電路中，
晶體管 BG 的基極通過(guò)穩(wěn)壓二極管 D 鉗定在 13V，從而確保發(fā)射極輸出恒定的 12V 電壓。這種電路在多種應(yīng)用場(chǎng)景中廣泛使用，因其能有效提高電壓輸出的穩(wěn)定性。
晶體管 BG 的基極通過(guò)穩(wěn)壓二極管 D 鉗定在 13V，從而確保發(fā)射極輸出恒定的 12V 電壓。這種電路在多種應(yīng)用場(chǎng)景中廣泛使用，因其能有效提高電壓輸出的穩(wěn)定性。
三、溫度補(bǔ)償電路
溫度變化可能影響穩(wěn)壓二極管的性能，因此溫度補(bǔ)償電路在高精度穩(wěn)壓電路中至關(guān)重要。一種溫度補(bǔ)償電路利用互補(bǔ)型穩(wěn)壓二極管實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償。下圖展示了這種電路。互補(bǔ)型穩(wěn)壓二極管內(nèi)部包含兩只普通穩(wěn)壓二極管，它們的溫度特性相反。當(dāng)溫度變化時(shí)，一只二極管的管壓降下降，另一只的管壓降升高，從而保持總管壓降不變，實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償。
四、電子濾波器電路
穩(wěn)壓二極管在電子濾波器中也有應(yīng)用。下圖所示為電子濾波器中的穩(wěn)壓二極管應(yīng)用電路。
電路中，VD1 是穩(wěn)壓二極管，VT1 是電子濾波管，C1 是 VT1 基極濾波電容，R1 是 VT1 偏置電阻。穩(wěn)壓二極管導(dǎo)通后，將 VT1 基極電壓穩(wěn)定在 13V。利用三極管發(fā)射結(jié)導(dǎo)通后的結(jié)電壓基本不變的特性，VT1 發(fā)射極輸出穩(wěn)定的直流電壓，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定直流輸出電壓的目的。
電路中，VD1 是穩(wěn)壓二極管，VT1 是電子濾波管，C1 是 VT1 基極濾波電容，R1 是 VT1 偏置電阻。穩(wěn)壓二極管導(dǎo)通后，將 VT1 基極電壓穩(wěn)定在 13V。利用三極管發(fā)射結(jié)導(dǎo)通后的結(jié)電壓基本不變的特性，VT1 發(fā)射極輸出穩(wěn)定的直流電壓，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定直流輸出電壓的目的。
五、浪涌保護(hù)電路
穩(wěn)壓二極管可用于構(gòu)成浪涌保護(hù)電路，保護(hù)負(fù)載免受電壓浪涌的損害。下圖展示了一種浪涌保護(hù)電路。
電路中，K1 是繼電器，VD1 是穩(wěn)壓二極管，R1 是限流保護(hù)電阻，RL 是負(fù)載電阻。工作時(shí)，當(dāng)工作電壓 +V 出現(xiàn)浪涌，電壓升高使 VD1 導(dǎo)通，電流流過(guò)繼電器 K1，促使其觸點(diǎn)斷開(kāi)，切斷負(fù)載 RL 的供電，達(dá)到保護(hù)目的。
電路中，K1 是繼電器，VD1 是穩(wěn)壓二極管，R1 是限流保護(hù)電阻，RL 是負(fù)載電阻。工作時(shí)，當(dāng)工作電壓 +V 出現(xiàn)浪涌，電壓升高使 VD1 導(dǎo)通，電流流過(guò)繼電器 K1，促使其觸點(diǎn)斷開(kāi)，切斷負(fù)載 RL 的供電，達(dá)到保護(hù)目的。
六、過(guò)壓保護(hù)電路
穩(wěn)壓二極管在過(guò)壓保護(hù)電路中也有廣泛應(yīng)用。下圖所示為一種過(guò)壓保護(hù)電路，這是在電視機(jī)中的具體應(yīng)用實(shí)例。
電路中，VD1 是穩(wěn)壓二極管，VT1 是控制管，+115V 是主工作電壓。電阻 R1 和 R2 構(gòu)成分壓電路，分壓后的電壓通過(guò)穩(wěn)壓二極管加到 VT1 基極。當(dāng) +115V 電壓正常時(shí)，分壓后的電壓不足以使 VD1 導(dǎo)通，VT1 截止，電視機(jī)正常工作。而當(dāng) +115V 過(guò)高時(shí)，VD1 導(dǎo)通，VT1 飽和導(dǎo)通，其集電極為低電平，觸發(fā)待機(jī)保護(hù)電路，使電視機(jī)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。
電路中，VD1 是穩(wěn)壓二極管，VT1 是控制管，+115V 是主工作電壓。電阻 R1 和 R2 構(gòu)成分壓電路，分壓后的電壓通過(guò)穩(wěn)壓二極管加到 VT1 基極。當(dāng) +115V 電壓正常時(shí)，分壓后的電壓不足以使 VD1 導(dǎo)通，VT1 截止，電視機(jī)正常工作。而當(dāng) +115V 過(guò)高時(shí)，VD1 導(dǎo)通，VT1 飽和導(dǎo)通，其集電極為低電平，觸發(fā)待機(jī)保護(hù)電路，使電視機(jī)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。
七、限幅電路
穩(wěn)壓二極管還可用于構(gòu)成限幅電路，限制信號(hào)幅度。下圖展示了一種限幅電路。
電路中，A1 和 A2 是集成電路，VD1 和 VD2 是穩(wěn)壓二極管。集成電路 A1 的①腳輸出信號(hào)通過(guò) R1 加到集成電路 A2 的①腳。當(dāng)輸出信號(hào)幅度未超過(guò) VD1 穩(wěn)壓值時(shí)，信號(hào)完整傳輸至 A2 的①腳；當(dāng)輸出信號(hào)幅度超過(guò) VD1 穩(wěn)壓值時(shí)，VD1 導(dǎo)通，限制信號(hào)幅度最大值，實(shí)現(xiàn)限幅功能。
電路中，A1 和 A2 是集成電路，VD1 和 VD2 是穩(wěn)壓二極管。集成電路 A1 的①腳輸出信號(hào)通過(guò) R1 加到集成電路 A2 的①腳。當(dāng)輸出信號(hào)幅度未超過(guò) VD1 穩(wěn)壓值時(shí)，信號(hào)完整傳輸至 A2 的①腳；當(dāng)輸出信號(hào)幅度超過(guò) VD1 穩(wěn)壓值時(shí)，VD1 導(dǎo)通，限制信號(hào)幅度最大值，實(shí)現(xiàn)限幅功能。
八、電弧抑制電路
在功率較大的電磁吸鐵控制電路中，穩(wěn)壓二極管可用于構(gòu)成電弧抑制電路。下圖所示為電弧抑制電路。
電路中，VD1 是穩(wěn)壓二極管，L1 是電感，R1 是限流保護(hù)電阻，S1 是電源開(kāi)關(guān)。當(dāng)電源開(kāi)關(guān) S1 從接通轉(zhuǎn)為斷開(kāi)時(shí)，電感 L1 兩端產(chǎn)生很大的反向電動(dòng)勢(shì)。該電動(dòng)勢(shì)通過(guò) R1 加到 VD1 兩端，使其導(dǎo)通，釋放反向電動(dòng)勢(shì)能量，避免開(kāi)關(guān) S1 產(chǎn)生電弧，實(shí)現(xiàn)消弧目的。
電路中，VD1 是穩(wěn)壓二極管，L1 是電感，R1 是限流保護(hù)電阻，S1 是電源開(kāi)關(guān)。當(dāng)電源開(kāi)關(guān) S1 從接通轉(zhuǎn)為斷開(kāi)時(shí)，電感 L1 兩端產(chǎn)生很大的反向電動(dòng)勢(shì)。該電動(dòng)勢(shì)通過(guò) R1 加到 VD1 兩端，使其導(dǎo)通，釋放反向電動(dòng)勢(shì)能量，避免開(kāi)關(guān) S1 產(chǎn)生電弧，實(shí)現(xiàn)消弧目的。
穩(wěn)壓二極管作為一種特殊的半導(dǎo)體器件，在電子電路中具有廣泛的應(yīng)用。通過(guò)深入理解其特性，并合理設(shè)計(jì)電路，可以充分發(fā)揮其穩(wěn)壓、保護(hù)等功能，提高電子設(shè)備的性能和可靠性。
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