穩(wěn)壓二極管是一種用于穩(wěn)定電壓的單PN結(jié)二極管,此二極管是一種直到臨界反向擊穿電壓前都具有很高電阻的半導(dǎo)體器件。本文我們主要來了解一下穩(wěn)壓管的工作原理。
晶體二極管為一個由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體形成的p-n結(jié),在其界面處兩側(cè)形成空間電荷層,并建有自建電場。當不存在外加電壓時,由于p-n結(jié)兩邊載流子濃度差引起的擴散電流和自建電場引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。當外界有正向電壓偏置時,外界電場和自建電場的互相抑消作用使載流子的擴散電流增加引起了正向電流。當外界有反向電壓偏置時,外界電場和自建電場進一步加強,形成在一定反向電壓范圍內(nèi)與反向偏置電壓值無關(guān)的反向飽和電流I0。當外加的反向電壓高到一定程度時,p-n結(jié)空間電荷層中的電場強度達到臨界值產(chǎn)生載流子的倍增過程,產(chǎn)生大量電子空穴對,產(chǎn)生了數(shù)值很大的反向擊穿電流,稱為二極管的擊穿現(xiàn)象。
若電網(wǎng)電壓升高,整流電路的輸出電壓Usr也隨之升高,引起負載電壓Usc升高。由于穩(wěn)壓管DW與負載Rfz并聯(lián),Usc只要有根少一點增長,就會使流過穩(wěn)壓管的電流急劇增加,使得I1也增大,限流電阻R1上的電壓降增大,從而抵消了Usr的升高,保持負載電壓Usc基本不變。反之,若電網(wǎng)電壓降低,引起Usr下降,造成Usc也下降,則穩(wěn)壓管中的電流急劇減小,使得I1減小,R1上的壓降也減小,從而抵消了Usr的下降,保持負載電壓Usc基本不變。
若Usr不變而負載電流增加,則R1上的壓降增加,造成負載電壓Usc下降。Usc只要下降一點點,穩(wěn)壓管中的電流就迅速減小,使R1上的壓降再減小下來,從而保持R1上的壓降基本不變,使負載電壓Usc得以穩(wěn)定。
以上即為穩(wěn)壓二極管的工作原理。