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  • 齊納二極管的工作原理,怎么制作齊納二極管穩(wěn)壓器
    • 發(fā)布時(shí)間:2024-08-23 19:11:26
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    齊納二極管的工作原理,怎么制作齊納二極管穩(wěn)壓器
    齊納二極管是一種常用于穩(wěn)壓器和整形波形的二極管。
    它的符號(hào)是一個(gè)指向彎曲線的箭頭。實(shí)際上有三種不同的方法可以在原理圖中繪制齊納二極管符號(hào):
    齊納二極管
    繪制齊納二極管符號(hào)的三種方法
    普通二極管只允許電流在正向偏置(電流從陽極流向陰極)時(shí)流過電路,而齊納二極管在反向偏置(電流朝相反方向流)時(shí)也工作。
    使用標(biāo)準(zhǔn)二極管時(shí),如果將其反向放置,則不會(huì)有電流流動(dòng)。
    至少,看起來是這樣。但實(shí)際上,如果你反向施加足夠的電壓,電流就會(huì)開始流動(dòng)。
    該電壓稱為二極管的擊穿電壓。
    例如,整流二極管1N4001的擊穿電壓為50V。
    齊納二極管與標(biāo)準(zhǔn)PN結(jié)二極管基本相同。但是,它專門設(shè)計(jì)用于反向偏置,具有低且指定的反向擊穿電壓。
    齊納二極管
    那么,為什么這很有趣呢?
    因?yàn)槟幌抻?.7V的標(biāo)準(zhǔn)正向電壓。您可以將擊穿電壓設(shè)計(jì)為例如 3.3V 或 12V – 或許多其他電壓。稱之為齊納電壓(Vz)。
    這意味著齊納二極管可以充當(dāng)穩(wěn)壓器,因?yàn)樗鼘⒏鞫俗拥膿舸╇妷罕3衷趲缀鹾愣ǖ闹怠?/div>
    如何制作齊納二極管穩(wěn)壓器
    使用齊納器可以輕松制作穩(wěn)壓器:只需添加一個(gè)電阻器!
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    以下是它的工作原理:
    當(dāng)在電阻和齊納二極管兩端施加電壓(必須高于齊納電壓)時(shí),二極管開始反向?qū)ǎ啥说膲航当3衷?.3V的恒定值。
    其余電壓在電阻兩端壓降。這意味著電阻器充當(dāng)限流電阻器,因此您可以使用歐姆定律輕松計(jì)算電流。
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    電阻(RS) 限制可以流過電路的最大電流。如果沒有負(fù)載連接到電路,則所有電流都流過齊納二極管,導(dǎo)致其耗散其最大功率。
    電阻R值較小S為您提供更高的最大電流。但與此同時(shí),您必須確保不超過齊納的最大額定功率。因此,選擇合適的串聯(lián)電阻值非常重要。
    示例:為12V至3.3V穩(wěn)壓器選擇電阻器
    在本例中,您將使用可以處理高達(dá)2W功率的齊納二極管。電阻器的合適值是多少(RS)?
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    齊納波浪整形
    在前面的示例中,您了解了齊納如何與直流電源配合使用。但是,當(dāng)它與交流電源一起使用時(shí)會(huì)發(fā)生什么?它將如何對不斷變化的信號(hào)(如音頻信號(hào))做出反應(yīng)?
    查看以下電路:
    齊納二極管
    在上圖中,齊納二極管的V形Z5V,因此如果波形超過此限制,二極管將“削斷”輸入端的多余電壓,從而產(chǎn)生頂部平坦的波形,保持5V的恒定輸出。
    正向偏置時(shí),齊納二極管的行為類似于常規(guī)二極管。因此,當(dāng)波形達(dá)到低于0.7V的負(fù)值時(shí),齊納二極管的作用類似于典型的整流二極管,導(dǎo)致輸出削波為-0.7V。
    齊納二極管示例:失真吉他踏板
    二極管削波和箝位電路可以對波形進(jìn)行整形,以產(chǎn)生具有不同形狀的輸出波形。限波電路削掉交流信號(hào)的正極或負(fù)極部分,這就是為什么它們通常用作波形整形電路的原因。
    齊納二極管
    當(dāng)您切斷音頻信號(hào)的頂部時(shí),它聽起來會(huì)失真。這正是您想要的失真吉他踏板!
    但是電吉他的輸出信號(hào)不夠高,無法被削波。因此,為了剪輯它,您必須先放大它。這是一個(gè)基本的吉他失真踏板電路,它使用齊納二極管來扭曲聲音:
    齊納二極管
    因此,如果構(gòu)建高于輸出波形的電路將在V處削波Z電壓加0.7V,這是另一個(gè)二極管的正向壓降。
    齊納二極管特性(I-V 圖)
    齊納二極管
    齊納二極管的I-V特性曲線如上圖所示。通過研究該圖,可以清楚地了解為什么齊納二極管用于反向偏置。
    通過觀察齊納二極管的行為,您可以注意到,隨著反向電壓的升高,反向電流也會(huì)逐漸增加,直到達(dá)到齊納拐電流,IZ(分鐘)。此時(shí),擊穿效應(yīng)開始,齊納阻抗(ZZ),即二極管的內(nèi)阻,隨著反向電流的增加而開始迅速減小。
    一般來說,齊納的擊穿電壓(VZ) 相當(dāng)恒定,盡管它隨著齊納電流的增加而略有增加(IZ).VZ通常設(shè)置為齊納電流的值,稱為IZ(分鐘)。
    齊納二極管能夠在其擊穿區(qū)域保持幾乎恒定的電壓,使其即使在最簡單的穩(wěn)壓器應(yīng)用中也適合調(diào)節(jié)電壓。
    穩(wěn)壓器的主要作用是向并聯(lián)的負(fù)載提供穩(wěn)定的輸出電壓。即使電源電壓有紋波或負(fù)載電流變化,也是如此。齊納二極管可以保持恒定的電壓輸出,只要其反向擊穿區(qū)域保持電流不低于IZ(分鐘)。
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