齊納二極管是什么
齊納二極管又叫穩(wěn)壓二極管，二極管由管芯、管殼和兩個(gè)電極構(gòu)成。管芯就是一個(gè)PN結(jié)，在PN結(jié)的兩端各引出一個(gè)引線，并用塑料、玻璃或金屬材料作為封裝外殼，就構(gòu)成了晶體二極管，如下圖所示。P區(qū)的引出的電極稱為正極或陽(yáng)極，N區(qū)的引出的電極稱為負(fù)極或陰極。
一、齊納二極管的工作原理
齊納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。在這臨界擊穿點(diǎn)上，反向電阻降低到一個(gè)很少的數(shù)值，在這個(gè)低阻區(qū)中電流增加而電壓則保持恒定，穩(wěn)壓二極管是根據(jù)擊穿電壓來分檔的，因?yàn)檫@種特性，穩(wěn)壓管主要被作為穩(wěn)壓器或電壓基準(zhǔn)元件使用。其伏安特性，穩(wěn)壓二極管可以串聯(lián)起來以便在較高的電壓上使用，通過串聯(lián)就可獲得更多的穩(wěn)定電壓。
在通常情況下，反向偏置的PN結(jié)中只有一個(gè)很小的電流。這個(gè)漏電流一直保持一個(gè)常數(shù)，直到反向電壓超過某個(gè)特定的值，超過這個(gè)值之后PN結(jié)突然開始有大電流導(dǎo)通。這個(gè)突然的意義重大的反向?qū)ň褪欠聪驌舸绻麤]有一些外在的措施來限制電流的話，它可能導(dǎo)致器件的損壞。反向擊穿通常設(shè)置了固態(tài)器件的最大工作電壓。然而，如果采取適當(dāng)?shù)念A(yù)防措施來限制電流的話，反向擊穿的結(jié)能作為一個(gè)非常穩(wěn)定的參考電壓。
導(dǎo)致反向擊穿的一個(gè)機(jī)制是avalanche multiplication.考慮一個(gè)反向偏置的PN結(jié)。耗盡區(qū)隨著偏置上升而加寬，但還不夠快到阻止電場(chǎng)的加強(qiáng)。強(qiáng)大的電場(chǎng)加速了一些載流子以非常高的速度穿過耗盡區(qū)。當(dāng)這些載流子碰撞到晶體中的原子時(shí)，他們撞擊松的價(jià)電子且產(chǎn)生了額外的載流子。因?yàn)橐粋€(gè)載流子能通過撞擊來產(chǎn)生額外的成千上外的載流子就好像一個(gè)雪球能產(chǎn)生一場(chǎng)雪崩一樣，所以這個(gè)過程叫avalanche multiplication。
反向擊穿的另一個(gè)機(jī)制是tunneling.Tunneling是一種量子機(jī)制過程，它能使粒子在不管有任何障礙存在時(shí)都能移動(dòng)一小段距離。如果耗盡區(qū)足夠薄，那么載流子就能靠tunneling跳躍過去。Tunneling電流主要取決于耗盡區(qū)寬度和結(jié)上的電壓差。Tunneling引起的反向擊穿稱為齊納擊穿。
結(jié)的反向擊穿電壓取決于耗盡區(qū)的寬度。耗盡區(qū)越寬需要越高的擊穿電壓。就如先前討論的一樣，摻雜的越輕，耗盡區(qū)越寬，擊穿電壓越高。當(dāng)擊穿電壓低于5伏時(shí)，耗盡區(qū)太薄了，主要是齊納擊穿。當(dāng)擊穿電壓高于5伏時(shí)，主要是雪崩擊穿。設(shè)計(jì)出的主要工作于反向?qū)ǖ臓顟B(tài)的PN二極管根據(jù)占主導(dǎo)地位的工作機(jī)制分別稱為齊納二極管或雪崩二極管。齊納二極管的擊穿電壓低于5伏，而雪崩二極管的擊穿電壓高于5伏。通常工程師們不管他們的工作原理都把他們稱為齊納管。因此主要靠雪崩擊穿工作的7V齊納管可能會(huì)使人迷惑不解。
實(shí)際上，結(jié)的擊穿電壓不僅和它的摻雜特性有關(guān)還和它的幾何形狀有關(guān)。以上討論分析了一種由兩種均勻摻雜的半導(dǎo)體區(qū)域在一個(gè)平面相交的平面結(jié)。盡管有些真正的結(jié)近似這種理想情況，大多數(shù)結(jié)是彎曲的。曲率加強(qiáng)了電場(chǎng)，降低了擊穿電壓。曲率半徑越小，擊穿電壓越低。這個(gè)效應(yīng)對(duì)薄結(jié)的擊穿電壓由很大的影響。大多數(shù)肖特基二極管在金屬-硅交界面邊緣有一個(gè)很明顯的斷層。電場(chǎng)強(qiáng)化能極大的降低肖特基二極管的測(cè)量擊穿電壓，除非有特別的措施能削弱Schottky barrier邊緣的電場(chǎng)。
二、齊納二極管（穩(wěn)壓二極管）的應(yīng)用
1、浪涌保護(hù)電路：穩(wěn)壓管在準(zhǔn)確的電壓下?lián)舸@就使得它可作為 限制或保護(hù)之元件來使用，因?yàn)楦鞣N電壓的穩(wěn)壓二極管都可以得到，故對(duì)于這種應(yīng)用特別適宜.圖中的穩(wěn)壓二極管D是作為過壓保護(hù)器件.只要電源電壓VS超過二 極管的穩(wěn)壓值D就導(dǎo)通，使繼電器J吸合負(fù)載RL就與電源分開。
2、電視機(jī)里的過壓保護(hù)電路：EC是電視機(jī)主供電壓，當(dāng)EC電壓過高時(shí)，D導(dǎo)通，三極管BG導(dǎo)通，其集電極電位將由原來的高電平（5V）變?yōu)榈碗娖剑ㄟ^待機(jī)控制線的控制使電視機(jī)進(jìn)入待機(jī)保護(hù)狀態(tài)。
3、電弧抑制電路：在電感線圈上并聯(lián)接入一只合適的穩(wěn)壓二極管（也可接入一只普通二極管原理一樣）的話，當(dāng)線圈在導(dǎo)通狀態(tài)切斷時(shí)，由于其電磁能釋放所產(chǎn) 生的高壓就被二極管所吸收，所以當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，開關(guān)的電弧也就被消除了。這個(gè)應(yīng)用電路在工業(yè)上用得比較多，如一些較大功率的電磁吸控制電路就用到它。
4、串聯(lián)型穩(wěn)壓電路：在此電路中，串聯(lián)穩(wěn)壓管，BG的基極被穩(wěn)壓二極管D鉗定在13V，那么其發(fā)射極就輸出恒定的12V電壓了.這個(gè)電路在很多場(chǎng)合下都有應(yīng)用。
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