Z二极管（稳压二极管）的应用和特点

Z二极管在导通时，其特性类似硅二极管；在截止时，如图9-23所示，当达到击穿电压U_Z时电流剧增，因此，Z二极管总是和串联电阻一起工作。

图9-22 硅功率二极管的结构

图9-23 Z二极管的特性曲线

Z二极管是以稳压电压按E12系列制造，并在反向和串联电阻一起工作。

稳压电压U_Z＞6V的Z二极管工作曲线更陡峭（图9-23），反向电阻r_Z很小，也就是说，很大的电流变化（ΔI_Z）只能引起很小的电压变化（ΔU_Z）。

动态电阻：

式中 r_Z——反向工作动态电阻；

ΔU_Z——工作点的电压变化量；

ΔI_Z——工作点的电流变化量。

应用（表9-9）：

1）直流电压的稳压。

2）过载保护。

3）指针式仪表的零点抑制。

4）晶体管在有感应负载时的保护。

实验9-2：串联一个型号为BZX/C5V6的Z二极管和一个前置电阻R_V=560Ω，并把它们接到一个可调的直流电源上，缓慢地提高输入电压U₁并测量输出电压U₂。

输出电压首先稳定地提高到Z二极管的额定电压5.6V，随后尽管继续提高输入电压，但输出电压仍保持在5.6V而不发生变化。

表9-9 Z二极管的应用

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图9-24 Z二极管（BZX/C5V6）的稳压性能

在稳压范围内，电流在Z二极管上产生一个恒定的电压降。在输入电压（U₁±ΔU₁）波动时，仅在串联电阻R_V上的电压降发生相应的变化。当按图9-24所示把二极管与负载电阻R_L并联时，则有一个附加的负载电流流经串联电阻。

所需要的串联电阻的阻值应在R_Vmin与R_Vmax之间。若串联电阻阻值超过R_Vmax，则Z二极管便不再在其特性曲线陡的部分工作。若R_V阻值低于R_Vmin，则Z二极管会出现过载。因此应把串联电阻的阻值选择在接近R_Vmax，使输入电压U₁约为输出电压U₂的两倍，由此便可获得一个大的稳定系数S。

Z二极管的串联电阻：

式中 R_V——串联电阻；

U₁——输入电压；

U_Z——稳压电压；

I_Z——稳压电流；

I_L——负载电流。

另外，max和min指的是最大值和最小值。还有

式中 S——稳压系数

U₂——输出电压

计算例题：

图9-24所示的稳定电路的输入电压为U₁=12V，波动为10%，负载电流为0～20mA。计算其R_Vmin、R_Vmax和根据E12系列选取R_V（表2-15）。

解：