经常看到问关于稳压管(齐纳管)的问题,所以略做总结。
齐纳管一般有两种用法(以下IZ为工作电流,UZ为标称稳压电压,UW为实际工作电压):
- 正常工作时处于“导通”状态,IZ≥0.1mA量级,此时齐纳管起稳压作用,UW≈UZ。
- 正常工作时处于“截止”状态,即UW<UZ,IZ为1μA量级(至少),当UW“企图”超过UZ时,齐纳管就会导通,IZ急剧增长,并反过来阻止UW的继续升高,从而起到限幅或保护作用。
其实常用齐纳管主要分两类,一类就是通常所谓的“稳压管”,另一类是TVS类器件。前者通常是第一种用法,后者通常是第二种用法。但也不绝对,两者只是特性参数各有特点。普通的稳压管同样可以用作保护器件,只是响应速度差一些,不适合需要抑制极高速度脉冲干扰的场合。TVS也可以拿来当稳压管用,当然也不合适。
总结一下,我发现初学者常犯如下几种错误:
- 把齐纳管特性想得太美好:当UW<UZ,IZ≈0;一旦UX“企图”大于UZ,IZ就会急剧增长,使UW≡UZ≡const,表现在I-V曲线上,那就是个几乎90°的折线……多么美好的事情啊!但前面那个背影窈窕的女孩真的一回头也可能是个猥琐男。对于电压较高的齐纳管(UZ>7V),那曲线还凑合,换个低压的,例如3V的,那实际曲线真是够“柔美”的,1.5V电压时就有很大电流了,直到IZ增加到数十mA,UZ才懒洋洋地达到标称值,简直就是个抛物线嘛。
- 用齐纳管做保护的,一不懂世间万事皆有代价,这里的代价就是漏电流IR(“截止”状态下的IZ):IR>0;二不懂世间万事皆须留有余地,这里的余地就是确保“截止”的电压余量UM:UM=UZ-UW>0(IR→很小);三不懂世间万事皆有弹性(让步),这里的弹性就是导通状态下UW随着IZ增加的增量UP:UP=UW-UZ>0(IR→很大)。而且即使留了余地,付出了代价,仍然要做让步。要减小IR,就要提高ΔU,也就是选高UZ的管子,但这样又会降低保护的“力度”。
- 不明白齐纳管动态内阻dV/dI>0,即UZ会随IZ增加。这就不多说了。
- 不明白齐纳管的反应是比较迟钝的,UW变化了,IZ并不会立即跟着变,而是有延迟。而且有结电容,而且结电容有时还相当大。按教科书上的电路图,把齐纳管接到运放反馈臂上做限幅,还为自己能灵活运用运放的负反馈技术而沾沾自喜。但输入个几MHz的方波后,发现输出全不是那么回事,就懵了。
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