穩壓二極體是很多電路中，低電流供電時使用比較多的方案。因為其成本低，只需與電阻組合，就能夠實現基本的穩壓電路。雖然它的穩壓精度無法做到太高，但是在很多要求不高的電路中，還是比較合適的。

穩壓二極體的穩壓原理

穩壓二極體也叫做齊納二極體，它具有普通二極體正向導通、反向截止的特性，但是這種二極體的反向電壓超過一定值的時候，會出現擊穿的現象，並且這種擊穿是軟擊穿，並不會對二極體造成損壞。穩壓二極體的穩壓作用，就是利用了它的反向擊穿作用。穩壓二極體內部也是由PN接面構成的，PN接面在反向擊穿時，電流在一定範圍內變化時，電壓會基本保持不變。

從穩壓二極體的伏安特性曲線能夠看出，它的正向特性與普通二極體是一致的，反向特性，當低於它的擊穿電壓時，也與普通二極體的特性相類似，處於截止，但是當超過擊穿電壓時電流會迅速變化，但是電壓會保持在一個很小的區間範圍內。基本的二極體穩壓電路，就是透過與負載反向並聯，保持工作電壓穩定的。

穩壓二極體的使用

穩壓二極體在使用時是反向並聯在負載兩端的，如果輸入的電壓沒有超過其穩壓值，它是不導通的，如果超過它的穩壓值，它會擊穿導通。一般來講，輸入的電壓都是超過其穩壓值的，在實際使用時，就需要透過電阻與其串聯，去承擔高於穩壓值的這部分電壓。

穩壓二極體在引數選擇時，首先需要確定穩壓值，這個與負載電路有關，由於穩壓二極體並不是每個電壓值都有，並且穩壓值會存在一定的離散性，所以在選擇穩壓值時，可以根據負載的情況選擇接近的穩壓值，比如5V的負載可以選擇5.1V的穩壓二極體。

確定了穩壓二極體的穩壓值之後，需要確定分壓電阻的阻值。在這裡的電阻主要起到兩個作用：一個是提供穩壓二極體的工作電流，另一個是限制穩壓二極體的最大電流。穩壓二極體的電流低時，無法起到正常的穩壓作用，過高會出現永久擊穿。計算電阻的阻值，需要首先確定兩個值，一個是輸入的電壓範圍，另一個是負載電流的變化範圍，還有另外的兩個引數最小電流以及最大電流，這個可以在穩壓二極體的技術手冊中查到。

假設輸入電壓的範圍為15V-18V，負載電流變化範圍為5-15mA，輸出穩壓值為12V，穩壓二極體的最小電流為0.25mA，最大電流為50mA。

根據公式計算：（18V-12V）/（50mA+5mA）<R<（15V-12V）/（0.25mA+15mA）可以計算出電阻R的取值範圍為109Ω-196Ω之間，可以選擇在這個區間範圍內常用阻值的電阻，比如120Ω等。

以上是穩壓二極體使用時需要確定和計算的幾個引數，應該特別主要的是，穩壓二極體在使用時是不可以不串聯電阻而直接並聯在負載上使用的，這樣在輸入電壓超過其穩壓值時，不但不會起到穩壓作用，還會引起發熱損壞。

穩壓二極體的穩壓過程

穩壓二極體的反向電壓如果加到一定很高的時候，穩壓二極體就會因被擊穿而透過較大的電流，然而這種現象正是我們所希望的，因為這種穩壓二極體就是在這種擊穿狀態下工作的。只要穩壓管正常工作，它就一直處於這種被擊穿的狀態，此時透過它的電流大而管壓降變化的卻非常的小，因此它能夠起到穩壓的作用，我們也把它稱之為齊納二極體。

穩壓二極體主要電路引數和限流電阻

1、穩壓管主要電路引數

一般情況下穩壓二極體都是由矽材料製作的，在工作時只要它的反向擊穿電流小於穩壓二極體的最大允許電流，這個穩壓管就不會損壞，因此我們就要限制它的工作電流。要達到這種正常的工作狀態就要考慮以下的主要電路引數，首先要考慮的是穩定的電壓值Uz，它是指當穩壓管中的電流值在規定的範圍內時，它兩端的電壓值Uz。因為穩壓管的型號很多，比如1N4728A的穩壓值是3.3V、1N4733的穩壓值是5V、1N4735的穩壓值是6.2V等等。

其次是它的穩定電流Iz這個引數，它是指穩壓管正常工作時它的穩定電流值。這個穩定電流值有最小值穩定電流值Izmin和最大值穩定電流值Izmax。

再次就是要考慮穩壓管的最大耗散功率值Pzmax，它是指穩壓管正常工作時所能承受的功率。比如我今天維修的一個養生壺，它的電路板中就用了一個1N4733A的穩壓二極體，它的功率就是1瓦的。

2、穩壓管的限流電阻選取方法

從下圖可以看到，我們利用穩壓管的電流變化，會引起限流電阻R兩端電壓的變化，從而就能夠起到穩定電壓的目的。因此在這個電路中電阻R的作用不但起到調壓作用，而且還具有限流的作用。那麼這個限流電阻我們可以根據下列式子計算出來，那就是：

上面的式子中，VS代表的時穩壓管的輸入電壓、Vz代表的是穩壓管的電壓、Iz 代表穩壓管的最小工作電流、 IL(Max）代表的是負載的工作電流。這樣以來我們假設下圖的穩壓二極體輸入電壓U1=9V，穩壓二極體穩定電壓Uz=5V，最小穩定電流Izmin=4mA，負載電流IL=20mA，那麼我們就可以根據式子得出它的限流電阻R就等於

(9V-5V)/(4mA+20mA)=4V/24mA=167歐姆，那麼這個R我們可以實際取得150歐姆就可以了。以上就是穩壓管限流電阻的計算方法，僅供朋友們參考。

穩壓管使用時的經驗之談

我們在使用穩壓管時要注意以下幾個方面，第一就是在電路中需要反接才能起到穩定電壓的作用，也就是說穩壓管的負極接電路中的高電位，正極接地電位，如果接反的話就會因電流過大而燒燬穩壓管。第二點就是穩壓二極體必須在電源電壓高於它的穩壓值時才能夠穩壓，說到這裡我又想起了今天維修養生壺的事情，這個電路的故障就是由於電路中的阻容降壓環節中的電容失效造成了穩壓管的輸入電壓過低只有2.7V，因為穩壓管1N4733的穩壓值是5V，所以達不到它的穩壓值，造成驅動不了電路板中的微控制晶片，造成了整個電路無法正常工作。第三點就是如果使用一個穩壓管達不到穩壓值時可以用多個穩壓管串聯使用，切記一定不要並聯使用。

穩壓管在電路設計中也是比較常用的一種元器件，穩壓管屬於二極體中的一種，主要工作於PN接面的反向擊穿區。穩壓管在電路中的主要作用有：（1）當電壓基準源；（2）穩壓器，抑制電壓波動使電壓穩定；（3）在電路中當其他電子元器件的保護作用，比如限壓（過壓保護）或限流，抑制電路中的電弧等。

▲穩壓管

穩壓管該怎麼選擇呢？

首先根據電路的原理選擇所需的穩壓值UZ,其次再參考穩壓管的其它引數，比如：（1）穩定電流IZ，穩壓管的穩定電流是一個範圍，有典型值，最小穩定電流IZMIN和最大穩定電流IZMAX，穩壓管正常穩壓時其工作電流範圍為IZMIN~IZMAX之間，超過該電流值穩壓管會燒燬！小於該電流值達不到穩壓效果；（2）溫度係數，穩壓管的穩壓值UZ會隨溫度係數而改變，其穩壓值溫漂越小穩壓管效能越好；（3）動態電阻RZ，穩壓管的動態電阻指的是穩壓管兩端的電壓與電流的比值，該比值會隨著工作電流改變而改變。選擇動態電阻較小的穩壓管，其效能更好；（4）還有一些相對來說不是很重要的引數，耗散功率PZ，漏電流等。

穩壓電路當中怎麼選擇電阻？

如下圖為穩壓管所形成的電路，限流電阻該如何選擇呢？怎麼計算？這個需要根據輸入電壓的範圍、穩壓管的穩壓值、穩壓管的正常穩壓電流範圍以及負載電流進行計算。

▲穩壓管電路

（1）若穩壓管後端的負載非常小，只作為基準源，負載電流可忽略不計，此時計算限流電阻R還是非常方便的，R=(Uin-UZ)/IZ，其中Uin為輸入電壓，UZ為穩壓管的穩壓值，IZ為穩壓管的穩定電流，可選其典型值即可。

（2）當負載較大，其電流不可忽略時，限流電阻的電流=穩壓二極體的電流+負載電流，即(Uin-UZ)/R=IZ+UZ/RF,IZMIN≤IZ≤IZMAX，根據公式及各引數限制，選擇最佳限流電阻R的值即可。比如輸入電壓10V~12V，穩壓值為3.3V，負載電流為20mA,穩壓管工作電流為5mA~50mA,則10V~12V-3.3V/R=5mA~50mA+20mA,即6.7V~8.7V/R=25mA~70mA,即R=6.7V~8.7V/25mA~70mA,可得124＜R＜268，限流電阻R可選200Ω。功率P=U^2/R=8.7*8.7/200=0.378（W），可選擇功率為0.5W或1W的電阻。

設計穩壓二極體電路時需要注意反向擊穿電流

穩壓二極體叫Zener，除了有著二極體的單向導通特性，還有著反向擊穿穩壓的特性。當穩壓二極體被反向擊穿後，電壓不會隨電流的變化而變化。

穩壓二極體設計穩壓電路

使用穩壓二極體時，需要注意兩個重要引數：

Iz：反向擊穿電流，反向電流需要達到擊穿電流Iz，才會有穩壓效果。

Izm：最大反向電流，透過穩壓二極體的反向電流不能超過它的最大反向電流Izm，超規格使用會燒壞。

使用穩壓二極體時，穩壓二極體的負極需要連線到電源的正極，穩壓二極體的負極連線到電源的正極，才能實現反向擊穿穩壓。使用穩壓二極體設計穩壓電路時，需要合理設定限流電阻和負載的功率。輸入的電流會分流為兩部分，一部分流過穩壓二極體(Iz)，另一部分流過負載(Io)，I=Iz + Io。如果負載（RL）功率過大，導致Iz小於穩壓二極體的反向擊穿電流，電壓會被拉低，失去穩壓效果如果輸入的電流過大，而負載的功率過小，導至透過穩壓二極體的反向電流Iz大於穩壓二極體的最大反向電流Izm,穩壓二極體會燒壞。設計電路的時候，需要根據負載（RL)的電流設定合適的限流電阻R。假如Ui=15V，VZ=12V，穩壓二極體反向擊穿電流(Iz)=3mA，穩壓二極體最大反向電流(Izm)=50mA,那麼Iz+Io的最小值為3mA，Iz+Io最大值為53mA；R=(15-12)/0.053=56.6Ω，限流電阻阻值必須大於56.6Ω。假如限流電值設定為100Ω，那麼I=Iz+Io=(15-12)/100=30mA，因為Iz最小為3mA，所以，負載工作電流不能大於27mA，如果負載電流大於27mA，電壓將被拉低。