汽车电子设计专栏---有源器件

汽车电子设计专栏---有源器件篇

查看齐纳二极管的规格表时，将包含几个参数。每个都详细说明了齐纳电压基准二极管性能的不同方面。查看每个不同的特性，可以了解二极管的性能并确保它在任何给定电路中都能正常工作。

电压 Vz:二极管的齐纳电压或反向电压规格通常用字母 Vz 表示。电压值范围很广，通常遵循 E12 和 E24 范围，但并非所有二极管都受此约定的约束。在某些情况下，E12 值可能会稍微便宜一些，并且可能更广泛地可用。

值通常从 2.4 V 左右开始，但并非所有范围都延伸到如此低的水平。低于此值的值不可用。范围可以在 47 V 至 200 V 范围内的任何地方扩展，具体取决于实际的齐纳二极管范围。SMD 型号的最大电压通常约为 47 V。

表：E12 范围内的齐纳二极管电压值

E24 范围内的可用值是 E12 的两倍，提供了更多的值选择。这在某些情况下可能是有益的，因为可以选择更精确的值，从而减少不满足精确值的调整要求。

表：E24 范围内的齐纳二极管电压值

电流:齐纳二极管的电流 IZM 是在其额定电压 VZ 下可以流过齐纳二极管的最大电流。

通常还存在二极管工作所需的最小电流。作为一个粗略的经验法则，对于典型的 400 mW 引线器件，这可能是 5 到 10 mA 左右。低于该电流水平，二极管无法充分击穿以维持其规定电压。

最好将齐纳二极管保持在该最小值之上并留有一些余量，但当齐纳二极管需要通过更多电流时，它不会消耗太多功率。

额定功率:所有齐纳二极管都具有不应超过的额定功率。这定义了封装可以消耗的最大功率，它是二极管两端的电压乘以流过它的电流的乘积。

例如，许多小型引线器件在 20℃ 时的耗散为 400mW 或 500mW，但更大的品种具有更高的耗散水平。也可以使用表面贴装品种，但考虑到封装尺寸及其散热能力，通常具有较低的散热水平。

引线器件的常见额定功率包括 400mW（最常见）、500mW、1W、3W、5W 甚至 10W。50w 版本甚至可用，但这些通常采用螺柱安装，以确保二极管可以安装到散热器上以除去散发的热量。表面贴装器件的值可能在 200mW、350mW、500 mW 左右，少数器件会扩展到 1 W。

使用高功率齐纳二极管会增加成本，因为较大的器件本身更昂贵以及所需的额外硬件安装器件并移除热量。这是在增加的功耗之上。有时可以使用替代方法，以便采用较低功率的齐纳二极管并提高效率，尽管可能需要平衡这一点与增加的复杂性。

齐纳电阻Rz:齐纳二极管的IV特性在击穿区不是完全垂直的。这意味着对于电流的微小变化，二极管两端的电压会有微小的变化。给定电流变化的电压变化是二极管的电阻。这个电阻值，通常称为电阻，称为 Rz。

图：二极管的动态电阻

齐纳二极管电阻所示斜率的倒数称为二极管的动态电阻，该参数通常在制造商的数据表中注明。通常斜率对于不同的电流水平变化不大，只要它们在额定电流 Izt 的大约 0.1 到 1 倍之间。

电压公差:二极管经过标记和分类以满足 E12 或 E24 值范围，二极管的典型公差规格为 ±5%。一些数据表可能会将电压指定为典型电压，然后提供最大值和最小值。

温度稳定性:对于许多应用，齐纳二极管的温度稳定性很重要。众所周知，二极管的电压随温度而变化。事实上，用于在这些二极管内提供击穿的两种机制具有相反的温度系数，一种效应在约5V以下占主导地位，而另一种则在以上。因此，电压约为 5 V 的二极管倾向于提供最佳的温度稳定性。

图：齐纳二极管温度特性

从示例中可以看出，齐纳二极管在 0℃ 和 50℃ 时的反向电压规格存在显着差异。如果使用齐纳二极管的电路和器件会受到温度变化的影响，则需要考虑这一点。

结温:为了保证二极管的可靠性，二极管结温是关键。即使外壳可能足够冷，活动区域仍然可能非常热。因此，一些制造商指定了结本身的工作范围。对于正常设计，通常在器件内的最大预期温度和结之间保留适当的余量。器件内部温度将再次高于器件外部温度。尽管零件外部的环境温度可以接受，但必须注意确保单个零件不会变得太热。

封装:齐纳二极管采用各种不同的封装。主要选择是在表面贴装和传统引线器件之间。然而，所选择的封装通常会决定封装的散热水平。可用的选择将在齐纳二极管数据表规范中详细说明。

了解稳压二极管的稳压原理后，就必须了解它的主要参数：

Vz——稳定电压：指稳压二极管两端通过额定电流时产生的稳定电压值。该值根据工作电流和温度略有不同。由于制造工艺的不同，同一型号齐纳二极管的稳压值并不完全相同。

Iz——稳定电流：指稳压二极管产生稳定电压时通过二极管的电流值。低于这个值，稳压二极管虽然可以稳压，但稳压效果会变差；高于此值，只要不超过额定功率损耗，都是允许的，稳压性能会更好，但消耗的功率更多。

Rz——动态电阻：是指二极管两端的电压变化与电流变化的比值，这个比值随工作电流的变化而变化。一般来说，电流越大，动态电阻越小。例如，2CW7C稳压器的工作电流为5mA时，Rz为18Ω；工作电流为10mA时，Rz为8Ω；当为 20mA 时，Rz 为 2Ω，工作电流将超过 20mA。

Pz——额定功率：由芯片的允许温升决定，其值是稳定电压Vz和最大允许电流Izm的乘积。

Ctv——电压温度系数：是表示稳定电压值受温度影响的参数。

IR——反向漏电流。是指稳压二极管在规定的反向电压下产生的漏电流。

汽车电子工程知识体系简介

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