一、稳压二极管的工作原理

要理解稳压二极管的工作原理，只要了解二极管的反向特性即可。所有晶体二极管的基本特性是单向导通，即正向加压导通、反向加压不通，条件就是反向加压不超过管子的反向耐压值。那么超过耐压值后是什么结果呢？一个简单的答案是管子烧毁，但这不是全部答案：试验发现，只要限制反向电流值（例如在管子与电源之间串联一个电阻），管子虽然被击穿却不会烧毁；而且还发现，管子反向击穿后电流从大往小变时，电压只有很微小的下降，一直降到某个电流值后电压才随电流的下降而急剧下降。正是利用了这个特性，人们才造出了稳压二极管。使用稳压二极管的关键是设计好它的电流值。

稳压二极管的特点就是击穿后其两端的电压基本保持不变。这样，当把稳压管接入电路以后，若由于电源电压发生波动或其他原因造成电路中各点电压变动，负载两端的电压将基本保持不变。

二、稳压二极管的特性

一般二极管都是正向导通、反向截止，加在二极管上的反向电压如果超过其承受能力，二极管就要击穿损毁。但有一种二极管，它的正向特性与普通二极管相同，反向特性却比较特殊：当反向电压加到一定程度时，虽然管子呈现击穿状态、通过较大电流，却不损毁，并且这种现象的重复性很好；反过来说，只要管子处在击穿状态，尽管流过管子的电流变化很大，而管子两端的电压却变化极小，起到稳压作用。这种特殊的二极管叫稳压管。

稳压管的型号有 2CW、2DW 等系列，其电路符号如图 1 所示。

图 1　稳压二极管的电路符号

稳压管的稳压特性可用图 2 所示伏安特性曲线清楚地表示出来。

图 2　稳压管的伏安特性曲线

稳压管是利用反向击穿区的稳压特性进行工作的，因此稳压管在电路中要反向连接。稳压管的反向击穿电压称为稳定电压，不同类型稳压管的稳定电压也不一样，某一型号稳压管的稳压值固定在一定的范围内。例如 2CW11 的稳压值是 3.2 V 到 4.5 V，其中某一只管子的稳压值可能是 3.5 V，另一只管子则可能是 4.2 V。

在实际应用中，如果选择不到稳压值符合需要的稳压管，可以选用稳压值较低的稳压管，然后串联一只或几只硅二极管作垫补，把稳定电压提高到所需数值——这是利用硅二极管的正向压降为 0.6～0.7 V 的特点来进行稳压的，因此二极管在电路中必须正向连接，这是与稳压管不同的。

稳压管稳压性能的好坏可以用它的动态电阻 r 来表示：

显然，对于同样的电流变化量 ΔI，稳压管两端的电压变化量 ΔU 越小，动态电阻越小，稳压管性能就越好。稳压管的动态电阻随工作电流变化：工作电流越大、动态电阻越小。因此为使稳压效果好，工作电流要选得合适——工作电流选得大些可以减小动态电阻，但不能超过管子的最大允许电流（或最大耗散功率）。各种型号管子的工作电流和最大允许电流可以从手册中查到。

稳压管的稳定性能受温度影响，当温度变化时它的稳定电压也要发生变化，常用稳定电压的温度系数来表示这种性能。例如 2CW19 型稳压管的稳定电压 U_W = 12 V，温度系数为 0.095%/℃，说明温度每升高 1 ℃，其稳定电压升高 11.4 mV。为提高电路的稳定性能，往往采用适当的温度补偿措施；在稳定性能要求很高时，需使用具有温度补偿的稳压管，如 2DW7A、2DW7W、2DW7C 等。

三、稳压二极管的稳压电路

由硅稳压管组成的简单稳压电路如图 4 所示：硅稳压管 DW 与负载 R_fz 并联，R1 为限流电阻。

图 4　硅稳压管稳压电路

这个电路是怎样进行稳压的呢？若电网电压升高，整流电路的输出电压 U_sr 也随之升高，引起负载电压 U_sc 升高；由于稳压管 DW 与负载 R_fz 并联，U_sc 只要有一点点增长，就会使流过稳压管的电流急剧增加，使得 I1 也增大、限流电阻 R1 上的电压降增大，从而抵消了 U_sr 的升高，保持负载电压 U_sc 基本不变。反之，若电网电压降低引起 U_sr 下降、造成 U_sc 也下降，则稳压管中的电流急剧减小，使得 I1 减小、R1 上的压降也减小，从而抵消了 U_sr 的下降，保持负载电压 U_sc 基本不变。

若 U_sr 不变而负载电流增加，则 R1 上的压降增加，造成负载电压 U_sc 下降；U_sc 只要下降一点点，稳压管中的电流就迅速减小，使 R1 上的压降再减小下来，从而保持 R1 上的压降基本不变，使负载电压 U_sc 得以稳定。

图 5　稳压过程示意

综上所述，稳压管起着电流的自动调节作用，而限流电阻起着电压调整作用；稳压管的动态电阻越小、限流电阻越大，输出电压的稳定性就越好。