稳压二极管的动态电阻

  作者:卓晴 时间:2023-07-04来源:TsinghuaJoking

稳压二极管是利用其反向击穿时电流会急剧升高的特性进行稳压,表现出此时的动态电阻 Rz,也就是增加的  电压除以增加的电流  ,所得到的比值比较小,这样就会使得外部电压的波动对稳压二极管两端电压影响较小。

01 稳压二极管

一、动态电阻

稳压二极管是利用其反向击穿时电流会急剧升高的特性进行稳压,表现出此时的动态电阻 Rz,也就是增加的

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电压除以增加的电流

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,所得到的比值比较小,这样就会使得外部电压的波动对稳压二极管两端电压影响较小。

1、电流曲线

手边有刚刚购买到的两款稳压二极管,它们的特性为:

●  2CS4742A基本特性: 

   ○ 击穿电压:12V

   ○ 动态电阻:9Ω

   ○ 功耗:0.5W

●  1N5349B基本特性: 

   ○ 击穿电压:12V

   ○ 动态电阻:2.5Ω

   ○ 功耗:5W

测量稳压二极管基本特性,可以使用如下电路进行测量。使用一个数字可编程直流电源提供直流电压,施加在电阻 R1 与待测二极管 D1 串联电路上。利用 R1 上的测量电压

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可以获得稳压二极管流过的电流

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。这样就可以获得稳压二极管电压电流之间的关系曲线。

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▲ 图1.1.1 测量稳压二极管的电流-电压特性

下面是两个稳压二极管实际测量得到的电压电流曲线。可以看到这两个二极管的反向击穿电压基本上都是 12V 左右,但他们在击穿后表现的动态电阻相差很大。2CW4742A的动态电阻大约是49欧姆,1N5349B的动态电阻大约是7.4欧姆。

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▲ 图1.1.2 2CW4742A 稳压二极管电压电流曲线

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▲ 图1.1.3 1N5349B 稳压二极管电压电流曲线

这就出现了一个问题:为什么实际测量出的动态电阻比他们数据手册中的数值大呢?

2、使用SmartTweezer测量

SmartTweezer 是一款手持 LCR 表,可以测量小型器件的电阻、电容、电感量以及对应的品质因数等参数。

由于被测稳压二极管两端, 具有12V左右的直流电压。 所以需要通过一个隔直电容进行测试。 在10kHz测量频率下, 选择隔直电容为1uF。 为了验证验证测量效果,现在直接通过隔直电容测量一个22欧姆的电阻。结果显示是正确的。

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▲ 图1.1.4  利用SmartTweezer测量稳压二极管的动态电阻

通过SmartTweezer, 测量5W稳压二极管的动态电阻为2欧姆, 0.5W的稳压二极管动态电阻大约12欧姆。 对比一下它们数据手册的结果, 可以看到测量值已经与 它们数据手册给出的数值接近了。

这说明了利用smarttweezer, 测量动态电阻的精度, 要比直接通过VA曲线估计值更加准确。

二、温度特性

稳压二极管工作时,温度会升高。这个过程将会对稳压二极管的电压有什么影响呢?这里使用打火机加热稳压二极管。可以看到它的电压在升高。 更换5W的稳压二极管,可以看到温度升高,同样也使得稳压电压升高。

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▲ 图1.2.1  观察稳压二极管温度对击穿电压的影响

总结

在利用稳压二极管的过程中,需要关注到它的动态电阻和温度特性。选择动态电阻小的稳压二极管可以提高稳压的精度。稳压二极管的功耗反映了它上面最大允许消耗的电功率,功率大的二极管所对应的温升一般也小,稳压数值更加的稳定。

作者:卓晴

来源:TsinghuaJoking

关键词: 卓晴 稳压二极管

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