半導(dǎo)體二極管阻止反向電流，但如果施加的反向電壓變得太高，則會遭受過早擊穿或損壞。

穩(wěn)壓二極管或“擊穿二極管”(有時也稱為齊納二極管)基本上與標(biāo)準(zhǔn)PN結(jié)二極管相同，但是它們被特別設(shè)計成具有利用施加到其上的任何反向電壓的低且規(guī)定的反向擊穿電壓。

穩(wěn)壓二極管的性能就像由硅PN結(jié)組成的普通通用二極管，并且當(dāng)在正向偏置時，也就是陽極相對于陰極為正時，穩(wěn)壓二極管的性能就像通過額定電流的普通信號二極管。

然而，與傳統(tǒng)二極管不同的是，當(dāng)反向偏置時，二極管會阻止任何電流通過自身，也就是陰極變得比陽極更正極，一旦反向電壓達(dá)到預(yù)先確定的值，穩(wěn)壓二極管就開始反向?qū)щ姟?/p>

這是因為當(dāng)施加在穩(wěn)壓二極管兩端的反向電壓超過器件的額定電壓時，半導(dǎo)體損耗層就會發(fā)生一種稱為雪崩擊穿的過程，并且電流開始流過二極管以限制電壓的增加。

那么，如果流經(jīng)穩(wěn)壓二極管的電流急劇增加，達(dá)到最大的電路值(通常由串聯(lián)電阻限制)，一旦達(dá)到，這種反向飽和電流在大范圍的反向電壓下保持相當(dāng)恒定。穩(wěn)壓二極管上電壓穩(wěn)定的電壓點稱為“齊納電壓”(Vz)，對于穩(wěn)壓二極管來說，這個電壓范圍可以從不到1伏特到幾百伏特不等。

在二極管半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的摻雜階段，可以非常精確地控制齊納電壓觸發(fā)電流流過二極管的點(誤差小于1%)，從而使二極管具有特定的齊納擊穿電壓(Vz)，例如4.3V或7.5V。這個齊納擊穿電壓在I-V曲線上幾乎是一條垂直直線。

穩(wěn)壓二極管IV特性

穩(wěn)壓二極管I-V特性

穩(wěn)壓二極管用于其“反向偏壓”或反向擊穿模式，即二極管陽極連接到負(fù)極電源。從上面的I-V特性曲線可以看出，只要穩(wěn)壓二極管電流保持在擊穿電流IZ(min)和最大額定電流IZ(max)之間，則穩(wěn)壓二極管無論流過二極管的電流大小，其反向偏置特性中有一個幾乎為恒負(fù)電壓的區(qū)域，即使電流變化較大，穩(wěn)壓二極管的反向偏置特性也幾乎保持恒定不變。

這種自我控制的能力可以用來調(diào)節(jié)或穩(wěn)定電壓源對供應(yīng)或負(fù)載變化的巨大影響。二極管擊穿區(qū)域的電壓幾乎是恒定的這一事實被證明是齊納二極管的一個重要特性，因為它可以用于最簡單類型的調(diào)壓器應(yīng)用中。

調(diào)節(jié)器的功能是為與其并聯(lián)連接的負(fù)載提供恒定的輸出電壓，盡管電源電壓波動或負(fù)載電流變化，穩(wěn)壓二極管將繼續(xù)調(diào)節(jié)電壓直到二極管電流低于反向擊穿區(qū)域中的最小I Z（min）值。

穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓器工作原理

穩(wěn)壓二極管可用于在變化的負(fù)載電流條件下產(chǎn)生穩(wěn)定的低紋波電壓輸出。通過從電壓源通過二極管的小電流，通過合適的限流電阻(RS)，穩(wěn)壓二極管將傳導(dǎo)足夠的電流來維持電壓降Vout。

半波或全波整流器的直流輸出電壓包含疊加在直流電壓上的波紋，并且隨著負(fù)載值的變化，平均輸出電壓也會發(fā)生變化。通過在整流器的輸出端連接一個簡單的齊納穩(wěn)壓器電路(如下圖所示)，可以產(chǎn)生一個更穩(wěn)定的輸出電壓。

穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓器電路

電阻器RS與穩(wěn)壓二極管串聯(lián)，以限制流過穩(wěn)壓二極管的電流，電壓源VS連接在組合上。穩(wěn)定的輸出電壓Vout取自穩(wěn)壓二極管。穩(wěn)壓二極管與其陰極端子相連二極管，陰極端子與直流電源的正極軌道相連，因此穩(wěn)壓二極管被反向偏置并將在其擊穿狀態(tài)下工作。選擇電阻器RS是為了限制電路中流動的最大電流。

在沒有負(fù)載連接到電路的情況下，負(fù)載電流將為零(IL = 0)，并且所有的電路電流通過穩(wěn)壓二極管，穩(wěn)壓二極管則耗散其最大功率。當(dāng)負(fù)載電阻RL連接時，串聯(lián)電阻RS值越小，二極管的電流越大，而串聯(lián)電阻r值越大，則會增加二極管的功耗要求，因此在選擇合適的串聯(lián)電阻值時必須謹(jǐn)慎，以免在這種空載或高阻抗的情況下超過穩(wěn)壓器的最大額定功率。

負(fù)載與穩(wěn)壓二極管并聯(lián)連接，因此R L兩端的電壓始終與穩(wěn)壓電壓相同（ V R = V Z ）。存在最小穩(wěn)壓電流，對于該穩(wěn)壓電流，電壓的穩(wěn)定是有效的，并且穩(wěn)壓電流必須始終保持高于在其擊穿區(qū)域內(nèi)在負(fù)載下操作的這個值。電流的上限當(dāng)然取決于設(shè)備的額定功率。電源電壓Vs必須大于VZ。