时几乎不导通，但在反向电压过高时会发生击穿，可能会引起器件永久损坏。齐纳二极管（Zener Diode）则恰恰相反——它被

  本文从齐纳二极管的物理特性入手，系统介绍其 I-V 特性、稳压电路、参数计算示例、标准电压系列以及在交流限幅与保护电路中的应用。

  齐纳二极管（Zener Diode），也常被称为“击穿二极管（Breakdown Diode）”，在结构上与普通 PN 结二极管类似，但在制作的完整过程中通过特殊的掺杂工艺，使其具有确定且较低的反向击穿电压，这个电压就称为齐纳电压 VZ。

  当齐纳二极管处于正向偏置状态（阳极电位高于阴极）时，其行为与普通硅二极管基本一致：

  普通二极管在反向时仅有极小的反向漏电流，直到超过其最大反向耐压后会不可控击穿并损坏。

  齐纳二极管则在反向电压达到其设计的击穿电压 VZ 时，进入受控的反向击穿区并稳定导通，而不会损坏（前提是功率在额定范围内）。

  在反向电压从 0 升高到 VZ 的过程中，仅有很小的反向漏电流流过；一旦反向电压超过 VZ，耗尽层发生击穿，反向电流迅速上升，但二端电压会被“钳位”在一个近似恒定值附近，这就是齐纳稳压的基础。

  在一定电流范围内（IZ(min) ~ IZ(max)），二端电压基本维持在 VZ 附近，呈“几乎垂直的线段”。

  齐纳击穿电压 VZ 在生产的全部过程中可以被精确控制，误差甚至可做到1% 以内，例如：

  在无负载或轻载情况下，多数电流流过齐纳；在重载时，负载电流增大，齐纳电流自动减小，只要齐纳电流未降到 IZ(min) 以下，输出电压仍可保持在 VZ 附近。

  齐纳稳压在调节过程中可能会产生电气噪声叠加在 DC 电压上。正常的情况问题不大，但在对噪声敏感的电路中，可以在齐纳两端并联一个较大的去耦电容（如 10uF、47uF 等），实现进一步平滑与滤波。

  设计一个 5.0V 稳压电源，输入为 12V DC，齐纳二极管功率额定值 PZ = 2W，要求计算：

  a) 最大齐纳电流b) 串联电阻 RS 的最小值c) 当负载电阻 RL = 1kΩ 时的负载电流 ILd) 满载时齐纳电流 IZ

  工程中会选用略大于 17.5Ω 的标准阻值，例如 18Ω 或 20Ω，以提供安全裕量。

  假设 RS 取接近 RS_min，例如 RS = 18Ω（方便计算且有裕量）：

  此电流仍低于 IZ_max = 0.4A，齐纳在安全范围内工作并可保持稳压。

  除了单个稳压输出外，齐纳二极管还可以串联使用，并配合普通硅二极管产生多个不同的参考电压。

  若串联一个 12V 齐纳和一个 4.7V 齐纳，则总参考电压约为 16.7V；

  前面讨论的主要是齐纳在直流稳压中的应用；那么若输入为交流 AC 波形时，齐纳将表现为一种限幅/削波器件，可用于波形整形和电路保护。

  例如：若希望将波形的正峰值限制在 +7.5V，可使用一个 7.5V 的齐纳二极管。当输出电压试图超过 7.5V 时，齐纳进入击穿导通，将多余电压“截掉”，输出被钳位在约 +7.5V。

  在正向偏置时，齐纳仍然是普通二极管，当电压小于约 -0.7V 时，处于正向导通状态；

  这使得齐纳在 AC 环境下既能利用其反向齐纳效应，又会在正向像普通二极管那样参与削波。

  将两只齐纳二极管**反向串联（背靠背）**连接到交流信号上，能够获得一种对称削波结构，有时被戏称为“穷人的方波发生器”。

  总峰峰值约为 15.4V，而非名义上的 14V（多出的 0.7V + 0.7V 来自正向压降）。

  在正常工作电压范围内，齐纳处于截止状态，对电路影响极小；一旦输入超过设定限值，齐纳导通削峰，以此来实现保护。

  在后续的二极管应用中，还有一种器件也大量利用 PN 结特性，但不是利用击穿，而是利用载流子复合产生的光子——这就是发光二极管（LED, Light Emitting Diode）。

  如果在 PN 结外包覆透明或半透明封装，这些光子就可以被我们正真看到，于是二极管本身成为一个光源。通过选不一样的材料与结构，能够获得不一样的颜色、不同波长的发光器件，这就是后续将要介绍的LED 技术。

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