专司反向击穿 你对这个二极管了解多少？

问：什么是齐纳二极管？它有什么特点?

齐纳二极管是P-N结器件的一个家族，能够整流，但它被设计成在相对精确的电压下进入反向击穿，并且只要器件温度保持在可接受的范围内，就可以无限期地容忍这种操作。这种特性导致了它们在参考电压和调节应用中的频繁使用。

从术语的角度来看，这有点令人困惑，但在半导体二极管中负责反向传导的被称为齐纳击穿和雪崩击穿的物理现象，都在作为齐纳二极管出售的器件中起作用，不同程度地取决于器件的击穿电压。齐纳击穿在齐纳额定电压低于约5 ~ 7伏的器件中占主导地位，而高于这一点的雪崩击穿则很突出，在过渡点附近会发生一些混搭动作。这一区别可以从齐纳数据手册中涵盖一系列反向电压额定值的反向电流与电压曲线中看到;低压器件具有相当渐变的曲率和平缓的斜率，而高压器件具有相对尖锐的“膝盖”和更激进的斜率。

齐纳二极管的属性

器件的标称齐纳电压表征了当指定值的测试电流以相反方向通过器件时出现的电压。它通常是在脉冲条件下测量的，在室温下测试器件。因为它是一个对温度敏感的特性，并且由于电流通过它，器件中会消耗大量的功率，因此实际观测值很可能与标称值不同。齐纳电压的变化可能与温度有正相关或负相关，这取决于齐纳击穿还是雪崩击穿占主导地位;击穿电压在过渡区(5.1v左右)的器件，在给定产品系列的同类器件中，往往表现出最低的温度漂移特性。观测值也会随着实际存在的反向电流量而变化，这既是热效应的结果，也是由于给定器件的反向电压/电流特性的斜率。当标称齐纳电压下降到约7伏以下时，这种变化往往变得更加明显。

上图:BZT52C系列齐纳二极管的齐纳电流电压图，显示了具有不同标称齐纳电压值的器件的特性。注意曲线形状的变化发生在4~7V区域。

通常与齐纳二极管一起引用的公差数字表征了由于材料和制造的可变性而在器件之间的齐纳电压的可变性。它仅在规定的测试条件下测量和适用; 不同的条件可能会导致观测值超出指示范围。

右侧显示了如何通过器件数据手册进行通信的示例;温度条件由笼统的25°C环境温度和指示基于脉冲的测试的说明提出，这意味着器件的模具温度也接近25°C。测试电流条件由VZ值的列标题显示，这表明所示的数字适用于相邻的IZT值。虽然本例本身不涉及“公差”，但最小值和最大值与标称值的偏差可以转换为百分比，并且通常出于交易目的这样进行交流。

齐纳二极管所引用的最大功率数字表征了在指定的测试条件下，器件中可以连续耗散的最大功率。这是一个热衍生的额定值，通常认为是在指定的安装和环境温度条件下，导致器件的模具温度达到所列允许的最大功耗。由于最高温度操作往往对器件造成很大压力，而实际应用条件往往不如用于推导列出的额定功率的条件有利，因此实际中的最大安全功耗水平可能显著低于列出的值。

右图显示了如何在数据手册中传达这一点的示例;实际上显示了两个最大功率数字，一个用于器件的引线温度保持在75°C的场景，一个用于环境温度保持在25°C的场景，并且器件按照文档中其他地方单独说明的方式安装。

齐纳阻抗图描述了器件在反向击穿区域工作时齐纳电压和电流之间的关系;齐纳电流的增加会产生齐纳电压的增加，两者之间的比例系数被称为齐纳阻抗，符合欧姆定律。制造商通常会提供齐纳阻抗在两种测试电流条件下的表征; 一种是齐纳电压指定的同一标称测试电流值，另一种是在器件工作曲线的“膝盖”附近的较小电流。

右边显示了如何在数据手册中表示此信息的示例。这些信息通常以表格和图形形式表示，齐纳阻抗等于器件工作曲线的斜率，在对应于所讨论的测试电流的点上。

反向漏电流

齐纳二极管的反向漏电流的概念与二极管的一般情况没有太大的不同，尽管它的相关性可能不会立即明显，因为齐纳二极管通常用于反向击穿模式，预计它们会大量“漏电流”。然而，在箝位或检测类型的应用中，当施加的反向电压不超过齐纳电压时，通常希望它们导电尽可能小的电流。

只要测量的漏电流将从零(在零反向电压下)增加到齐纳电压下的测试电流值，适用于列出的漏电流值的反向电压条件几乎与电流测量本身一样有意义;一个齐纳管在额定齐纳电压的30%漏电流一微安，比在80% Vz漏电流同一微安的齐纳管更“漏”。