一般來講二極管都是正向導通，反向截止；在家二極管上的反向電壓如果超過二極管的承受能力，二極管就要被擊穿損毀。

但是有一種二極管，它的正向特性與普通二極管相同，而反向特性卻比較特殊，當反向電壓加到一定程度時，只要管子處在擊穿狀態，穩壓二極管兩端的電壓卻變化極小，起到了穩壓作用，這就是穩壓二極管的基本功能。

在工程應用中，穩壓二極管可以吸收瞬變的高壓（鉗位電壓）也可以設計成穩壓電源，下面就通過穩壓二極管來設計基本的穩壓電路。

圖10 穩壓二極管基本穩壓電路

如圖10中所示，這是穩壓二極管應用的基本的穩壓電路，其中R1是分壓電阻（這個電阻是一定要有的，如果沒有這個電阻輸入電源VCC會受到穩壓二極管D1的影響），D1是穩壓二極管（此處D1的符號不是穩壓二極管的符號），Rload是外界變化的負載，那么怎么根據外界負載來分析以及設計R1和D1呢？

首先，我們需要了解的是穩壓二極管在沒有接負載的特性，如下圖所示：

圖11 穩壓二極管不接負載電路圖

其中R1是分壓電阻，D1是穩壓二極管。而R1阻值需要根據穩壓二極管的特性進行選型，我們知道穩壓二極管與二極管的特性是相似的，二極管也具有穩壓作用，但是兩種管子的內部的摻雜情況不一致，通用的二極管處于反向擊穿時電壓不是穩定的，但是穩壓二極管由于內部特殊的摻雜可以使得在反向擊穿的情況下對外電壓處于穩定的情況，所以才被應用。如下圖是穩壓管的伏安特性曲線：

圖12 穩壓管的伏安特性曲線

從圖中可知，反向電壓從零接近A點電壓時，反向電流非常小，因此可以說穩壓二極管反向電壓在A點之前時是不導電區，加上非常小電流并且一定電壓也會呈現“穩壓”特性，但是穩壓二極管不是處于正常工作狀態，所以在設計時要考慮流過穩壓管的電流不能低于最小工作電流；在反向電壓超過A點電壓時，反向電流迅速增加而電壓變化很小，這個區間稱為穩壓二極管的齊納擊穿區，在A和B階段的穩壓二極管處于正常工作狀態。

下圖是藍箭電子的BZT52C型號的穩壓二極管的電性能參數：

圖13 BZT52C型號穩壓二極管電氣參數

如圖13所示，Vz表示穩定電壓，例如BZT52C2V4這款穩壓管，在Zener Voltage Range這一欄顯示正常穩壓在2.4V，但是波動范圍在2.2V~2.6V，所以穩壓二極管只適用于精度不是很高的穩壓場合，而Izt表示穩壓管正常工作2.4V工作的電流；在Maximum Zener impedance 這一欄中Zzt@Izt表示穩壓管正常工作時內部動態電阻為100Ω，而Zzk@Izk表示正常工作和不正常工作的拐點動態電阻，同時在設計時流過穩壓管最低電流不能低于Izk這個數值，否則穩壓管不正常工作，在圖12中可能工作在A點以前的電壓范圍了；在Maximum ReverseCurrent這一欄中表示穩壓管反向電壓1V時，反向流過的電流數值，這個是必然存在的和工藝有關；在Typical Tenperature Coefficient 這一欄表示穩壓管穩壓值與溫度的關系，圖中只顯示了穩壓管的負溫度系數但是，穩壓管溫度系數和穩壓值有關的：（模電中總結）

二極管的反向擊穿主要分為齊納擊穿和雪崩擊穿，對于穩壓二極管來說：

穩定電壓小于4V的管子具有負溫度系數（屬于齊納擊穿）；

穩定電壓大于7V的管子具有正溫度系數（屬于雪崩擊穿）；

穩定電壓在4~7V之間的管子，溫度系數非常校，近似為零（雪崩和齊納）。

圖14 穩壓管動態電阻

如圖14表示二極管的齊納阻抗變化曲線，也可稱為動態電阻Rz，它是穩壓管兩端電壓變化與電流變化的比值，即這個數值隨工作電流的不同而改變，通常工作電流越大，動態電阻越小，穩壓性能越好，但是穩壓管消耗的功率就比較大，增加了系統功耗：

好了，通過上面的描述，基本已經認識了穩壓管了，反過來繼續看圖11穩壓二極管不接負載電路圖，把穩壓管化為帶動態電阻的形式如下：

圖15 穩壓管不帶不負載等效圖

如果取圖13中BZT52C3V3穩壓管，那么怎么配置合適的R1可以是其正常工作，并且波動電壓在多少？

圖13中BZT52C3V3穩壓管Izt=5mA,Vz=3.3V,Zzt@Izt=95Ω，如果VCC=5V，那么R1可以根據Izt求得如下：

動態電阻Rr上分壓為：

也就是最后輸出電壓可能在（3.3V-0.475V）~（3.3V+0.475V）之間波動，仔細計算的話，還是發現穩壓管穩壓的精度實在太低了，所以不能用于精確的電源，比如ADC的參考電源。

同時計算此時穩壓管上的功率為：

而BZT52C3V3的功率是500mW,所以穩壓管的功耗是可以接受的，但是穩壓管畢竟后面是要帶負載的，那么帶負載后又是什么情況呢？

首先，我們需要明確的是外界負載需求的電壓U是多少，然后根據電壓U選擇穩壓值相近的穩壓二極管，將圖10中的穩壓管同樣等效后如下所示：

圖16 等效穩壓管基本穩壓電路

同樣的，穩壓管采用BZT52C3V3型號，外界Rload為單片機，并且正常工作下單片機消耗50mA的電流，內部程序設置好休眠功耗很低可以忽略不計，此時消耗電流視為0mA的電流，單片機供電電壓為3.3V所以需要采用BZT52C3V3穩壓管Izt=5mA,Vz=3.3V,Zzt@Izt=95Ω，設定VCC=5V，那么R1上最少要流過的電流I3為：

那么可以根據I3求得R1的最大值為：

也就是R1在選型情況下，最高阻值只能為31Ω，這里選擇30Ω，但是應該選擇怎么封裝的電阻呢？封裝與阻值和功率都有關，此時求得電阻產生的功率為：

算得在R1=30Ω時，消耗的功率接近0.1w了，所以選擇0603（1/10W）以上的封裝的電阻，如果選擇0603那么R1可能會發燙，這點值得注意，但是發燙問題也不大，電阻就是為了發燙的，沒必要驚訝。

同理計算穩壓管中動態電阻的壓降：

也就是最后輸出電壓可能在（3.3V-0.475V）~（3.3V+0.475V）之間波動，所以用作3.3V供電給單片機是不太穩定的，單片機一般不會直接采用穩壓管進行穩壓。

那么問題來了，單片機要是進入休眠狀態，此時外界負載為無窮大，55mA電流全部流進穩壓管，此時穩壓管頂的?。看藭r穩壓電路可以等效為如下：

圖17 等效穩壓管穩壓電路負載無窮大

那么計算穩壓管此時功率為：

此時穩壓管功率達到181.5mW，此時查看穩壓管datasheet極限參數如下：

圖18 穩壓管極限參數

在Power Dissipation 這一欄可以知道BZT52C3V3穩壓管的功率為500mW，而500mW遠大于181.5mW，所以極限情況下，穩壓管還是頂得住的，但是要是負載是其他的，并且達到200mA,那么此時消耗的功率：

那么660mW>500mW,此時穩壓管是處于發熱或者燒壞的狀態的，還是很危險的，像現在給單片機供電一般才有LDO芯片，基本可以帶500mA的負載，所以最后的結論是：穩壓管做的穩壓電路只適用于精度不高、低負載的場合。

此時主題都掌握的差不多了，可以試試自個分析一道題，如下所示，嘗試假設負載條件、電源情況，求電阻R怎么選型、三極管Q怎么選型、三極管處于什么狀態、穩壓管怎么選型，最后負載穩壓是多少？等等

圖19 穩壓管組成的LDO電源電路