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简介
一个正常的pn结二极管通常是通过调整单个半导体晶体上的p型和n型半导体来制作的。结型二极管的特性表明，它主要是为正向工作设计的。施加大的正向偏置会导致大的正向电流和小的正向电压值。
然而，二极管反向偏置直到反向电压达到高值时才引起电流传导。如果反向电压足够大，就会发生击穿，产生反向电流。当这种击穿发生时，普通结型二极管通常会损坏。齐纳二极管的电流是由反向偏置条件下的少数载流子控制的，因此也可称为击穿二极管。
在特定的制造条件下，形成一种特殊类型的二极管，当击穿电压增加时不会被破坏，只要电流不超过一个规定的限制，以防止过热的情况。这种类型的设备被称为稳压二极管．
齐纳二极管是贝尔实验室以克拉伦斯·梅尔文·齐纳的名字命名的，他发现了这种电学性质。这些二极管是一种独特的二极管，在制造时掺杂浓度大。由于大量的掺杂，产生了大量的自由电子和电子空穴，并由于反向偏置的少数载流子而负责传导电流。
这些二极管被设计成具有非常陡峭的雪崩特性。齐纳二极管是大量掺杂的硅二极管，不像普通二极管在相对较低的电压下表现出脉冲反向击穿。
齐纳二极管允许电流以与理想二极管类似的方式向正向流动，而且当电压高于某一被称为击穿电压的值时，它还允许电流向反方向流动。这个电压也可以称为齐纳膝电压或齐纳电压。
如果二极管的电压增加，温度增加，晶体离子振动的振幅更大，所有这些导致耗尽层的击穿。当击穿发生时，反向电流会急剧增加。大量变化的反向电流可以通过二极管而不损坏它。
因此齐纳二极管的作用范围是反向击穿区域，反向击穿电压(Vz)在2.4 V到200 V之间。Vz值与掺杂浓度有关。当齐纳电压达到时，齐纳二极管将电流从阴极端传导到阳极端。
穿过齐纳二极管的击穿电压或齐纳电压相当地保持不变。反向电流的最大值受二极管额定功率的限制。
齐纳二极管有许多不同的种类。它们按功耗、标称工作电压、正向电流、正向电压、封装类型和最大反向电流分类。工作齐纳膝关节电压一般为5.1 V、6.2 V、15 V等。正向电流范围从200uA到200A，最常见的正向电流为10mA或200mA。
齐纳二极管在许多方面都有应用。它们被广泛用于电子电路中作为基准电压二极管，可以制备简单稳定的基准稳压电路，而且它们价格低廉，易于制造。
它们可以用作设备保护的浪涌抑制器，在切断电路中用于切断不需要的波形，在不同的切换操作中，它们可以用作参考元件，并可用于消除可能损坏电路或导致过载的尖峰信号。
齐纳二极管的反向电压不变使其成为控制输出电压的一个非常有用的组件，以对抗负载电阻的变化或输入电压的变化提供的不稳定电压源，如可再生能源系统的电池组，它将随着电池组的电荷状态的波动而波动。通过齐纳二极管的电流将改变，以保持电压在齐纳动作的可调阈值限制内。
制造商根据齐纳二极管的Vz值和室温(即25ºC)下的最大功耗对其进行评级。这是齐纳二极管可以安全地传导电流的最大反向电流的一个指示。每个齐纳膝盖电压值通常指定在最低齐纳电流。因此，用功率损耗值来指示安全工作范围。典型的功率损耗额定值为150mW ~ 50W。
齐纳二极管可以通过观察阴极末端的黑色环来识别。如果二极管是SMD元件，那么阴极端会有一个彩色带。通过识别标记在器件上的齐纳二极管代码，我们可以确定它的值。
齐纳二极管I-V特性曲线
在正向偏置条件下，齐纳二极管在规定的电流和功率范围内表现得像理想二极管，但在反向偏置条件下则不同，反向偏置条件下齐纳二极管在击穿电压下有非常陡峭的雪崩特性。
齐纳主要工作在反向偏置模式，将阳极连接到电源的负极。齐纳二极管的分类和额定电压，在他们将打开或开始进行反向偏置电流。
齐纳二极管的最大功率指定为Pz= Vz我z马克斯它是一个功能的计划和结构的二极管。曲线的膝盖一般近似为I的10%z马克斯,也就是说,我z分我= 0.1z马克斯．
一般使用齐纳二极管来调节电压。在反向偏置条件下，即使提高输入电压，齐纳二极管也能提供恒定的输出电压。有两个单独的机制可能会导致齐纳二极管击穿:
雪崩击穿
它主要在大约5.5伏特以上。这种机制也被称为撞击电离或雪崩倍增。对于反向传导，有必要可视化雪崩击穿的现象。当一个大的负偏置被施加到PN结时，这个过程开始了，足够的能量被传递给半导体中热产生的少数电荷载流子。
因此，自由载流子获得所需的动能来打破共价键并产生一种电场通过与晶体粒子的碰撞。在碰撞中产生的载流子有助于产生反向电流，远远超过正常的反向饱和电流，也可能拥有足够的能量来参与碰撞，创造一个额外的电场和冲击电离的雪崩效应，一旦提供了足够高的反向偏置，这个传导过程发生非常像雪崩:一个电子可以电离几个其他电子。
齐纳击穿
它主要低于大约5.5伏特。这种机制也被称为高场发射机制。齐纳击穿现象与雪崩击穿的概念有关。齐纳击穿是通过欧姆接触附近的重掺杂区域实现的。
这是第二种干扰晶体原子共价键和增加反向偏置齐纳二极管电流的方法，以保持在比正常二极管低得多的比电压。反向偏置电压被称为齐纳电压，发生这种机制是由二极管掺杂浓度决定的，当耗尽层场宽度足以破坏共价键，并导致由于电场产生的自由载流子数量膨胀时发生。
半导体中真正的齐纳效应可以用两个更高级的能带来解释。两个较高的能带即导带和价带。
无论是这两种效应，还是这两种机制的结合，都显著增加了反向偏置区域的电流，而对跨结电压降的影响可以忽略不计。当施加的反向偏置电压大于预定电压时，齐纳击穿发生。
通过控制掺杂浓度和避免表面缺陷，使齐纳击穿电压变得尖锐和明显。穿过齐纳二极管在击穿区域的电压几乎是恒定的，这是一个基本的概念在调节电压。
齐纳二极管作为稳压器
齐纳二极管的I-V特性使其适用于电压调节器等应用。电压稳定器是一组元件的组合，旨在确保电源的输出电压相当地保持恒定。由于反向偏置电压超过一定值后，由于少数电荷载流子开始流过二极管而产生反向电流，因此采用齐纳二极管进行过电压保护。
保持齐纳二极管与可变负载电阻R并联l，确保在负载电流和电源电压变化时输出电压不变。在实际电路中，电流源最简单的形式是电阻。使用齐纳二极管作为调压器的关键是，只要齐纳二极管反向偏置，大于几个微安培的电流流必须伴随着一个大于齐纳电压的电压。
这种电路布置方式为连接到终端的设备提供了安全保障。这种调整电路的安排被称为分流调整器，其中调整元件与负载并联放置。系统的输入电压是几伏特，只要它超过期望的输出电压，一个稳定的电压将产生通过齐纳二极管。
通常情况下，反向电流不应超过正常值，但是，如果由于电路结构中的任何故障而使电流超过最大允许限度，系统就会永久损坏。然而，为了避免不平衡的性能，齐纳二极管被用于许多测量仪器的电压基准。
当输入电压增加时，通过齐纳二极管的电流增加，但电压下降保持不变，这是齐纳二极管所需要的必要特性。因此，电路中的反向电流增加了，通过电阻的压降增加的量等于施加的输入电压和齐纳二极管齐纳膝盖电压之间的差。
调整系统的输出电压固定为齐纳二极管的齐纳膝电压，可用于要求电压固定为固定值的功率器件。齐纳二极管将继续调节电压，直到齐纳二极管电流降到最小I以下z分反向击穿区域的值。
齐纳二极管调节器
在起爆时，根据所需电压选择齐纳二极管。在理想的齐纳二极管的帮助下，电压调节器的构造很容易，只需将二极管连接在不受管制的电压源和地之间。
源电阻R年代与齐纳二极管串联，以限制通过二极管的电流，电压源通过组合连接。齐纳二极管的阴极端与电压源的正端相连接，使齐纳二极管在反向偏置状态下工作在击穿区域。
当负载不连接齐纳二极管，没有负载电流将传导，所有的电流由于电路将通过齐纳二极管耗散最大的功率，导致过热的二极管和损害永久。
选择合适的串联电阻R值年代也很重要，因为它还会导致更大的二极管电流，因此在无负载或高阻抗条件下，二极管的最大功耗不应超过。
当负载与齐纳二极管并联时，负载上的电压与齐纳二极管电压相同。但是源电压必须大于齐纳电压，齐纳电流的上限取决于齐纳二极管的额定功率;否则齐纳电压将简单地跟随施加的输入电压。
齐纳二极管和电阻都应该有一个高的功率额定值来处理电路中的所有电流，这也是必要的。如果齐纳二极管上存在解耦电容，则更有助于为直流电源提供额外的平滑，这对于稳定电压是必要的。
齐纳二极管系列
当两个或两个以上齐纳二极管的方式使第一齐纳二极管的阴极连接到第二齐纳二极管的阳极，同样地，第二齐纳二极管的阴极连接到第三齐纳二极管的阳极，这种连接类型称为齐纳二极管的串联连接。在这种连接中，整个电路的总电压等于连接中所有齐纳二极管的电压之和。
从上图可以看出，3V齐纳二极管是串联的。该串联连接的齐纳总电压为9V。每个齐纳二极管的齐纳电压额定值应该是大多数应用的最佳选择。
通用电子电路特性齐纳二极管，额定功率500mW，BZX55齐纳二极管系列或较大的1.3W，BZX85齐纳系列是最常用的齐纳二极管。500mW, BZX55系列齐纳二极管的范围从2.4伏特到近100伏特不等。
稳压二极管电压
BZX55-Series:
功耗:0.5 W
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BZX85-Series:
功耗:1.3 W
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齐纳二极管快船队
基于齐纳二极管的箝位电路限制了输入波形的某一部分，这些齐纳二极管箝位电路通常用于电路保护和输入波形的整形。考虑一个如图所示的剪切电路。如果我们想要截取3.2 V以上的波形，我们将使用3.2 V齐纳二极管。
输出波形可以被大于3.2 V的正极截断，并保持恒定的输出。在负侧的波形被夹在0.7 V，在那里齐纳二极管打开和作为一个硅二极管。
如图所示的二极管和电源将防止输出电压超过0.7V。齐纳二极管剪切电路用于消除振幅和电压峰值中的噪声，电压调节，并从现有的信号中产生新的波形，如将正弦波形的峰值进行平方以获得矩形波形。
在相反的方向连接齐纳二极管，背靠背的方式产生一个交流稳压器，可以用作方波发生器。它是最常用的齐纳二极管连接，用于截断波形和保护电子电路的过电压。
两个齐纳二极管通常连接在电源的输入端，在正常工作时，电路中的一个齐纳二极管是OFF的，而另一个齐纳二极管没有或几乎没有影响。
另一方面，如果施加到电路的输入电压超过最大限制，则齐纳二极管打开，它将夹紧施加到电路的输入信号，以保护电路。
