稳压管(齐纳管)使用参考

经常看到问关于稳压管（齐纳管）的问题，所以略做总结。

齐纳管一般有两种用法（以下_IZ为工作电流，U_Z为标称稳压电压，U_W为实际工作电压）：

1.  正常工作时处于“导通”状态，I_Z≥0.1mA量级，此时齐纳管起稳压作用，U_W≈U_Z。
2.  正常工作时处于“截止”状态，即U_W<U_Z，I_Z为1μA量级（至少），当U_W“企图”超过UZ时，齐纳管就会导通，I_Z急剧增长，并反过来阻止U_W的继续升高，从而起到限幅或保护作用。

其实常用齐纳管主要分两类，一类就是通常所谓的“稳压管”，另一类是TVS类器件。前者通常是第一种用法，后者通常是第二种用法。但也不绝对，两者只是特性参数各有特点。普通的稳压管同样可以用作保护器件，只是响应速度差一些，不适合需要抑制极高速度脉冲干扰的场合。TVS也可以拿来当稳压管用，当然也不合适。

总结一下，我发现初学者常犯如下几种错误：

1. 把齐纳管特性想得太美好：当U_W<U_Z，I_Z≈0；一旦U_X“企图”大于U_Z，I_Z就会急剧增长，使U_W≡U_Z≡const，表现在I-V曲线上，那就是个几乎90°的折线……多么美好的事情啊！但前面那个背影窈窕的女孩真的一回头也可能是个猥琐男。对于电压较高的齐纳管（U_Z>7V），那曲线还凑合，换个低压的，例如3V的，那实际曲线真是够“柔美”的，1.5V电压时就有很大电流了，直到IZ增加到数十mA，U_Z才懒洋洋地达到标称值，简直就是个抛物线嘛。
2. 用齐纳管做保护的，一不懂世间万事皆有代价，这里的代价就是漏电流I_R（“截止”状态下的I_Z）：I_R>0；二不懂世间万事皆须留有余地，这里的余地就是确保“截止”的电压余量U_M：U_M＝U_Z-U_W>0（I_R→很小）；三不懂世间万事皆有弹性（让步），这里的弹性就是导通状态下U_W随着I_Z增加的增量U_P：U_P=U_W-U_Z>0（I_R→很大）。而且即使留了余地，付出了代价，仍然要做让步。要减小I_R，就要提高ΔU，也就是选高U_Z的管子，但这样又会降低保护的“力度”。
3.  不明白齐纳管动态内阻dV/dI>0，即U_Z会随I_Z增加。这就不多说了。
4.  不明白齐纳管的反应是比较迟钝的，U_W变化了，I_Z并不会立即跟着变，而是有延迟。而且有结电容，而且结电容有时还相当大。按教科书上的电路图，把齐纳管接到运放反馈臂上做限幅，还为自己能灵活运用运放的负反馈技术而沾沾自喜。但输入个几MHz的方波后，发现输出全不是那么回事，就懵了。

从这几条可以总结出一些原则：

1. 尽量避免使用低压齐纳管。
2. 用齐纳管做保护要合理选择U_Z，使U_WMAX＋U_M<U_Z<U_FMIN－U_P。其中U_WMAX是被保护电路最高工作电压，U_WMAX<U_Z－U_M就是要保证最高工作电压下漏电流也足够小；U_FMIN是可能损坏器件的最低电压，U_Z＋U_P<U_FMIN就是要确保达到保护作用。世间万事皆两难，工程师这个职业有时就是个寻找最佳折衷点的差使。
3. 设计电路要有“动态”的概念，电路跟人，跟一切机器一样都有反应迟钝的问题，区别只在于“更迟钝”和“更不迟钝”。
4. 记住墨菲定律：“事情凡是能够更糟糕的，就一定会更糟糕”。