英语翻译：

【计】 Zener diode

分词翻译：

齐的英语翻译：

all ready; neat; similar; simultaneously; together; uniform
【医】 trans-

纳的英语翻译：

accept; admit; receive
【计】 nano

二极管的英语翻译：

diode
【化】 diode

专业解析

齐纳二极管（Zener Diode），中文又称稳压二极管，是一种利用半导体PN结反向击穿特性实现电压稳定的特殊二极管。其英文术语源于美国物理学家克拉伦斯·齐纳（Clarence Zener）发现的齐纳击穿效应。以下是详细解释：

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一、核心原理与特性

当齐纳二极管施加反向电压并达到特定阈值（齐纳电压 Vz）时，会发生齐纳击穿或雪崩击穿现象。此时，二极管进入低阻抗状态，反向电流急剧增大，但两端电压几乎保持恒定。这种特性使其成为理想的电压稳压元件：

• 稳压范围：Vz值涵盖2V至200V，常见规格如3.3V、5.1V、12V等。
• 温度系数：Vz < 5V时以齐纳击穿为主（负温度系数），Vz > 7V时以雪崩击穿为主（正温度系数）。
• 功率容限：需根据电路电流选择功率等级（如500mW、1W、5W），避免过热失效。

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二、关键应用场景

1. 电压基准源

   为模拟电路（如运算放大器）或ADC/DAC提供稳定参考电压。

2. 过压保护

   并联在敏感器件输入端，当电压超过Vz时导通分流，保护后级电路。

3. 电源稳压

   用于低功耗线性稳压电路（如并联稳压器），成本低但效率有限。

4. 波形整形

   将交流信号削波至特定电压水平，生成方波或脉冲信号。

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三、与普通二极管的区别

特性	齐纳二极管	普通二极管
工作模式	主要利用反向击穿区	正向导通，反向截止
反向电压耐受	精确控制击穿电压（Vz）	反向击穿即损坏
用途	稳压、保护	整流、开关

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四、选型注意事项

• 精度：Vz公差通常为±5%（标准级）或±1%（精密级）。
• 动态电阻（Zz）：越小则稳压性能越好（如1Ω优于10Ω）。
• 温度稳定性：需根据应用环境选择温度补偿型（如1N829A）。

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权威参考文献

1. 国家标准术语

   《GB/T 6571-1995 半导体器件 分立器件 第2部分：整流二极管》定义稳压二极管特性参数。

2. IEEE标准

   IEEE Xplore文献库收录齐纳击穿机理分析（DOI: 10.1109/TED.2019.2952830）。

3. 开源硬件手册

   OSHWLab提供的齐纳二极管电路设计指南（oswhlab.org/zener-applications）。

4. 维基百科词条

   “Zener diode”词条详述历史背景与物理机制（en.wikipedia.org/wiki/Zener_diode）。

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五、典型电路示例

并联稳压电路：

Vin ────┬───╮
R Z (Vz=5.1V)
│ │
Vout ───┴───┴── GND

当Vin波动时，Vout稳定在5.1V，多余电流通过齐纳二极管泄放。电阻R需满足：

$$R < frac{V{in(min)} - Vz}{I{load(max)} + I{z(min)}}}$$

确保最小负载下仍可维持击穿。

网络扩展解释

齐纳二极管（Zener Diode），又称稳压二极管，是一种利用反向击穿特性实现电压稳定的半导体器件。以下从原理、结构、应用等角度综合解释：

1.定义与核心功能

齐纳二极管是一种特殊设计的PN结二极管，通过反向击穿效应在电路中实现稳压功能。当反向电压达到其击穿值（齐纳电压）时，即使电流大幅变化，其两端电压仍保持几乎恒定。

2.工作原理

• 反向击穿机制：当反向偏置电压达到齐纳电压时，PN结发生击穿。根据掺杂浓度不同，击穿机制分为两种：
  • 齐纳击穿（高掺杂）：低电压下（约5V以下）由量子隧穿效应主导。
  • 雪崩击穿（中低掺杂）：高电压下由载流子碰撞电离引发。
• 稳压特性：击穿后，电流在允许范围内变化时，电压稳定在齐纳值附近。

3.结构特点

• 重掺杂：相比普通二极管，齐纳二极管掺杂浓度更高，以实现可控击穿。
• 反向使用：普通二极管正向导通，而齐纳二极管主要工作在反向击穿状态。

4.主要应用

• 稳压电路：为负载提供恒定电压（如电源模块）。
• 电压基准：作为ADC、DAC等器件的参考电压源。
• 过压保护：并联在敏感元件两端，吸收异常高压。

5.注意事项

• 功率限制：需控制反向电流避免过热损坏（一般需串联限流电阻）。
• 正向特性：正向导通时与普通硅二极管类似（约0.7V），但非主要用途。

公式示例（齐纳击穿电压）：

$$ V_Z = frac{E_g cdot q}{2epsilon} cdot sqrt{frac{N_A N_D}{N_A + N_D}} $$ 其中，(V_Z)为齐纳电压，(E_g)为禁带宽度，(N_A/N_D)为掺杂浓度。

如需更深入技术参数（如温度系数、动态电阻），可参考权威半导体厂商资料。

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