二極管在穩壓電路中的應用主要基于其單向導電性和特定類型二極管（如穩壓二極管）的電壓穩定特性。以下是詳細解釋：

一、普通二極管的穩壓作用（有限場景）

1. 正向導通壓降的利用：
   • 原理：普通二極管在正向導通時，兩端會保持一個相對穩定的壓降（硅管約0.6-0.7V，鍺管約0.2-0.3V）。
   • 應用場景：在低電壓、小電流的電路中，可通過串聯多個二極管來分壓，實現簡單的穩壓功能。例如，用3個硅二極管串聯可獲得約1.8-2.1V的穩定電壓。
   • 局限性：壓降受溫度影響較大（溫度每升高1℃，壓降約降低2mV），且穩壓值不可調，僅適用于對精度要求不高的場合。
2. 反向截止的隔離作用：
   • 原理：二極管反向截止時，可阻止電流反向流動，保護電路免受反向電壓損害。
   • 應用場景：在穩壓電路中，二極管可作為隔離元件，防止輸入電壓波動或負載變化對穩壓部分的影響。

二、穩壓二極管（齊納二極管）的核心穩壓原理

穩壓二極管是專門為穩壓設計的二極管，其穩壓原理基于反向擊穿特性：

1. 反向擊穿特性：
   • 工作原理：當穩壓二極管反向偏置且電壓達到擊穿電壓（VZ?）時，電流急劇增加，但電壓幾乎保持不變。二極管兩端擊穿后的電壓保持擊穿電壓不變，但內阻會急劇的較少，因此電流會急劇增加！！！！在外部電壓不變的情況下，如果電流增加，則是通過降低電阻，來保持VZ的電壓保持不變。Vrs電阻兩端的壓降會變大！！！RS電阻，通過流過的電流大小的動態變化來實現動態分壓的作用！！！這樣不會傷害RL的電路。在上述
   • 擊穿類型：穩壓二極管的擊穿是電擊穿（可逆），撤去反向電壓后，二極管可恢復原狀，不同于普通二極管的熱擊穿（不可逆）。
2. 穩壓過程：
   • 輸入電壓升高：當輸入電壓Vin?升高時，穩壓二極管兩端電壓VZ?試圖升高，但擊穿特性使VZ?保持穩定，多余電壓降落在限流電阻R上。
   • 負載電流變化：當負載電流IL?增大時，穩壓二極管電流IZ?減小，以維持總電流（I=IZ?+IL?）和VZ?不變；反之亦然。
3. 關鍵參數：
   • 穩定電壓VZ?：穩壓二極管在擊穿狀態下的兩端電壓，是穩壓電路的核心參數。
   • 動態電阻rz?：穩壓二極管兩端電壓變化量與電流變化量之比，rz?越小，穩壓性能越好。
   • 額定功率PZ?：穩壓二極管允許的最大耗散功率，超過可能導致損壞。

三、典型穩壓電路分析

以最簡單的穩壓二極管穩壓電路為例：

1. 電路組成：
   • 輸入電壓Vin?、限流電阻R、穩壓二極管DZ?（反向偏置）、負載電阻RL?。
2. 工作原理：
   • 穩壓過程：當Vin?或RL?變化時，通過調整IZ?和IL?的分配，保持VZ?穩定。
   • 限流電阻作用：限制通過穩壓二極管的電流，防止其因過熱而損壞。
3. 設計要點：
   • 選擇穩壓二極管：根據所需穩定電壓VZ?和負載電流范圍選擇合適的穩壓二極管。
   • 計算限流電阻：根據輸入電壓范圍、VZ?和穩壓二極管的最大電流IZM?計算限流電阻R的值。

四、二極管穩壓電路的優缺點

1. 優點：
   • 結構簡單：僅需少量元件即可實現穩壓功能。
   • 成本低廉：穩壓二極管價格低，適合大規模應用。
   • 響應速度快：對電壓變化的響應迅速，適合高頻電路。
2. 缺點：
   • 穩壓值有限：穩壓二極管的穩定電壓范圍有限，通常為幾伏至幾百伏。
   • 輸出電流受限：穩壓二極管的輸出電流較小，不適合大功率應用。
   • 效率較低：限流電阻上會消耗一定功率，降低電路效率。

五、二極管穩壓電路的應用場景

1. 小功率穩壓電源：
   • 為低功耗電路提供穩定電壓，如電子表、計算器等。
2. 基準電壓源：
   • 在模數轉換器（ADC）、數模轉換器（DAC）等電路中提供穩定的基準電壓。
3. 保護電路：
   • 防止輸入電壓過高或負載變化對電路造成損害，如過壓保護、浪涌抑制等。
4. 信號調理：
   • 在信號處理電路中，對信號進行限幅或鉗位，防止信號過載。