在电路中通常需要用到参考电压，即提供一个恒定的精确的电压值。比如稳压电路、比较器电路、微控制器的Vref，这些电路都需要提供参考电压。很多厂家都提供了参考电压芯片，不过最简单最省钱的方式是使用齐纳二极管。

齐纳二极管

齐纳二极管也是一个PN结器件，但不同于整流二极管，其工作在反向击穿区。通过精确的控制掺杂浓度，可以设置其击穿电压，电压范围可以在1.8~200V之间。下图是其电路图符号和伏安特性图。

从伏安特性图中可以看出，当达到反向击穿电压后，电流急剧变化，但是电压变化很小。

其常用的工作电路如下图所示。其稳压过程可以观察下面的动图，在动图中流过R1的电流，在负载电阻变化的过程中，流过R1的电流保持恒定，因此使得R1上的电压保持不变，从而在齐纳二极管D1和负载R2并联电路两端的电压也保持不变。当负载R2增大时，流过R2的电流降低，而流过D1的电流增加，从而使总电流保持不变。

齐纳二极管的基本参数

下图是齐纳二极管的反向特性图，齐纳二极管工作在稳压状态，其反向电流不能低于IZK，当电流低于拐点时，电压急剧减小，失去了稳压功能。同样，电流也不能超过IZM ，否则电流过大会烧毁二极管。当通过齐纳二极管的电流在IZK~IZM 之间时，其端电压基本保持不变。在图中还有一个IZT ，这个是数据手册中额定齐纳电压VZT时的反向电流，称为齐纳测试电流。

下面截取1N446x的数据手册。

表中VZ表示齐纳电压。以1N4461为例，在测试电流IZT下，其两端的电压为齐纳电压，即流过1N4461的电流为37mA时，其两端电压为6.8V。其拐点电流IZK是1mA，也就是流过其的电流必须要大于1mA才能起到稳压的作用，允许的齐纳最大电流是210mA，即当流过1N4461的电流大于210mA时就可能损坏二极管。IZSM是允许的最大脉冲电流，当脉冲宽度为8.3ms时，其能承受最大电流为2.1A。IR是反向的漏电流，也就是在还没有达到齐纳拐点电流IZK之前，在VR这个电压下的电流。

限流电阻的选择

在应用的时候，除了要选择合适的齐纳二极管型号，还需要选择合适的限流电阻的阻值，即上面电路图里的R1。在选择限流电阻时需要注意：

1. 流过齐纳二极管的电流必须要大于齐纳拐点电流IZK，否则齐纳二极管无法工作在稳压的区域；

2. 流过齐纳二极管的电流不能大于齐纳最大电流IZM，否则可能烧毁齐纳二极管。

以上图的电路为例，RS为限流电阻，根据基尔霍夫电流定律可知，流过限流电阻的电流ISUPPLY等于流过齐纳二极管IQ和流过负载ILOAD的电流的和，可以列出下面2个式子。

ISUPPLY  = IQ + ILOAD

VIN = VRS + VREF

所以可以得到如下的计算方式，从而推算出RS的阻值范围，选择合适的阻值。

计算的时候，可以简化一些运算，比如认为输入电压是恒定的，即VIN_MAX=VIN_MIN ，IQ可以取IZT的值来计算。

缺点和改进

齐纳二极管的稳压值还是会受到流过其两端的电流的影响的，当流过它的电流在小范围波动时，其稳压效果不错，因此可以作为参考电压电路使用，因为参考电压一般不会输出太大的电流。但如果用于稳压电路的话，由于负载的波动会引起电流的波动，使得齐纳二极管两端的电压也会波动，因此最好不要直接用于稳压电路。要用到稳压电路是可以将齐纳二极管和晶体管或者运算放大器结合使用。