分立齐纳二极管型固态直流电压标准

　　齐纳二极管是50年代固体物理学的发现，它是一个固态的稳压器。早期的齐纳二极管不是特别稳定的，并且具有比较高的噪声电平。现在.经过改进的齐纳二极管的稳定性可以超过饱和标准电池。然而，即使是按相同的工艺、同一批制作的齐纳二极管.其长期稳定性也可能有很大的不同。在短期测试中可能无法发现这种区别。但是，在精密控制的环境条件和电气工作条件下.监测长期稳定性的选择工艺，则一定能够确定这种长期稳定性的区别。

　　分立齐纳二极管确实具有很多人们期望的特性。它在机械上是稳定的，不受相当水平的冲击和振动的影响。在经受了极端的温度变化以后，它也相对比较稳定。

　　大多数齐纳二极管都有温度系数(TC)。可以挑选出具有低温度系数的齐纳二极管，并使用补偿电路工作，这样就能使它在几度的温度范围(2到3℃)之内接近于零温度系数。在制造打算用作参考电压的齐纳二极管时，应使它具有接近2 mV/℃的正温度系数。然后把它和一个具有大约为-2 mV/℃的负温度系数的正向偏置硅二极管组合在一个外壳之内。通过这种组合方法就得到了低温度系数的器件。齐纳二极管还可以工作在一个小的控温炉内。在很多的数字多用表和校准器中，齐纳二极管都用来作为主直流电压参考基准。图7-11表示的是一个带有集成正向偏置二极管的温度补偿齐纳二极管。

　　齐纳参考二极管的典型工作电压在6.2 V到6.3 V之间。它是一个并联型稳压器。齐纳二极管不会由于其输出端发生短路而损坏。当短路现象去掉以后，它会迅速地重新建立起输出电压。如果从齐纳二极管吸取一个小的电流，那么由于在其通常大约为20Ω的输出阻抗上的IR电压降的作用，其输出的参考电压将会发生变化。

　　在需要参考电压能够给出输出电流的应用场合，可以把齐纳二极管的电压连到一个运算放大器电压跟随器的同向(1)输入端。该缓冲放大器将提供所需的电流。齐纳二极管的工作电压大大减小了连接导线和开关中的热电动势的影响。

　　然而，对于实验室来说，并不是一个很方便的参考电压数值。人们喜欢使用10V或者10V的倍数。因此，在实验室中，用作一级标准(primary standard)或传递标准的大多数固态电压参考标准都设计成输出10V电压或者输出10V和两种电压。为了得到这些电压值，可以把齐纳二极管的电压用作一个良好稳压的、可调的精密电源的参考电压。该电源的放大器提供对齐纳二极管参考电压的隔离，使得参考电压具有输出更大电流的能力，并且在不慎发生短路时提供电流限制能力。

　　和参考放大器相比，分立放大器的缺点是可能会在参考电压中引入很大的误差项。放大器的偏置漂移和噪声、分压器的漂移、输出调节控制电路的漂移等所有这些因素都直接加到齐纳二极管参考电压的漂移上，从而影响了10V电平的输出电压。如果该标准还具有1 V和/或1. 018V的输出电压，那么这些电压一般是用一个或多个电阻分压器从10V输出分压而得，这样，这些输出电压的误差就是10V输出电压的误差与分压器和低压输出调节电位器的漂移所引起的附加误差之和。