穩壓二極管（Zener Diode）和恒流二極管（Constant Current Diode, CRD）是功能完全不同的半導體器件，核心差異體現在輸出特性、工作原理、電路角色及典型應用四大維度。以下從專業角度系統解析兩者的本質區別，并通過類比、參數對比和場景化分析幫助快速理解：

一、核心功能對比：恒壓 vs 恒流

二、關鍵參數對比：從數字看本質差異

三、工作原理差異：從PN結特性看本質

1. 穩壓二極管：電壓鉗位機制

• 物理機制：

• 反向擊穿時，PN結的雪崩效應或齊納隧道效應使電壓幾乎不變，電流隨負載變化（需限流電阻）。

• 電路角色：

• 類似“電壓基準錨點”，將輸入電壓的不穩定部分通過電阻消耗，為后級電路提供穩定電壓。

• 關鍵限制：

• 輸出電流受功率限制（如1W穩壓管最大電流約200mA@5.1V）。

2. 恒流二極管：電流自調節機制

• 物理機制：

• 基于JFET（結型場效應管）或雙極型晶體管的正向導通特性，通過內部反饋動態調節電流（如基區寬度調節）。

• 電路角色：

• 類似“電流自動調節器”，無論輸入電壓或負載電阻如何變化，始終輸出固定電流。

• 關鍵限制：

• 輸出電壓受輸入電壓和負載電阻限制（需滿足：輸入電壓 > 擊穿電壓 + 負載壓降）。

四、應用場景對比：何時選誰？

1. 穩壓二極管的典型應用

• 電壓基準：為ADC、DAC、運放提供高精度參考電壓（如LM4040基準源）。

• 電路保護：鉗位瞬態過壓（如RS-485總線保護，鉗位至±7V）。

• 簡單電源：低成本穩壓（如12V轉5V，需限流電阻）。

2. 恒流二極管的典型應用

• 傳感器偏置：為光電二極管、熱敏電阻提供穩定偏置電流（如82GJ恒流管+硅光電二極管）。

• LED驅動：低成本LED恒流驅動（如82GJ輸出80μA，串聯電阻調壓至所需電流）。

• 電池供電：適應輸入電壓波動（如太陽能LED照明，電池電壓從3V降至2V時電流恒定）。

五、設計邏輯差異：電路中的角色

1. 穩壓二極管的設計要點

• 必須外接限流電阻：

• 計算電阻值：R = (輸入電壓 - 穩壓值) / 最大工作電流

• 示例：輸入12V，穩壓5.1V，最大電流20mA → R = (12-5.1)/0.02 = 345Ω（取標稱值330Ω）。

• 溫度補償：

• 負溫度系數需通過串聯正溫度系數電阻（如NTC）或選擇零溫度系數型號（如5.6V穩壓管）抵消。

2. 恒流二極管的設計要點

• 通過外接電阻調壓：

• 輸出電壓 = 恒定電流 × 負載電阻（如80μA × 10kΩ = 0.8V基準）。

• 輸入電壓裕量：

• 輸入電壓必須 > 擊穿電壓 + 負載壓降（如82GJ擊穿3V，輸出1V，輸入需>4V）。

六、本質總結：選型邏輯

七、直接結論：選型指南

1. 選穩壓二極管：

• 需要固定電壓輸出（如5V基準）。

• 電路負載為低阻抗（如運放、ADC）。

• 需考慮溫度補償和限流電阻設計。

2. 選恒流二極管：

• 需要固定電流輸出（如傳感器偏置、LED驅動）。

• 電路負載為高阻抗（如光電二極管）。

• 需保證輸入電壓裕量（>擊穿電壓+負載壓降）。

3. 替代方案：

• 高精度需求：穩壓二極管→帶隙基準源；恒流二極管→恒流源IC（如LM334）。

• 低成本需求：穩壓二極管+電阻 vs 恒流二極管（需權衡精度與成本）。

八、擴展思考：混合設計與典型案例

案例1：精密儀表供電電路

• 需求：同時提供高精度電壓基準（5V）和傳感器恒流偏置（10μA）。

• 方案：

• 穩壓二極管（如LM4040-5.0）提供5V基準。

• 恒流二極管（如82GJ，通過外接電阻分壓至10μA）為傳感器偏置。

• 優勢：結合兩者優勢，提升系統穩定性。

案例2：太陽能LED照明

• 需求：電池電壓從3V降至2V時，保持LED電流恒定（10mA）。

• 方案：

• 恒流二極管（如CRD82，擊穿電壓2V，輸出80μA，串聯電阻調整至10mA）。

• 穩壓二極管方案：需復雜升壓電路+限流電阻，成本高且效率低。

• 結論：恒流二極管直接適應電池電壓波動，簡化設計。

九、終極對比：一句話總結

• 穩壓二極管：“電壓守門員”——輸入電壓≥擊穿電壓時，強制輸出固定電壓，電流隨負載變化。

• 恒流二極管：“電流調節器”——輸入電壓變化時，強制輸出固定電流，電壓隨負載變化。

通過理解兩者的本質差異（恒壓 vs 恒流）和核心參數（精度、溫度系數、動態特性），可快速匹配實際需求，避免過度設計或功能不足。