穩壓二極管和恒流二極管因核心功能差異（恒壓 vs 恒流），在電路中承擔不同角色，其應用場景具有高度互補性。以下從功能需求、典型應用、設計考量三個維度，結合實際案例和對比表格，系統梳理兩者的核心應用場景及選型邏輯。

一、穩壓二極管的核心應用場景

1. 電壓基準與參考源

• 應用場景：

• ADC/DAC參考電壓：為模數轉換器提供高精度電壓基準（如5.1V穩壓管+LM385，精度±0.5%）。

• 運放偏置電壓：為運算放大器提供穩定參考（如TL431可編程穩壓器，輸出2.5V~36V）。

• 關鍵需求：

• 高精度（±1%以內）、低噪聲、長期穩定性。

• 溫度補償：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）抵消負溫度系數（-2mV/℃@5.1V）。

2. 電路保護與鉗位

• 應用場景：

• 瞬態電壓抑制：保護后級電路免受浪涌沖擊（如TVS二極管替代方案，用于低能量浪涌）。

• 信號鉗位：限制信號電壓范圍（如RS-485總線過壓保護，鉗位至±7V）。

• 典型案例：

• 汽車電子中，穩壓二極管（如1N4733A，5.1V）并聯在CAN總線收發器輸入端，防止靜電或浪涌損壞。

3. 簡單電源與低成本方案

• 應用場景：

• 低成本穩壓電源：為低功耗電路提供基礎電壓（如12V轉5V，限流電阻+1N4733A）。

• 指示燈供電：驅動LED（需串聯限流電阻，如1kΩ電阻+5.1V穩壓管+LED）。

• 適用條件：

• 低電流需求（<50mA）、對精度要求不高（±5%以內）的場景。

二、恒流二極管的核心應用場景

1. 傳感器偏置與驅動

• 應用場景：

• 光電二極管偏置：為光敏器件提供穩定偏置電流（如82GJ恒流管+硅光電二極管，消除光照強度變化對電流的影響）。

• 熱敏電阻線性化：通過恒流激勵實現溫度-電壓線性轉換（如PT100傳感器，恒流二極管+高精度ADC）。

• 優勢：

• 抗電壓波動：輸入電壓變化時電流恒定，提升測量精度。

• 簡化電路：無需復雜反饋網絡即可實現恒流。

2. LED驅動與照明控制

• 應用場景：

• 低成本LED恒流驅動：替代專用LED驅動IC（如82GJ恒流管+LED串聯，電流精度±8%）。

• 背光調光：為LCD背光提供穩定電流（如3.3V輸入+82GJ恒流管+白光LED）。

• 設計要點：

• 外接電阻調壓：通過電阻將恒定電流轉換為電壓（如82GJ輸出80μA，串聯10kΩ電阻得到0.8V基準）。

• 輸入電壓裕量：需保證輸入電壓≥擊穿電壓+輸出電壓（如82GJ擊穿3V，輸出1V，輸入需>4V）。

3. 電池供電與寬輸入范圍電路

• 應用場景：

• 便攜式設備：為傳感器或負載提供穩定電流（如太陽能供電系統，恒流二極管+超級電容）。

• 電源波動容忍：輸入電壓從3V到5V變化時，負載電流保持恒定（如82GJ在3V~5V輸入下輸出80μA±5%）。

• 典型案例：

• 無線傳感器節點中，恒流二極管（如CRD82）為土壤濕度傳感器提供穩定偏置，避免電池電壓下降導致測量誤差。

三、應用場景對比與選型指南

1. 核心對比表

2. 選型邏輯

• 選穩壓二極管：

• 電壓基準需求：如ADC參考、運放偏置。

• 過壓保護需求：如總線鉗位、浪涌抑制。

• 低成本穩壓需求：如指示燈供電、簡單電源。

• 選恒流二極管：

• 恒流驅動需求：如LED、傳感器偏置。

• 抗電壓波動需求：如電池供電、寬輸入范圍。

• 低電壓基準需求：如0.8V~6V范圍，通過外接電阻靈活調整。

四、典型應用案例解析

案例1：精密儀器電壓基準

• 需求：為高精度儀表提供5V基準電壓，精度要求±0.1%。

• 方案：

• 穩壓二極管：TL431可編程穩壓器（精度±0.5%）+ 高精度電阻分壓網絡（±0.05%）。

• 替代方案：帶隙基準源（如LM4040，精度±0.1%），成本更高但無需外接電阻。

• 結論：穩壓二極管適用于高精度電壓基準，但需通過補償和分壓網絡提升精度。

案例2：光電傳感器偏置

• 需求：為硅光電二極管提供10μA恒定偏置電流，消除光照強度變化對電流的影響。

• 方案：

• 恒流二極管：82GJ（輸出80μA，通過外接電阻分壓至10μA）。

• 替代方案：運放恒流源（精度±0.1%，但成本高、電路復雜）。

• 結論：恒流二極管是低成本、高可靠性的傳感器偏置方案。

案例3：太陽能LED照明

• 需求：在電池電壓從3V降至2V時，保持LED電流恒定（10mA）。

• 方案：

• 恒流二極管：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，簡化電路設計。

五、擴展應用與混合設計

1. 穩壓二極管的擴展應用

• 可編程穩壓器：通過外接電阻調整TL431的輸出電壓（2.5V~36V）。

• 負壓基準：利用穩壓二極管+運放實現負電壓輸出（如-5V基準）。

2. 恒流二極管的擴展應用

• 恒流源IC替代：在精度要求更高時，使用LM334（精度±0.5%，電流范圍1μA~10mA）。

• 低電壓基準：通過恒流二極管+高精度電阻生成低電壓基準（如0.8V）。

3. 混合設計案例

• 精密儀表供電電路：

• 穩壓二極管：提供5V高精度基準電壓。

• 恒流二極管：為傳感器提供恒定偏置電流。

• 優勢：同時滿足電壓基準和恒流驅動需求，提升系統穩定性。

六、總結：場景化選型建議

七、直接結論：場景化選型指南

• 要電壓基準：

• 選穩壓二極管（需注意精度、溫度補償、限流電阻設計）。

• 要恒流驅動：

• 選恒流二極管（需注意外接電阻調壓、輸入電壓裕量）。

• 復雜需求：

• 混合使用穩壓二極管和恒流二極管，或升級至專用基準源（如帶隙基準、恒流源IC）。

通過理解兩者的核心差異和應用場景，可快速匹配實際需求，避免過度設計或功能不足，實現低成本、高可靠性的電路設計。