Un diodo Zener è un dispositivo di riferimento di tensione che utilizza le caratteristiche di polarizzazione inversa di una giunzione drogata positivo-negativo (PN), che è costituita da materiali semiconduttori di tipo positivo (P) e negativo (N). Mentre un diodo normale ha una tensione di rottura inversa relativamente alta, un diodo Zener ha una rottura inversa a partire da 1.2 volt di corrente continua (VDC). Il diodo Zener, come il normale diodo, ha una banda per contrassegnare il catodo, ovvero l’elettrodo negativo. Nella polarizzazione diretta, dove l’anodo è positivo e il catodo è negativo, il diodo Zener funziona come un normale diodo.
Nell’operazione di polarizzazione inversa, il diodo normale rimane come un circuito aperto per un’ampia gamma di tensioni. Il diodo normale può avere una tensione di rottura inversa di circa 160 volt (V), e questa tensione è il livello di picco comune di una tensione di linea di alimentazione a corrente alternata (VAC) di 110 volt. Il diodo Zener ha una tensione inversa molto più bassa. Ad esempio, un diodo Zener da 6.8 V raggiungerà il guasto e manterrà la corrente consentita dalla sua potenza nominale. La dissipazione di potenza nel diodo deve essere circa la metà della potenza nominale del diodo.
Un diodo Zener da 1 watt (W) consentirà un massimo di 0.147 ampere (A). È buona norma consentire che metà della potenza nominale venga continuamente dissipata nel dispositivo; pertanto, la corrente dovrebbe essere dimezzata a 0.0735 A o 73.5 milliampere (mA). A questa corrente, il diodo da 1 W-6.8 V sarà appena caldo. Va notato che questo diodo sarebbe in grado di fornire circa 70 mA a un carico esterno a 6.8 V. Ciò rende questo diodo un semplice regolatore di tensione.
Il diodo Zener può essere collegato a un dispositivo inseguitore di tensione come un circuito inseguitore di emettitore a transistor a giunzione bipolare (BJT) negativo-positivo-negativo (NPN). In precedenza, l’uscita positiva era al catodo polarizzato inversamente, quindi il catodo sarà invece collegato alla base di un NPN BJT. Il follower dell’emettitore tratterà la tensione di base e utilizzerà il suo guadagno per fornire una tensione dell’emettitore che è quasi la stessa della tensione di base: questo lo rende un follower dell’emettitore. L’emettitore BJT seguirà la tensione del diodo meno la caduta di tensione base-emettitore di silicio di circa 0.7 V e l’uscita sull’emettitore è di circa 6.1 V CC. Se la costante di trasferimento diretto del guadagno di corrente diretta del transistor è 100, l’interazione diodo e transistor fornisce una tensione regolata di circa 6.1 V CC da quasi 0 A a circa 6 A.