Une diode Zener est un dispositif de référence de tension qui utilise les caractéristiques de polarisation inverse d’une jonction positive-négative (PN) dopée, constituée de matériaux semi-conducteurs de type positif (P) et négatif (N). Alors qu’une diode normale a une tension de claquage inverse relativement élevée, une diode Zener a un claquage inverse aussi bas que 1.2 volts de courant continu (VDC). La diode Zener, comme la diode normale, a une bande pour marquer la cathode, ou l’électrode négative. En polarisation directe, où l’anode est positive et la cathode négative, la diode Zener fonctionne comme une diode normale.
En mode de polarisation inverse, la diode normale reste en circuit ouvert pour une large plage de tensions. La diode normale peut avoir une tension de claquage inverse d’environ 160 volts (V), et cette tension est le niveau de crête commun d’une tension de ligne électrique à courant alternatif (VAC) de 110 volts. La diode Zener a une tension inverse beaucoup plus faible. Par exemple, une diode Zener de 6.8 V atteindra le claquage et maintiendra le courant que sa puissance nominale le permet. La dissipation de puissance dans la diode doit être environ la moitié de la puissance nominale de la diode.
Une diode Zener de 1 watt (W) autorisera un maximum de 0.147 ampère (A). Il est de bonne pratique de permettre à la moitié de la puissance nominale d’être dissipée en continu dans l’appareil ; par conséquent, le courant doit être réduit de moitié à 0.0735 A ou 73.5 milliampères (mA). A ce courant, la diode 1 W-6.8 V sera juste chaude. A noter que cette diode serait capable de fournir environ 70 mA à une charge externe à 6.8 V. Cela fait de cette diode un simple régulateur de tension.
La diode Zener peut être connectée à un dispositif suiveur de tension tel qu’un circuit suiveur d’émetteur à transistor à jonction bipolaire (BJT) négatif-positif-négatif (NPN). Auparavant, la sortie positive était à la cathode polarisée en inverse, de sorte que la cathode sera plutôt connectée à la base d’un NPN BJT. L’émetteur suiveur tracera la tension de base et utilisera son gain pour fournir une tension d’émetteur qui est presque la même que la tension de base – cela en fait un émetteur suiveur. L’émetteur BJT suivra la tension de la diode moins la chute de tension base-émetteur en silicium d’environ 0.7 V, et la sortie au niveau de l’émetteur est d’environ 6.1 V CC. Si la constante de transfert direct du gain de courant direct du transistor est de 100, l’interaction entre la diode et le transistor délivre une tension régulée d’environ 6.1 VDC de près de 0 A à environ 6 A.