El principio de funcionamiento de un diodo Zener se basa en el efecto Zener, que se produce cuando el diodo tiene polarización inversa y alcanza su tensión de ruptura. Normalmente, un diodo opera con polarización directa, lo que permite que la corriente fluya en una dirección mientras la bloquea en la dirección inversa. Sin embargo, cuando un diodo Zener tiene polarización inversa y el voltaje aplicado excede su voltaje de ruptura (conocido como voltaje Zener o voltaje de ruptura Zener), el diodo comienza a conducir en dirección inversa. Esta conducción se produce debido al efecto de avalancha o túnel cuántico, donde los portadores de carga obtienen suficiente energía para cruzar la región de agotamiento, creando un camino para el flujo de corriente inverso. Esta característica hace que los diodos Zener sean útiles para la regulación y protección de voltaje en circuitos electrónicos.
Un diodo Zener es un tipo de diodo semiconductor que está diseñado para funcionar en la región de ruptura cuando tiene polarización inversa. Su principio de funcionamiento se basa en el efecto Zener, donde el diodo mantiene un voltaje casi constante en sus terminales cuando se opera en ruptura inversa. En condiciones normales de polarización inversa, el diodo Zener no conduce una corriente apreciable. Sin embargo, cuando el voltaje inverso excede el voltaje nominal Zener, el diodo comienza a conducir en dirección inversa, manteniendo una caída de voltaje estable en sus terminales. Esta característica única permite utilizar diodos Zener para regulación de voltaje, referencia de voltaje y protección contra picos de voltaje en circuitos electrónicos.
El principio de funcionamiento de un diodo estándar implica su capacidad de conducir corriente en una dirección (polarización directa) mientras bloquea la corriente en la dirección opuesta (polarización inversa). Cuando un diodo tiene polarización directa, es decir, el voltaje a través de él permite que la corriente fluya fácilmente desde el ánodo al cátodo, se comporta como un interruptor cerrado. En este estado, el diodo tiene una baja caída de tensión directa, normalmente alrededor de 0,7 voltios para los diodos de silicio, lo que permite que la corriente fluya a través del circuito. Por el contrario, cuando el diodo tiene polarización inversa, la región de agotamiento se ensancha, impidiendo el flujo de corriente excepto por una pequeña corriente de fuga. Este principio básico de rectificar el flujo de corriente hace que los diodos sean componentes esenciales en la electrónica para convertir CA en CC, proteger los circuitos de la polaridad inversa y controlar la dirección del flujo de corriente.
El principio de funcionamiento tanto de un LED (diodo emisor de luz) como de un diodo Zener se basa en las propiedades semiconductoras de los diodos, pero tiene diferentes propósitos. Un LED funciona como un diodo semiconductor que emite luz cuando la corriente fluye a través de él en dirección directa. Cuando se aplica un voltaje directo a través de los terminales del LED, los electrones y los huecos se recombinan dentro del material semiconductor del LED, liberando energía en forma de fotones (luz). Este fenómeno se conoce como electroluminiscencia. Por el contrario, un diodo Zener opera con polarización inversa y mantiene una caída de voltaje estable en sus terminales cuando el voltaje inverso excede su voltaje de ruptura. Esta característica permite a los diodos Zener regular los niveles de voltaje o brindar protección contra picos de voltaje en circuitos electrónicos.
La principal característica de un diodo Zener es su capacidad para mantener un voltaje estable en sus terminales cuando se opera en la región de ruptura. Esta característica se cuantifica mediante la tensión Zener (Vz), que es la tensión a la que el diodo comienza a conducir en sentido inverso. Una vez que el voltaje inverso aplicado excede el voltaje Zener, el diodo Zener conduce corriente mientras mantiene una caída de voltaje constante en sus terminales. Este comportamiento permite utilizar diodos Zener para regulación de voltaje, referencia de voltaje y protección contra sobretensiones en circuitos electrónicos. Además, los diodos Zener exhiben una característica de ruptura brusca, lo que significa que pueden regular el voltaje con precisión dentro de un rango estrecho de voltajes especificados por su clasificación de voltaje Zener.