Le principe de fonctionnement d’une diode Zener est basé sur l’effet Zener, qui se produit lorsque la diode est polarisée en inverse et atteint sa tension de claquage. Normalement, une diode fonctionne en polarisation directe, permettant au courant de circuler dans un sens tout en le bloquant dans le sens inverse. Cependant, lorsqu’une diode Zener est polarisée en inverse et que la tension appliquée dépasse sa tension de claquage (appelée tension Zener ou tension de claquage Zener), la diode commence à conduire dans le sens inverse. Cette conduction se produit en raison de l’effet d’avalanche ou tunnel quantique, où les porteurs de charge gagnent suffisamment d’énergie pour traverser la région d’appauvrissement, créant ainsi un chemin pour le flux de courant inverse. Cette caractéristique rend les diodes Zener utiles pour la régulation de tension et la protection dans les circuits électroniques.
Une diode Zener est un type de diode semi-conductrice conçue pour fonctionner dans la région de claquage lorsqu’elle est polarisée en inverse. Son principe de fonctionnement est basé sur l’effet Zener, où la diode maintient une tension presque constante à ses bornes lorsqu’elle fonctionne en claquage inverse. Dans des conditions normales de polarisation inverse, la diode Zener ne conduit pas de courant appréciable. Cependant, lorsque la tension inverse dépasse la tension nominale Zener, la diode commence à conduire dans le sens inverse, maintenant une chute de tension stable à ses bornes. Cette caractéristique unique permet aux diodes Zener d’être utilisées pour la régulation de tension, la référence de tension et la protection contre les pointes de tension dans les circuits électroniques.
Le principe de fonctionnement d’une diode standard implique sa capacité à conduire le courant dans un sens (polarisation directe) tout en bloquant le courant dans le sens opposé (polarisation inverse). Lorsqu’une diode est polarisée en direct, ce qui signifie que la tension à ses bornes permet au courant de circuler facilement de l’anode à la cathode, elle se comporte comme un interrupteur fermé. Dans cet état, la diode présente une faible chute de tension directe, généralement autour de 0,7 volt pour les diodes au silicium, permettant au courant de circuler dans le circuit. À l’inverse, lorsque la diode est polarisée en inverse, la région d’appauvrissement s’élargit, empêchant la circulation du courant, à l’exception d’un petit courant de fuite. Ce principe de base de rectification du flux de courant fait des diodes des composants essentiels en électronique pour convertir le courant alternatif en courant continu, protéger les circuits contre l’inversion de polarité et contrôler la direction du flux de courant.
Le principe de fonctionnement d’une LED (Light Emitting Diode) et d’une diode Zener est ancré dans les propriétés semi-conductrices des diodes, mais sert des objectifs différents. Une LED fonctionne comme une diode semi-conductrice qui émet de la lumière lorsque le courant la traverse dans le sens direct. Lorsqu’une tension directe est appliquée aux bornes de la LED, les électrons et les trous se recombinent dans le matériau semi-conducteur de la LED, libérant de l’énergie sous forme de photons (lumière). Ce phénomène est connu sous le nom d’électroluminescence. En revanche, une diode Zener fonctionne en polarisation inverse et maintient une chute de tension stable à ses bornes lorsque la tension inverse dépasse sa tension de claquage. Cette caractéristique permet aux diodes Zener de réguler les niveaux de tension ou d’assurer une protection contre les pics de tension dans les circuits électroniques.
La principale caractéristique d’une diode Zener est sa capacité à maintenir une tension stable à ses bornes lorsqu’elle fonctionne dans la région de claquage. Cette caractéristique est quantifiée par la tension Zener (Vz), qui est la tension à laquelle la diode commence à conduire dans le sens inverse. Une fois que la tension inverse appliquée dépasse la tension Zener, la diode Zener conduit le courant tout en maintenant une chute de tension constante à ses bornes. Ce comportement permet aux diodes Zener d’être utilisées pour la régulation de tension, la référence de tension et la protection contre les surtensions dans les circuits électroniques. De plus, les diodes Zener présentent une caractéristique de claquage nette, ce qui signifie qu’elles peuvent réguler la tension avec précision dans une plage étroite de tensions spécifiées par leur tension nominale Zener.