Lo scopo di un diodo Zener è principalmente quello di regolare la tensione nei circuiti elettronici. A differenza dei normali diodi che conducono la corrente solo in una direzione e la bloccano nella direzione opposta, un diodo Zener è progettato per funzionare nella regione di rottura inversa una volta raggiunta una tensione specifica, nota come tensione Zener. Questa caratteristica consente ai diodi Zener di mantenere una tensione costante tra i loro terminali, anche quando la tensione applicata fluttua, rendendoli utili per la regolazione e la stabilizzazione della tensione in vari dispositivi elettronici e alimentatori.
Un diodo generico e un diodo Zener svolgono funzioni diverse nei circuiti elettronici. Un diodo per uso generale viene generalmente utilizzato per scopi di rettifica, consentendo alla corrente di fluire solo in una direzione e bloccandola nella direzione opposta per convertire CA (corrente alternata) in CC (corrente continua). Al contrario, un diodo Zener è specificamente progettato per funzionare nella regione di rottura inversa, dove mantiene una tensione costante ai suoi terminali indipendentemente dalla corrente che lo attraversa. Questa caratteristica unica rende i diodi Zener adatti alla regolazione della tensione, ai circuiti di riferimento della tensione, alla protezione dalle sovratensioni e ad altre applicazioni specializzate che richiedono un controllo preciso della tensione.
I diodi Zener sono sempre utilizzati come regolatori di tensione nei circuiti elettronici. La loro capacità di mantenere una tensione costante tra i terminali, nota come tensione Zener, garantisce che la tensione rimanga stabile entro un intervallo specificato nonostante le variazioni della tensione di ingresso o i cambiamenti nelle condizioni di carico. Ciò rende i diodi Zener indispensabili per mantenere livelli di tensione costanti negli alimentatori, garantendo il corretto funzionamento dei componenti elettronici sensibili e prevenendo danni dovuti alle fluttuazioni di tensione.
I diodi Zener sono più comunemente utilizzati nelle applicazioni di regolazione della tensione in cui sono richiesti livelli di tensione precisi e stabili. Sono spesso utilizzati in alimentatori, circuiti di riferimento di tensione, circuiti di bloccaggio della tensione, dispositivi di protezione da sovratensione e stabilizzatori di tensione. Nei progetti di alimentatori, i diodi Zener vengono spesso utilizzati in combinazione con resistori per creare punti di riferimento di tensione o per regolare la tensione di uscita a un livello desiderato. La loro affidabilità, semplicità ed efficacia nel mantenere la stabilità della tensione li rendono componenti essenziali in vari dispositivi e sistemi elettronici.
Il principio di un diodo Zener si basa sul fenomeno della rottura dello Zener o della rottura a valanga. Quando un diodo Zener è polarizzato inversamente e la tensione applicata supera la tensione Zener (chiamata anche tensione di rottura o tensione di ginocchio), il diodo entra in uno stato di rottura inversa. In questa regione, il diodo Zener conduce fortemente la corrente e mantiene una caduta di tensione quasi costante tra i suoi terminali. Questa caratteristica deriva dalla struttura interna del diodo Zener, che è accuratamente drogato per avere una forte tensione di rottura. Il principio di funzionamento del diodo Zener gli consente di regolare la tensione in modo efficace e affidabile nei circuiti elettronici, rendendolo un componente essenziale per le applicazioni di regolazione e stabilizzazione della tensione.