O princípio de funcionamento de um diodo Zener é baseado no efeito Zener, que ocorre quando o diodo é polarizado reversamente e atinge sua tensão de ruptura. Normalmente, um diodo opera na polarização direta, permitindo que a corrente flua em uma direção enquanto a bloqueia na direção reversa. No entanto, quando um diodo Zener é polarizado reversamente e a tensão aplicada excede sua tensão de ruptura (conhecida como tensão Zener ou tensão de ruptura Zener), o diodo começa a conduzir na direção reversa. Essa condução ocorre devido ao efeito avalanche ou tunelamento quântico, onde os portadores de carga ganham energia suficiente para cruzar a região de depleção, criando um caminho para o fluxo reverso da corrente. Esta característica torna os diodos Zener úteis para regulação de tensão e proteção em circuitos eletrônicos.
Um diodo Zener é um tipo de diodo semicondutor projetado para operar na região de ruptura quando polarizado reversamente. Seu princípio de funcionamento é baseado no efeito Zener, onde o diodo mantém uma tensão quase constante em seus terminais quando operado em ruptura reversa. Sob condições normais de polarização reversa, o diodo Zener não conduz corrente apreciável. No entanto, quando a tensão reversa excede a tensão nominal Zener, o diodo começa a conduzir na direção reversa, mantendo uma queda de tensão estável em seus terminais. Esta característica única permite que os diodos Zener sejam usados para regulação de tensão, referência de tensão e proteção contra picos de tensão em circuitos eletrônicos.
O princípio de funcionamento de um diodo padrão envolve sua capacidade de conduzir corrente em uma direção (polarização direta) enquanto bloqueia a corrente na direção oposta (polarização reversa). Quando um diodo é polarizado diretamente, o que significa que a tensão nele permite que a corrente flua facilmente do ânodo para o cátodo, ele se comporta como uma chave fechada. Neste estado, o diodo tem uma baixa queda de tensão direta, normalmente em torno de 0,7 volts para diodos de silício, permitindo que a corrente flua através do circuito. Por outro lado, quando o diodo é polarizado reversamente, a região de depleção se alarga, impedindo o fluxo de corrente, exceto por uma pequena corrente de fuga. Este princípio básico de retificação do fluxo de corrente torna os diodos componentes essenciais na eletrônica para converter CA em CC, proteger circuitos contra polaridade reversa e controlar a direção do fluxo de corrente.
O princípio de funcionamento de um LED (diodo emissor de luz) e de um diodo Zener está enraizado nas propriedades semicondutoras dos diodos, mas serve a propósitos diferentes. Um LED opera como um diodo semicondutor que emite luz quando a corrente flui através dele na direção direta. Quando uma tensão direta é aplicada aos terminais do LED, elétrons e lacunas se recombinam dentro do material semicondutor do LED, liberando energia na forma de fótons (luz). Este fenômeno é conhecido como eletroluminescência. Em contraste, um diodo Zener opera na polarização reversa e mantém uma queda de tensão estável em seus terminais quando a tensão reversa excede sua tensão de ruptura. Esta característica permite que os diodos Zener regulem os níveis de tensão ou forneçam proteção contra picos de tensão em circuitos eletrônicos.
A principal característica de um diodo Zener é a sua capacidade de manter uma tensão estável em seus terminais quando operado na região de ruptura. Essa característica é quantificada pela tensão Zener (Vz), que é a tensão na qual o diodo passa a conduzir no sentido inverso. Uma vez que a tensão reversa aplicada excede a tensão Zener, o diodo Zener conduz corrente enquanto mantém uma queda de tensão constante em seus terminais. Este comportamento permite que os diodos Zener sejam utilizados para regulação de tensão, referência de tensão e proteção contra surtos de tensão em circuitos eletrônicos. Além disso, os diodos Zener exibem uma característica de ruptura acentuada, o que significa que eles podem regular a tensão com precisão dentro de uma estreita faixa de tensões especificada pela sua classificação de tensão Zener.