Zener diyotun çalışma prensibi, diyot ters kutuplandığında ve kırılma voltajına ulaştığında ortaya çıkan Zener etkisine dayanmaktadır. Normalde bir diyot ileri yönde çalışır ve akımın bir yönde akmasına izin verirken ters yönde bloke eder. Bununla birlikte, bir Zener diyotu ters kutuplandığında ve uygulanan voltaj, arıza voltajını (Zener voltajı veya Zener arıza voltajı olarak bilinir) aştığında, diyot ters yönde iletime başlar. Bu iletim, yük taşıyıcılarının tükenme bölgesini geçmek için yeterli enerjiyi kazandığı ve ters akım akışı için bir yol oluşturduğu çığ etkisi veya kuantum tünelleme nedeniyle meydana gelir. Bu özellik, Zener diyotlarını elektronik devrelerde voltaj regülasyonu ve koruması için kullanışlı kılar.
Bir Zener diyotu, ters yönde öngerilim uygulandığında arıza bölgesinde çalışmak üzere tasarlanmış bir tür yarı iletken diyottur. Çalışma prensibi, diyotun ters arızada çalıştırıldığında terminalleri boyunca neredeyse sabit bir voltajı koruduğu Zener etkisine dayanmaktadır. Normal ters öngerilim koşulları altında Zener diyotu kayda değer bir akım iletmez. Bununla birlikte, ters voltaj Zener voltaj değerini aştığında diyot ters yönde iletime başlar ve terminalleri boyunca sabit bir voltaj düşüşünü korur. Bu benzersiz özellik, Zener diyotlarının voltaj regülasyonu, voltaj referansı ve elektronik devrelerdeki voltaj yükselmelerine karşı koruma için kullanılmasına olanak tanır.
Standart bir diyotun çalışma prensibi, akımı bir yönde iletme (ileri eğilim) ve zıt yöndeki akımı bloke etme (geri eğilim) yeteneğini içerir. Bir diyot ileri yönlü olduğunda, yani üzerindeki voltaj akımın anottan katoda kolayca akmasına izin verdiğinde, kapalı bir anahtar gibi davranır. Bu durumda diyot, silikon diyotlar için tipik olarak 0,7 volt civarında, düşük bir ileri voltaj düşüşüne sahiptir ve akımın devre boyunca akmasına izin verir. Tersine, diyot ters kutuplandığında tükenme bölgesi genişler ve küçük bir kaçak akım dışında akım akışını engeller. Akım akışını düzeltmenin bu temel prensibi, diyotları elektronikte AC’yi DC’ye dönüştürmek, devreleri ters polariteden korumak ve akım akış yönünü kontrol etmek için gerekli bileşenler haline getirir.
Hem LED’in (Işık Yayan Diyot) hem de Zener diyotun çalışma prensibi, diyotların yarı iletken özelliklerine dayanır ancak farklı amaçlara hizmet eder. Bir LED, içinden ileri yönde akım geçtiğinde ışık yayan yarı iletken bir diyot olarak çalışır. LED’in terminallerine ileri bir voltaj uygulandığında, elektronlar ve delikler LED’in yarı iletken malzemesi içinde yeniden birleşerek foton (ışık) biçiminde enerji açığa çıkarır. Bu olaya elektrolüminesans adı verilir. Buna karşılık, bir Zener diyot ters yönde çalışır ve ters voltaj arıza voltajını aştığında terminalleri boyunca sabit bir voltaj düşüşünü korur. Bu özellik, Zener diyotlarının voltaj seviyelerini düzenlemesine veya elektronik devrelerdeki voltaj yükselmelerine karşı koruma sağlamasına olanak tanır.
Zener diyotun temel özelliği, arıza bölgesinde çalıştırıldığında terminalleri boyunca sabit bir voltajı koruyabilmesidir. Bu karakteristik, diyotun ters yönde iletime başladığı voltaj olan Zener voltajı (Vz) ile ölçülür. Uygulanan ters voltaj Zener voltajını aştığında, Zener diyotu terminalleri boyunca sabit bir voltaj düşüşünü korurken akımı iletir. Bu davranış, Zener diyotlarının voltaj regülasyonu, voltaj referansı ve elektronik devrelerdeki voltaj dalgalanmalarına karşı koruma için kullanılmasına olanak tanır. Buna ek olarak, Zener diyotları keskin bir arıza karakteristiği sergiler; bu, Zener voltaj değerleri tarafından belirlenen dar bir voltaj aralığı dahilinde voltajı doğru bir şekilde düzenleyebilecekleri anlamına gelir.