Dans les circuits électroniques, les configurations de diodes à polarisation inverse sont essentielles à la régulation des niveaux de tension. Les diodes Zener exploitent le phénomène de claquage inverse et présentent un claquage contrôlé à une tension Zener (V_Z) spécifique. Ils sont conçus pour maintenir une tension constante à leurs bornes et sont couramment utilisés pour la régulation de tension dans les circuits.

Lorsqu'une tension inverse appliquée à une diode Zener dépasse sa tension de claquage, la diode entre dans la région de claquage. À ce stade, la courbe caractéristique courant-tension (I-V) de la diode est effectivement verticale pour les courants supérieurs à un certain seuil, appelé courant de genou (I_Z).

La loi de tension de Kirchhoff facilite la création d'une relation mathématique entre la tension de la source, la chute de tension de la diode et le courant de la diode, qui est représentée graphiquement par la ligne de charge et indique tous les points d'équilibre possibles pour la diode dans le circuit. L'intersection de la ligne de charge avec la courbe caractéristique de la diode indique le point de fonctionnement en régime permanent Q.

Aux courants au-dessus du genou, la tension de la diode Zener reste stable, changeant peu avec de nouvelles augmentations de courant. Cette stabilité est une conséquence de la résistance incrémentale de la diode, définie comme l'inverse de la pente de la courbe au point de fonctionnement. Ainsi, la variation de tension aux bornes de la diode est proportionnelle à la résistance incrémentale et au courant dépassant le courant de genou. La capacité de la diode Zener à maintenir une tension constante sur une plage de courants la rend inestimable pour créer des tensions de référence stables et protéger les circuits contre les conditions de surtension.

Les fabricants fournissent la tension de claquage inverse, le courant de genou, la résistance incrémentale et la puissance nominale des diodes Zener. La puissance nominale permet d'estimer le courant maximum possible qui peut traverser la diode Zener sans l'endommager.