ここでは、ツェナーダイオードの特性と定電圧回路を説明します。
ツェナーダイオードの特性
ツェナーダイオード（Zener Diode）は定電圧ダイオードとも呼ばれます。
主に電気回路内の安定した直流電圧を作る場合に用いられます。
ツェナーダイオードはPN接合の半導体に
逆方向の電圧を加えた場合 ある逆方向電圧（降伏電圧）で
直線的な電圧特性を示し、急激に逆方向電流が流れます。
降伏電圧の領域では電流が変化しても、ダイオードの両端の電圧がほぼ一定になる性質があります。
ツェナーダイオードは、降伏電圧で電圧が一定になる性質を積極的に利用しています。
ツェナーダイオードのこのような性質を積極的に利用することで、安定的な電圧を回路に発生させることができます。
一般的なダイオードの降伏電圧は非常に高く（－400ボルトなど）なっています。
しかし、ツェナーダイオードでは（－6ボルト）などの低い電圧になっています。
定電圧回路の必要性
電気回路で正確な動作をさせるためには、定電圧回路が必要になります。
一般的な電池で簡単な回路を考えてみます。
■ 負荷の抵抗が１個の回路
\(E\cdots\)電池の起電力
\(r\cdots\)電池の内部抵抗
\(V_1\cdots\)端子電圧とすると
端子電圧 \(V_1\) は
\(V_1=E-I×r\) [V] になります。
■ 負荷の抵抗が２個の回路
\(E\cdots\)電池の起電力
\(r\cdots\)電池の内部抵抗
\(V_2\cdots\)端子電圧とすると
端子電圧 \(V_2\) は 電流が２倍になるので
\(V_2=E-2I×r\) [V] になります。
端子電圧 \(V_2\) は \(V_1\) より電圧降下が大きいので、低くなってしまいます。
このためツェナーダイオードを使った定電圧回路が使われます。
ツェナーダイオードの定電圧回路
■ 負荷の抵抗が１個の回路
負荷の抵抗が１個のときの定電圧回路です。
ツェナーダイオードは逆方向電圧を加えて、降伏電圧（ツェナー電圧）で使います。
\(I\cdots\)全電流
\(I_Z\cdots\)ツェナーダイオードの電流
\(I_L\cdots\)負荷に流れる電流とすると
\(I=I_Z+I_L\) [A] \(\cdots(1)\)
ツェナー電圧で使うために抵抗 \(R\) で電流 \(I\) を流して
ツェナーダイオードにツェナー電流 \(I_Z\) を流しておきます。
■ 負荷の抵抗が２個の回路
負荷の抵抗を２個にしたときの定電圧回路です。
負荷の抵抗が増えたので負荷電流 \(I_L\) が増加します。
電池の端子電圧は回路の抵抗 \(R\) の端子電圧 \(V_R\) と降伏電圧 \(V_Z\) の和になる。
\(V=V_R+V_Z\) [V] \(\cdots(2)\)
出力電圧 \(V_L\) は降伏電圧 \(V_Z\) と等しので、式（２）は次のようになります。
\(V=V_R+V_L\) [V] \(\cdots(3)\)
抵抗 \(R\) は一定値で \(V_Z\) も降伏電圧で一定ですから
式（２）から \(V_R\) も一定になる。
\(V=V_R+V_Z\) [V] \(\cdots(2)\)
\(V_R\) と \(R\) が一定ですから電流 \(I\) も一定になります。
\(I=\cfrac{V_R}{R}\)
式（１）を変形すると
\(I_Z=I-I_L\) [A] \(\cdots(4)\) になる。
負荷が増加すると \(I_L\) が増加しますが、式（４）の \(I\) が一定なので
\(I_L\) が増加すると、その分の \(I_Z\) が減少することで、出力電圧が一定に保たれます。
以上で「ツェナーダイオードの仕組み」の説明を終わります。