當電網電壓降低或負載電阻減小而使輸出端電壓有所下降時，其取樣電壓UB2相應減小，T2基極電位下降。但因T2發射極電位既穩壓管的穩定Uz保持不變，所以發射極電壓UBE2減小，導致T2集電極電流減小而集電極電位Uc2升高。由于放大管T2的集電極與調整管T1的基極接在一起，故T1基極電位升高，導致集電極電流增大而管壓降UCE1減小。因為T1與RL串聯，所以，輸出電壓Uo基本不變。
同理,當電網電壓或負載發生變化引起輸出電壓Uo增大時，通過取樣、比較放大、調整等過程，將使調整調整管的管壓降UCE1增加，結果抑制了輸出端電壓的增大，輸出電壓仍基本保持不變。
調節電位器Rp，可對輸出電壓進行微調。調整管T1與負載電阻RL組成的是射極輸出電路，所以具有穩定輸出電壓的特點。
固定三端穩壓管屬于串聯型穩壓電路，因此它的原理等同于串聯型穩壓電路。 其中R1、Rp、R2組成的分壓器是取樣電路，從輸出端取出部分電壓UB2作為取樣電壓加至三極管T2的基極。穩壓管Dz以其穩定電壓Uz作為基準電壓，加在T2的發射極上。R3是穩壓管的限流電阻。三極管T2組成比較放大電路，它將取樣電壓UB2與基準電壓Uz加以比較和放大，再去控制三極管T1的基極電位。輸入電壓Ui加在三極管T1與負載RL相串聯的電路上，因此，改變T1集電極間的電壓降UCE1便可調節RL兩端的電壓Uo。也就是說，穩壓電路的輸出電壓Uo可以通過三極管T1加以調節，所以T1稱為調整管。由于調整元件是晶體管管，而且在電路中與負載相串聯，故稱為晶體管串聯型穩壓電路。電阻R4和T1的基極偏置電阻，也是T2的集電極負載電阻。
在串聯型穩壓電源電路的工作過程中，要求調整管始終處在放大狀態。通過調整管的電流等于負載電流，因此必須選用適當的大功率管作調整管，并按規定安裝散熱裝置。為了防止短路或長期過載燒壞調整管，在直流穩壓器中一般還設有短路保護和過載保護等電路。