Lo stack di isolanti sotto vuoto Zr funziona secondo il principio dell'emissione di elettroni secondari. Quando viene applicato un campo elettrico attraverso la pila, gli elettroni vengono emessi dal catodo (elettrodo negativo) e accelerati verso l'anodo (elettrodo positivo). Gli elettroni ad alta energia collidono con la superficie ZrO2, provocando l'emissione di elettroni secondari dalla ceramica. Questi elettroni secondari vengono poi accelerati nuovamente verso il catodo, creando una valanga di elettroni.
Questa valanga di elettroni porta alla formazione di un plasma, che è un gas altamente ionizzato. Il plasma è caratterizzato da un'elevata conduttività elettrica, che consente alla corrente di fluire attraverso l'intercapedine del vuoto.
I principali vantaggi degli stack di isolanti sotto vuoto in Zr sono l'elevata rigidità dielettrica, le basse perdite dielettriche e la capacità di resistere alle alte temperature e alle radiazioni. Sono ampiamente utilizzati nei dispositivi per vuoto ad alta potenza, tra cui ampolle in vuoto, interruttori automatici in vuoto e vacuostati.