¿Por qué el voltaje a través de un diodo Zener depende tanto de la corriente?

Iba a usar un diodo Zener de 3,3 V para proteger las entradas analógicas de un Arduino Due, pero descubrí que la caída de voltaje era de solo 2 V.

Así que probé conectándolo a mi fuente de alimentación con una resistencia en serie (ver diagrama) y descubrí que el voltaje parece variar bastante:

R=15k   1.78V
1.5k    2.44V
150     3.3V

Por cierto, la hoja de datos de 1N4728A muestra una corriente de prueba de 76 mA, que está cerca de la corriente de 58 mA que se obtiene a través de la resistencia de 150 ohmios.

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Supongo que no debería estar demasiado sorprendido por mis hallazgos, porque solo significa que el diodo Zener tiene una resistencia efectiva positiva, pero me sorprendió un poco que la variación fuera tan alta.

Además, es sorprendente que incluso cuando el diodo Zener no es "totalmente conductor" (o cualquiera que sea el término apropiado), produce un cortocircuito en la resistencia inferior en mi red de resistencias (ver más abajo). Cuando retiro el diodo, para un voltaje de entrada de 12 V, el voltaje en el ADC es de 2,89 V, pero cuando coloco el diodo, el voltaje cae a 1,86 V. ¿Debo elegir valores de resistencia más pequeños o el diodo Zener es inútil para este propósito?

^{simular este circuito}