Eine Zener-Diode ist eine Spannungsreferenzvorrichtung, die die Sperrvorspannungseigenschaften eines dotierten positiv-negativ (PN)-Übergangs nutzt, der aus Halbleitermaterialien vom positiven (P)-Typ und negativen (N)-Typ besteht. Während eine normale Diode eine relativ hohe Rückwärtsdurchbruchspannung hat, hat eine Zenerdiode einen Rückwärtsdurchbruch von nur 1.2 Volt Gleichstrom (VDC). Die Zener-Diode hat wie die normale Diode ein Band, um die Kathode oder die negative Elektrode zu markieren. Bei Durchlassvorspannung, bei der die Anode positiv und die Kathode negativ ist, funktioniert die Zener-Diode wie eine normale Diode.
Im Sperrbetrieb bleibt die normale Diode für einen weiten Spannungsbereich als offener Stromkreis. Die normale Diode kann eine Rückwärtsdurchschlagspannung von etwa 160 Volt (V) haben, und diese Spannung ist der gemeinsame Spitzenpegel einer 110 Volt Wechselstrom (VAC)-Netzleitungsspannung. Die Zener-Diode hat eine viel niedrigere Sperrspannung. Zum Beispiel erreicht eine 6.8-V-Zener-Diode den Durchbruch und hält den Strom, den ihre Nennleistung zulässt. Die Verlustleistung in der Diode muss etwa die Hälfte der Nennleistung der Diode betragen.
Eine Zener-Diode mit 1 Watt (W) lässt maximal 0.147 Ampere (A) zu. Es hat sich bewährt, die Hälfte der Nennleistung kontinuierlich im Gerät abführen zu lassen; daher sollte der Strom auf 0.0735 A oder 73.5 Milliampere (mA) halbiert werden. Bei diesem Strom wird die 1 W-6.8 V-Diode nur warm. Es sollte beachtet werden, dass diese Diode in der Lage wäre, einer externen Last bei 70 V etwa 6.8 mA zur Verfügung zu stellen. Dies macht diese Diode zu einem einfachen Spannungsregler.
Die Zener-Diode kann mit einer Spannungsfolgervorrichtung verbunden sein, wie beispielsweise einer negativ-positiv-negativ (NPN) bipolaren Sperrschichttransistor (BJT) Emitterfolgerschaltung. Zuvor lag der positive Ausgang an der in Sperrichtung vorgespannten Kathode, sodass die Kathode stattdessen mit der Basis eines NPN-BJT verbunden wird. Der Emitterfolger behandelt die Basisspannung und verwendet seine Verstärkung, um eine Emitterspannung zu liefern, die fast der Basisspannung entspricht – dies macht ihn zu einem Emitterfolger. Der BJT-Emitter folgt der Spannung der Diode abzüglich des etwa 0.7 V Silizium-Basis-Emitter-Spannungsabfalls, und der Ausgang am Emitter beträgt etwa 6.1 VDC. Wenn die Vorwärtsübertragungskonstante der Vorwärtsstromverstärkung des Transistors 100 beträgt, liefern die Dioden- und Transistorinteraktion eine geregelte Spannung von etwa 6.1 VDC von nahe 0 A bis etwa 6 A.