Un diodo Zener es un dispositivo de referencia de voltaje que hace uso de las características de polarización inversa de una unión positiva-negativa (PN) dopada, que está hecha de materiales semiconductores de tipo positivo (P) y negativo (N). Mientras que un diodo normal tiene un voltaje de ruptura inversa relativamente alto, un diodo Zener tiene una ruptura inversa tan baja como 1.2 voltios de corriente continua (VDC). El diodo Zener, como el diodo normal, tiene una banda para marcar el cátodo o el electrodo negativo. En polarización directa, donde el ánodo es positivo y el cátodo es negativo, el diodo Zener funciona como un diodo normal.
En la operación de polarización inversa, el diodo normal permanece como un circuito abierto para una amplia gama de voltajes. El diodo normal puede tener un voltaje de ruptura inversa de alrededor de 160 voltios (V), y este voltaje es el nivel máximo común de un voltaje de línea de alimentación de corriente alterna (VCA) de 110 voltios. El diodo Zener tiene un voltaje inverso mucho más bajo. Por ejemplo, un diodo Zener de 6.8 V alcanzará la ruptura y mantendrá la corriente que permita su clasificación de potencia. La disipación de potencia en el diodo debe ser aproximadamente la mitad de la potencia nominal del diodo.
Un diodo Zener de 1 vatio (W) permitirá un máximo de 0.147 amperios (A). Es una buena práctica permitir que la mitad de la potencia nominal se disipe continuamente en el dispositivo; por lo tanto, la corriente debe reducirse a la mitad a 0.0735 A o 73.5 miliamperios (mA). Con esta corriente, el diodo de 1 W-6.8 V estará caliente. Cabe señalar que este diodo podría proporcionar aproximadamente 70 mA a una carga externa a 6.8 V. Esto hace que este diodo sea un simple regulador de voltaje.
El diodo Zener se puede conectar a un dispositivo seguidor de voltaje, como un circuito seguidor de transistor de unión bipolar (BJT) negativo-positivo-negativo (NPN). Anteriormente, la salida positiva estaba en el cátodo con polarización inversa, por lo que el cátodo se conectará a la base de un NPN BJT. El seguidor del emisor trazará el voltaje base y usará su ganancia para entregar un voltaje del emisor que es casi el mismo que el voltaje base; esto lo convierte en un seguidor del emisor. El emisor BJT seguirá el voltaje del diodo menos la caída de voltaje de base a emisor de silicio de aproximadamente 0.7 V, y la salida en el emisor es de aproximadamente 6.1 V CC. Si la constante de transferencia directa de la ganancia de corriente directa del transistor es 100, la interacción del diodo y el transistor entregan un voltaje regulado de aproximadamente 6.1 VCC desde cerca de 0 A hasta aproximadamente 6 A.