Zener-Dioden sind Siliziumdioden, die speziell für den Betrieb im sogenannten Durchbruchbereich konstruiert sind. Aus diesem Grund werden sie auch als Spannungsreglerdioden bezeichnet.
Die maximale Nennspannung gibt an, wie viel Sperrspannung eine Diode aushalten kann, bevor ein Durchbruch auftritt. Bei den meisten sind dies mindestens 50 V. Gewöhnliche Dioden, die in Sperrrichtung vorgespannt sind, haben einen Sperrstrom, der so klein ist, dass er Null ist, so dass sich die Diode ähnlich wie ein offener Stromkreis verhält. Beim Überschreiten der maximalen Nennspannung wird jedoch ein großer Sperrstrom erzeugt und die Diode wird zerstört. Diese Zerstörung erfolgt bei der sogenannten Rückwärtsdurchbruchspannung oder Peak Inverse Voltage (PIV). Zener-Dioden werden entwickelt, um optimal zu arbeiten, wenn sie in Sperrrichtung vorgespannt sind und anstatt zerstört, leitet Elektrizität unter Bedingungen, bei denen die Durchbruchspannungen einer Diode normal sind erreicht. Die Durchbruchspannungen von Zener-Dioden können von 2 bis 200 V reichen.
Die Dioden sind in der Lage, bei Stromänderungen in der Schaltung konstante Ausgangsspannungen aufrechtzuerhalten und so die Spannung unter verschiedenen Lasten zu stabilisieren. Sie werden daher am häufigsten als Spannungsregler für Niederstromkreise verwendet. Sie können Stromkreise vor Spannungsspitzen oder Überlastung oder statischer Elektrizität schützen. Zenerdioden werden auch häufig verwendet, um Referenzspannungen für Verstärkerschaltungen zu erzeugen.
Zur Spannungsregelung werden Zener-Dioden in Schaltungen in Sperrrichtung parallel zur Last angeordnet, wie gezeigt.
Die Dioden arbeiten mit dem sogenannten Zener-Effekt. Der p-n-Übergang ist stark dotiert, wodurch er schmal wird und ein starkes elektrisches Feld erhält. Bei umgekehrter Vorspannung verursacht dieses intensive elektrische Feld eine Ionisierung, bei der Elektronen aus ihren Valenzbahnen weggezogen werden, so dass sie frei werden und fließen können.
