Zener-dioder är kiseldioder som är specifikt konstruerade för att fungera i det som kallas nedbrytningsområdet. Av denna anledning kallas de också spänningsregulator-dioder.
Den maximala spänningsbetyget anger hur mycket omvänd spänning en diod tål innan nedbrytning inträffar. För de flesta är detta minst 50 V. Vanliga dioder som är förspända har omvänd ström som är så liten att den är noll, så att dioden beter sig som en öppen krets. När den maximala spänningen överskrids produceras emellertid en stor omvänd ström och dioden förstörs. Denna förstörelse inträffar vid så kallad omvänd nedbrytningsspänning eller topp invers spänning (PIV). Zener-dioder är skapade för att fungera optimalt när de är omvänd förspända och istället för att vara förstörs, kommer att leda elektricitet under förhållanden där normal diodens nedbrytningsspänningar är nådde. Zener-diodens nedbrytningsspänningar kan variera från 2 till 200 V.
Dioderna kan upprätthålla konstanta utspänningar genom hela strömförändringar i kretsen, vilket stabiliserar spänningen under olika belastningar. De används därför oftast som spänningsregulatorer för lågströmskretsar. De kan skydda kretsar från spänningstoppar eller överbelastning eller statisk elektricitet. Zener-dioder används ofta för att generera referensspänningar för förstärkarkretsar.
För spänningsreglering placeras Zener-dioder i kretsar i en omvänd förspänd position parallellt med belastningen, som visas.
Dioderna fungerar på det som kallas Zener-effekten. P-n-korsningen är kraftigt dopad, vilket gör att den blir smal och får ett intensivt elektriskt fält. När det är omvänd förspänt orsakar detta intensiva elektriska fält jonisering där elektroner dras bort från sina valensbanor, så att de blir fria och kan flöda.