Cuando los diodos de molienda normales se «descomponen», suelen ser destructivos. Sin embargo, es posible construir un tipo especial de diodo que pueda manejar las fallas sin tener éxito por completo. Este tipo de diodo se llama diodo zener.
Cuando los diodos zener directos se comportan igual que los diodos estándar: tienen una caída de voltaje directo que sigue la «ecuación del diodo» y es de aproximadamente 0,7 voltios. En modo inversión/vuelco, no funcionan hasta que el voltaje aplicado alcanza o excede el llamado voltaje zener, momento en el cual el diodo es capaz de conducir una corriente sustancial, y de esta manera intentará limitar el bajo voltaje sobre él. ese punto de voltaje zener. Mientras la potencia disipada por esta corriente inversa no exceda los límites térmicos del diodo, el diodo no se verá afectado.
Los diodos Zener se fabrican con voltajes zener que van desde unos pocos voltios hasta cientos de voltios. Este voltaje zener cambia ligeramente con la temperatura y, además de los valores comunes de resistencia a la composición del carbono, puede oscilar entre el 5% y el 10% del error en las especificaciones del fabricante. Sin embargo, esta estabilidad y precisión son generalmente lo suficientemente buenas como para que el diodo zener se utilice como dispositivo regulador de voltaje en el circuito de alimentación común.
Tenga en cuenta la orientación del diodo zener en el circuito anterior: el diodo tiene polarización inversa, y de forma intencionada. Si estuviéramos tratando con el diodo «normal» de modo que estuviéramos polarizados en el frente, solo caería 0,7 voltios, como un diodo normal. Si queremos aprovechar las propiedades de ruptura inversa de este diodo, debemos operarlo en el modo de polarización inversa. Mientras el voltaje de suministro permanezca por encima del voltaje zener (12,6 voltios en este ejemplo), el voltaje bajo a través del diodo zener permanecerá en aproximadamente 12,6 voltios.
Como cualquier dispositivo semiconductor, el diodo Zener es sensible a la temperatura. Una temperatura excesiva destruirá un diodo zener y, debido a que tanto el voltaje cae como la corriente, produce su propio calor de acuerdo con la Ley de Joule (P = IE). Por lo tanto, debe tener cuidado al diseñar el circuito regulador de manera que no exceda la disipación de potencia del diodo. Curiosamente, cuando los diodos Zener fallan debido a una disipación excesiva de energía, generalmente no funcionan en poco tiempo sino que se abren. Un diodo fallido en este modo se detecta fácilmente: reduce el voltaje casi a cero cuando está polarizado o como un trozo de cable.
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