Het werkingsprincipe van een zenerdiode is gebaseerd op het zenereffect, dat optreedt wanneer de diode in tegengestelde richting is voorgespannen en zijn doorslagspanning bereikt. Normaal gesproken werkt een diode in de voorwaartse richting, waardoor de stroom in één richting kan stromen terwijl deze in de omgekeerde richting wordt geblokkeerd. Wanneer een zenerdiode echter in sperrichting is voorgespannen en de aangelegde spanning de doorslagspanning overschrijdt (bekend als de zenerspanning of zenerdoorslagspanning), begint de diode in de omgekeerde richting te geleiden. Deze geleiding vindt plaats als gevolg van het lawine-effect of kwantumtunneling, waarbij ladingsdragers voldoende energie verkrijgen om het uitputtingsgebied te doorkruisen, waardoor een pad ontstaat voor tegengestelde stroom. Deze eigenschap maakt zenerdiodes nuttig voor spanningsregeling en bescherming in elektronische circuits.
Een zenerdiode is een type halfgeleiderdiode die is ontworpen om in het doorslaggebied te werken wanneer deze in tegengestelde richting is voorgespannen. Het werkingsprincipe is gebaseerd op het Zener-effect, waarbij de diode een vrijwel constante spanning over de aansluitingen handhaaft wanneer deze in omgekeerde doorslag wordt gebruikt. Onder normale tegengestelde omstandigheden geleidt de zenerdiode geen merkbare stroom. Wanneer de sperspanning echter de Zener-spanning overschrijdt, begint de diode in de omgekeerde richting te geleiden, waardoor een stabiele spanningsval over de aansluitingen behouden blijft. Dankzij deze unieke eigenschap kunnen zenerdiodes worden gebruikt voor spanningsregeling, spanningsreferentie en bescherming tegen spanningspieken in elektronische circuits.
Het werkingsprincipe van een standaarddiode omvat het vermogen om stroom in één richting te geleiden (voorwaartse bias) terwijl de stroom in de tegenovergestelde richting wordt geblokkeerd (tegengestelde bias). Wanneer een diode in voorwaartse richting is voorgespannen, wat betekent dat de spanning erover de stroom gemakkelijk van de anode naar de kathode laat stromen, gedraagt deze zich als een gesloten schakelaar. In deze toestand heeft de diode een lage voorwaartse spanningsval, doorgaans ongeveer 0,7 volt voor siliciumdiodes, waardoor er stroom door het circuit kan stromen. Omgekeerd, wanneer de diode in tegengestelde richting wordt voorgespannen, wordt het uitputtingsgebied breder, waardoor de stroom wordt verhinderd, afgezien van een kleine lekstroom. Dit basisprincipe van het gelijkrichten van de stroom maakt diodes tot essentiële componenten in de elektronica voor het omzetten van wisselstroom naar gelijkstroom, het beschermen van circuits tegen omgekeerde polariteit en het regelen van de stroomrichting.
Het werkingsprincipe van zowel een LED (Light Emitting Diode) als een Zenerdiode is geworteld in de halfgeleidereigenschappen van diodes, maar dient verschillende doeleinden. Een LED werkt als een halfgeleiderdiode die licht uitzendt wanneer er in voorwaartse richting stroom doorheen vloeit. Wanneer er een voorwaartse spanning wordt aangelegd over de aansluitingen van de LED, recombineren elektronen en gaten in het halfgeleidermateriaal van de LED, waarbij energie vrijkomt in de vorm van fotonen (licht). Dit fenomeen staat bekend als elektroluminescentie. Een zenerdiode daarentegen werkt in de tegengestelde richting en handhaaft een stabiele spanningsval over de aansluitingen wanneer de sperspanning de doorslagspanning overschrijdt. Dankzij deze eigenschap kunnen zenerdiodes de spanningsniveaus regelen of bescherming bieden tegen spanningspieken in elektronische circuits.
Het belangrijkste kenmerk van een zenerdiode is het vermogen om een stabiele spanning over de aansluitingen te handhaven wanneer deze in het doorslaggebied wordt gebruikt. Deze karakteristiek wordt gekwantificeerd door de Zener-spanning (Vz), de spanning waarbij de diode in omgekeerde richting begint te geleiden. Zodra de aangelegde sperspanning de Zener-spanning overschrijdt, geleidt de Zener-diode stroom terwijl een constante spanningsval over de aansluitingen wordt gehandhaafd. Door dit gedrag kunnen zenerdiodes worden gebruikt voor spanningsregeling, spanningsreferentie en bescherming tegen spanningspieken in elektronische circuits. Bovendien vertonen zenerdiodes een scherpe doorslagkarakteristiek, wat betekent dat ze de spanning nauwkeurig kunnen regelen binnen een smal bereik van spanningen gespecificeerd door hun Zener-spanningswaarde.