Zasada działania diody Zenera opiera się na efekcie Zenera, który występuje, gdy dioda jest spolaryzowana zaporowo i osiąga napięcie przebicia. Zwykle dioda działa w kierunku przewodzenia, umożliwiając przepływ prądu w jednym kierunku, blokując go w kierunku odwrotnym. Jednakże, gdy dioda Zenera jest spolaryzowana zaporowo i przyłożone napięcie przekracza napięcie przebicia (znane jako napięcie Zenera lub napięcie przebicia Zenera), dioda zaczyna przewodzić w odwrotnym kierunku. Przewodzenie to zachodzi na skutek efektu lawinowego lub tunelowania kwantowego, podczas którego nośniki ładunku zyskują energię wystarczającą do przekroczenia obszaru zubożenia, tworząc ścieżkę dla przepływu prądu wstecznego. Ta cecha sprawia, że diody Zenera są przydatne do regulacji napięcia i ochrony obwodów elektronicznych.
Dioda Zenera to rodzaj diody półprzewodnikowej zaprojektowanej do pracy w obszarze przebicia przy polaryzacji zaporowej. Zasada działania opiera się na efekcie Zenera, w którym dioda utrzymuje prawie stałe napięcie na swoich zaciskach, gdy pracuje w trybie przebicia odwrotnego. W normalnych warunkach polaryzacji zaporowej dioda Zenera nie przewodzi znacznego prądu. Jednakże, gdy napięcie wsteczne przekracza napięcie znamionowe Zenera, dioda zaczyna przewodzić w odwrotnym kierunku, utrzymując stabilny spadek napięcia na swoich zaciskach. Ta unikalna cecha pozwala na wykorzystanie diod Zenera do regulacji napięcia, napięcia odniesienia i ochrony przed skokami napięcia w obwodach elektronicznych.
Zasada działania standardowej diody polega na jej zdolności do przewodzenia prądu w jednym kierunku (przesunięcie w przód) przy jednoczesnym blokowaniu prądu w przeciwnym kierunku (przesunięcie w tył). Kiedy dioda jest spolaryzowana w kierunku przewodzenia, co oznacza, że napięcie na niej umożliwia łatwy przepływ prądu od anody do katody, dioda zachowuje się jak zamknięty przełącznik. W tym stanie dioda charakteryzuje się niskim spadkiem napięcia przewodzenia, zwykle około 0,7 V w przypadku diod krzemowych, co umożliwia przepływ prądu przez obwód. I odwrotnie, gdy dioda jest spolaryzowana zaporowo, obszar zubożenia rozszerza się, uniemożliwiając przepływ prądu, z wyjątkiem małego prądu upływowego. Ta podstawowa zasada prostowania przepływu prądu sprawia, że diody są niezbędnymi elementami elektroniki do przetwarzania prądu przemiennego na prąd stały, ochrony obwodów przed odwrotną polaryzacją i kontrolowania kierunku przepływu prądu.
Zasada działania zarówno diody LED (diody elektroluminescencyjnej), jak i diody Zenera jest zakorzeniona w półprzewodnikowych właściwościach diod, ale służy innym celom. Dioda LED działa jak dioda półprzewodnikowa, która emituje światło, gdy przepływa przez nią prąd w kierunku do przodu. Po przyłożeniu napięcia przewodzenia do zacisków diody LED elektrony i dziury łączą się ponownie w materiale półprzewodnikowym diody LED, uwalniając energię w postaci fotonów (światła). Zjawisko to znane jest jako elektroluminescencja. Natomiast dioda Zenera działa w trybie polaryzacji zaporowej i utrzymuje stabilny spadek napięcia na swoich zaciskach, gdy napięcie wsteczne przekracza napięcie przebicia. Ta cecha pozwala diodom Zenera regulować poziom napięcia lub zapewniać ochronę przed skokami napięcia w obwodach elektronicznych.
Zasadniczą cechą diody Zenera jest jej zdolność do utrzymywania stabilnego napięcia na zaciskach podczas pracy w obszarze przebicia. Cechę tę określa się ilościowo za pomocą napięcia Zenera (Vz), czyli napięcia, przy którym dioda zaczyna przewodzić w odwrotnym kierunku. Gdy przyłożone napięcie wsteczne przekroczy napięcie Zenera, dioda Zenera przewodzi prąd, utrzymując stały spadek napięcia na swoich zaciskach. Takie zachowanie pozwala na wykorzystanie diod Zenera do regulacji napięcia, napięcia odniesienia i ochrony przed przepięciami w obwodach elektronicznych. Dodatkowo diody Zenera charakteryzują się ostrą charakterystyką przebicia, co oznacza, że mogą dokładnie regulować napięcie w wąskim zakresie napięć określonych przez ich napięcie Zenera.