Dioda Zener adalah perangkat referensi tegangan yang memanfaatkan karakteristik bias balik dari sambungan positif-negatif (PN) yang didoping, yang terbuat dari bahan semikonduktor tipe positif (P) dan negatif (N). Sementara dioda normal memiliki tegangan reverse-breakdown yang relatif tinggi, dioda Zener memiliki tegangan reverse breakdown serendah 1.2 volt arus searah (VDC). Dioda Zener, seperti dioda normal, memiliki pita untuk menandai katoda, atau elektroda negatif. Pada bias maju, di mana anoda positif dan katoda negatif, dioda Zener bekerja seperti dioda normal.
Dalam operasi bias terbalik, dioda normal tetap sebagai rangkaian terbuka untuk berbagai tegangan. Dioda normal mungkin memiliki tegangan reverse-breakdown sekitar 160 volt (V), dan tegangan ini adalah tingkat puncak umum dari tegangan saluran listrik arus bolak-balik (VAC) 110 volt. Dioda Zener memiliki tegangan balik yang jauh lebih rendah. Misalnya, dioda Zener 6.8 V akan mencapai kerusakan dan menahan arus yang diizinkan oleh peringkat dayanya. Disipasi daya di dioda harus sekitar setengah dari daya pengenal untuk dioda.
Dioda Zener 1-watt (W) akan memungkinkan maksimum 0.147 ampere (A). Ini adalah praktik yang baik untuk membiarkan setengah dari daya pengenal terus-menerus dihamburkan di perangkat; oleh karena itu, arus harus dibelah dua menjadi 0.0735 A atau 73.5 miliampere (mA). Pada arus ini, dioda 1 W-6.8 V hanya akan menjadi hangat. Perlu dicatat bahwa dioda ini akan mampu memberikan sekitar 70 mA ke beban eksternal pada 6.8 V. Hal ini membuat dioda ini menjadi pengatur tegangan sederhana.
Dioda Zener dapat dihubungkan ke perangkat pengikut tegangan seperti rangkaian pengikut emitor transistor BJT negatif-positif-negatif (NPN). Sebelumnya, keluaran positif berada di katoda yang dibias mundur, sehingga katoda malah akan dihubungkan ke basis NPN BJT. Pengikut emitor akan menyalurkan tegangan basis dan menggunakan penguatannya untuk mengirimkan tegangan emitor yang hampir sama dengan tegangan basis — ini membuatnya menjadi pengikut emitor. Emitor BJT akan mengikuti tegangan dioda dikurangi penurunan tegangan basis-ke-emitor silikon sekitar 0.7 V, dan output pada emitor sekitar 6.1 VDC. Jika konstanta transfer maju dari penguatan arus maju transistor adalah 100, interaksi dioda dan transistor memberikan tegangan yang diatur sekitar 6.1 VDC dari dekat 0 A hingga sekitar 6 A.