Diodos Zener são projetados principalmente para regular a tensão de saída de uma fonte de alimentação. Como regulador de tensão, uma tensão máxima estável é permitida passar através do diodo. Esta tensão máxima é determinada pela classificação de tensão do diodo Zener. Regulação de saída de tensão específica garante que equipamentos eletrônicos não recebam picos de potência elétrica. Estes picos frequentemente destroem componentes eletrônicos em computadores, televisões e outros equipamentos.
A regulação de tensão ocorre de duas formas com diodo Zener. Regulação normal ocorre quando o anodo do diodo é conectado a uma fonte de alimentação no terra eletrônico do circuito. Isso é chamado polarização reversa (reverse bias) e resulta em fluxo de tensão através do diodo na classificação máxima de tensão do diodo — por exemplo, 5,1 volts, que é menos que 12 volts aplicados neste caso.
O segundo método é quando o anodo de um diodo é conectado à tensão positiva de um circuito; isso é chamado polarização direta (forward biased). Esta polarização direta não permite tensão fluir através do diodo, limitando a tensão de saída à queda de tensão de operação do diodo Zener — por exemplo, 0,7 volts, que é menos que 12 volts aplicados neste caso.
Isolar a tensão positiva do terra eletrônico do circuito é característica importante dos diodos Zener. Este isolamento protege componentes eletrônicos em equipamentos de picos de potência elétrica e destruição destes componentes.
Isolar diferentes tensões de saída umas das outras em fonte de alimentação regulada é outra função dos diodos Zener. Nestes situações, um cátodo de diodo é conectado a outro cátodo de diodo. Este arranjo garante que tensão mais alta em uma saída não vaze para tensão de saída mais baixa — por exemplo, saída de 20 volts vazando para saída de 10 volts.
Além de regular a quantidade de tensão fornecida por fontes de alimentação, diodos Zener também podem regular o tamanho de saída de tensão cortando (clipping) a saída de fonte de alimentação de corrente alternada (CA). Cortar tensão de saída a nível desejado é realizado conectando o anodo de um diodo Zener à fonte principal e o cátodo a fonte secundária. A tensão de saída é cortada ao tamanho da fonte secundária — por exemplo, positivo 10V CA e negativo 20V CA. A entrada CA principal era positivo e negativo 20 volts, e a segunda fonte era positivo 10V CA.
Diodos Zener estão disponíveis em várias classificações de potência e tensão. Estas classificações baseiam-se nas duas classificações típicas de potência de saída de 0,5 e 1,3 watts. Diodos com classificação de potência de 0,5 watts têm classificações típicas de tensão de 2,7 a 20 volts. Diodos com classificação de potência de 1,3 watts têm classificações típicas de tensão de 4,7 a 200 volts.
Calor excessivo causado por desconexão de fonte de alimentação regulada de uma carga pode causar falha e quebra dos diodos Zener. Isso é eliminado colocando resistor de carga apropriadamente dimensionado através da saída do diodo para atuar como carga quando a fonte de alimentação não está conectada a circuito eletrônico — por exemplo, não conectado a carga como rádio.
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