Dioda zenera stosowana jest do stabilizacji napięcia i wykorzystywane jest do tego zjawisko niekorzystne dla zwykłej diody. Zjawisko to przebicie złącz p-n podczas polaryzacji wstecznej diody, czyli w tedy kiedy katoda jest spolaryzowana dodatnio względem anody. Bardzo ważną cechą jest to, że dokładnie znamy napięcie przy którym dochodzi do przebicia złącza i produkowane są diody z napięciami przebicia od 1,5V do 200V. Po przebiciu złącza wpływ wzrostu prądu przepływającego przez złącze jest bardzo mały, tak więc można pominąć zmianę prądu na zmianę napięcia. Standardowo dioda zenera w układzie pracuje w kierunku zaporowym. Poniżej przedstawiam charakterystykę oraz typowy układ pracy.

Z wykresu można odczytać, że przy napięciu V_z następuje nagłe załamanie charakterystyki i zmiana prądu nie wpływa w znacznym stopniu na zmianę niapięcia.

Napięcie U_OUT jest równe napięciu zenera na jakie jest produkowana dana dioda.

Gdyby zastosować w ten sposób zwykłą diodę półprzewodnikową, to po przekroczeniu napięcia przebicia doszło by do uszkodzenia elementu.