Eine Z-Diode (auch Zener-Diode) ist eine Diode, die darauf ausgelegt ist, dauerhaft in Sperrrichtung im Bereich der Durchbruchspannung betrieben zu werden. Die Höhe dieser Durchbruchspannung UBR ist die Hauptkenngröße einer Z-Diode und ist im Datenblatt spezifiziert.
Erreicht wird das durch eine stark dotierte p+- und eine stark dotierte n+-Schicht. Die starke Rekombination beider Schichten führt zu einer sehr geringen Sperrschichtdicke und damit zu hohen Feldstärken im Bereich der Sperrschicht.
Früher wurden diese Dioden nach dem amerikanischen Physiker Clarence Melvin Zener, dem Entdecker des Zener-Effekts (Elektronen tunneln durch die Sperrschicht), benannt. Seit den 1970er Jahren wird der Name Z-Diode empfohlen, da nur für geringe Durchbruchspannungen der Zener-Effekt verantwortlich ist. In Durchlassrichtung verhalten sie sich wie normale Dioden. In Sperrrichtung sind Z-Dioden bei geringen Spannungen sperrend, genauso wie normale Dioden. Ab einer gewissen Sperrspannung, der so genannten Durchbruchspannung steigt der Strom innerhalb weniger hundert Millivolt um viele Größenordnungen an. Dieser Prozess hängt nicht (z. B. im Gegensatz zum Diac) von der Vorgeschichte ab, d. h., bei Spannungsverringerung verringert sich dieser Strom auch wieder. Daher sind Z-Dioden zur Spannungsstabilisierung (geringe Spannungsänderung bei großen Stromänderungen, eindeutige I(U)-Kennlinie) und zur Spannungsbegrenzung geeignet.
Auf Grund der geringen Sperrschichtdicke haben Z-Dioden eine große Sperrschichtkapazität, sie haben viele Gemeinsamkeiten mit Kapazitätsdioden.